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ROAD MAP
PARA FISIOLOGÍA
2a. edición
JAMES N. PASLEY, PhD
Professor, Physiology and Biophysics and Medical Humanities
Assistant Dean for Educational Advancement
College of Medicine
University of Arkansas for Medical Sciences
Little Rock, Arkansas
Traducción:
Dr. César Manuel Gomezperalta Casali
Dr. Félix García Roig
MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA
MADRID • NUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO • SAO PAULO
AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI • SAN FRANCISCO
SINGAPUR • ST. LOUIS • SIDNEY • TORONTO
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Director editorial: Marco Antonio Tovar Sosa
Editor sponsor: Javier de León Fraga
Corrección de estilo: María Eugenia Cuevas
Supervisora de edición: Leonora Véliz Salazar
Supervisora de producción: Olga Sánchez Navarrete
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NOTA
La medicina es una ciencia en constante desarrollo. Conforme surjan nuevos conocimientos, se requerirán cambios de la
terapéutica. El(los) autor(es) y los editores se han esforzado para que los cuadros de dosificación medicamentosa sean precisos y acordes con lo establecido en la fecha de publicación. Sin embargo, ante los posibles errores humanos y cambios en
la medicina, ni los editores ni cualquier otra persona que haya participado en la preparación de la obra garantizan que la
información contenida en ella sea precisa o completa, tampoco son responsables de errores u omisiones, ni de los resultados
que con dicha información se obtengan. Convendría recurrir a otras fuentes de datos, por ejemplo, y de manera particular,
habrá que consultar la hoja informativa que se adjunta con cada medicamento, para tener certeza de que la información de
esta obra es precisa y no se han introducido cambios en la dosis recomendada o en las contraindicaciones para su administración. Esto es de particular importancia con respecto a fármacos nuevos o de uso no frecuente. También deberá consultarse a los laboratorios para recabar información sobre los valores normales.
USMLE ROAD MAP PARA FISIOLOGÍA
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra,
por cualquier medio, sin autorización escrita del editor.
DERECHOS RESERVADOS © 2007, respecto a la primera edición en español por,
McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES, S.A. de C. V.
A subsidiary of the McGraw-Hill Companies, Inc.
Prolongación Paseo de la Reforma 1015, Torre A, Piso 17, Col. Desarrollo Santa Fe,
Delegación Álvaro Obregón
C. P. 01376, México, D. F.
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana Reg. No. 736
ISBN-13: 978-970-10-6136-7
ISBN-10: 970-10-6136-5
Translated from the second English edition of:
USMLE Road Map: Physiology
Copyright © 2006 by McGraw-Hill Companies, Inc.
All Rights Reserved
ISBN: 0-07-144517-X
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09865432107
Impreso en México
Printed in Mexico
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CONTENIDO
Uso de la serie Road Map para una revisión satisfactoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
1.
Fisiología celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
I. Membrana plasmática 1
II. Canales iónicos 4
III. Señalización celular 8
IV. Potencial de membrana 11
V. Estructura del músculo esquelético 13
VI. Transmisión neuromuscular y sináptica 18
VII. Músculo liso 22
Problemas clínicos 24
Respuestas 26
2.
Fisiología cardiovascular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
I. Principios generales 27
II. Hemodinámica 28
III. Electrofisiología 33
IV. Músculo cardíaco y gasto cardíaco 38
V. Ciclo cardíaco con presiones y ECG 43
VI. Regulación de la presión arterial 45
VII. Mecanismos de control y circulaciones especiales 47
VIII. Función de integración 50
Problemas clínicos 52
Respuestas 55
3.
Fisiología respiratoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
I. Volúmenes y capacidades pulmonares 57
II. Músculos respiratorios 59
III. Distensibilidad pulmonar 61
IV. Componentes de la fuerza de retracción 62
V. Resistencia de la vía aérea 63
VI. Intercambio de gases y transporte de oxígeno 64
VII. Transporte de dióxido de carbono 68
VIII. Control de la respiración 70
IX. Flujo sanguíneo pulmonar 71
X. Diferencias de ventilación-perfusión 74
XI. Ambientes especiales 76
Problemas clínicos 76
Respuestas 79
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vi Contenido
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4.
Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
I. Líquidos corporales 81
II. Función renal 85
III. Anatomía renal 86
IV. Flujo sanguíneo renal y filtración glomerular 89
V. Mecanismos de transporte en los segmentos la nefrona 93
VI. Regulación del transporte de NaCl 96
VII. Regulación de potasio 99
VIII. Manejo renal de la glucosa 100
IX. Regulación de la urea 101
X. Regulación de fosfato 101
XI. Regulación renal de calcio 101
XII. Regulación de magnesio 101
XIII. Mecanismos concentradores y diluyentes 101
XIV. Equilibrio acidobásico 104
XV. Pistas para el diagnóstico de los trastornos acidobásicos 106
XVI. Trastornos acidobásicos selectos 108
Problemas clínicos 110
Respuestas 112
5.
Fisiología gastrointestinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
I. Regulación: músculos, nervios y hormonas del intestino 114
II. Secreción salival 115
III. Deglución 117
IV. Función motora gástrica 118
V. Secreción gástrica 121
VI. Movilidad del intestino delgado 124
VII. Páncreas exocrino 127
VIII. Secreción biliar 128
IX. Digestión y absorción 130
X. Movilidad de colon y recto 136
Problemas clínicos 137
Respuestas 139
6.
Fisiología endocrina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
I. Principios generales 141
II. Corteza suprarrenal 145
III. Médula suprarrenal 149
IV. Páncreas endocrino 150
V. Glucagon 153
VI. Hormona del crecimiento humana 156
VII. Regulación hormonal del calcio 158
VIII. Hormonas tiroideas 161
IX. Hormonas de la reproducción masculina 163
X. Hormonas de la reproducción femenina 166
Problemas clínicos 172
Respuestas 174
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Contenido vii
7.
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Neurofisiología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
I. Sistema nervioso autónomo 176
II. Sistema sensorial 179
III. Vías motoras 194
IV. Función de la corteza cerebral en el lenguaje 203
V. Barrera hematoencefálica y líquido cefalorraquídeo 205
VI. Regulación de la temperatura corporal 207
Problemas clínicos 210
Respuestas 212
Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
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USO DE
LA S E RI E ROA D M A P
PA R A U N A R E V I S I Ó N S AT I S FAC T O R I A
¿Qué es la serie Road Map?
Si no se dispone de un tutor personal, la serie USMLE Road Map constituye el mejor método para revisar los conceptos
principales y la información de las ciencias médicas.
¿Por qué es necesario un Road Map?
Se pueden consultar con rapidez y facilidad las notas y los libros de anatomía; además, es de gran utilidad para la preparación del USMLE y otros exámenes.
¿Cómo funciona la serie Road Map?
Forma sinóptica: vincula los datos en un marco de referencia conceptual de tal manera que se comprenden las ideas y se
retiene la información.
Negritas y cursivas: resaltan las palabras y frases para poder recordar con facilidad los conceptos relevantes.
Explicaciones claras: se han depurado a través de años de interacción con los estudiantes. Destacados autores redactaron el
material, seleccionados por su excelencia académica o su experiencia en la preparación de estudiantes para presentar diversos
exámenes.
Ilustraciones: ofrecen representaciones gráficas que favorecen la comprensión y memorización.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
Correlación clínica: vinculan los temas con sus aplicaciones clínicas y, en
consecuencia, simplifican también la comprensión y memorización.
Problemas clínicos: ofrecen casos prácticos para responder las preguntas del USMLE
basadas en situaciones hipotéticas.
Explicación de las respuestas: constituyen herramientas de aprendizaje que permiten
reconocer fortalezas y debilidades.
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Agradecimientos
Un agradecimiento especial por su arduo trabajo, asistencia técnica, buenos consejos y estímulo
a Michael Jennings, Stacey Major, Michael Soulsby y Richard Wheeler.
Este libro está dedicado a todos los alumnos que han llevado el curso de Fisiología Médica
y los programas de revisión para los exámenes USMLE en el University of Arkansas
for Medical Sciences College of Medicine.
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FIS IO LOGÍ A C E LU L AR
I. Membrana plasmática
A. La membrana celular está definida por una membrana plasmática, la cual crea un medio
molecular diferente entre las células. La doble capa lipídica es similar a delgadas capas
de aceite rodeando áreas de ozono líquido, de modo que divide a la célula en diferentes
compartimentos funcionales.
B. El modelo del mosaico fluido es la visión aceptada de la naturaleza de las membranas
plasmáticas.
1. El modelo propone que las proteínas atraviesan la doble capa lipídica y son incorporadas a los lípidos.
2. Las proteínas y lípidos pueden moverse libremente a lo largo de la membrana, produciendo así la naturaleza fluida de las membranas.
C. La membrana plasmática está compuesta de fosfolípidos y proteínas.
1. Los lípidos de la membrana pueden clasificarse en tres grandes clases: fosfolípidos,
esfingolípidos y colesterol.
a. Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes dentro de la membrana y las membranas de bicapa de fosfolípidos son impermeables a moléculas cargadas.
(1) Son de naturaleza bipolar (amfipáticas), por lo que contienen una cabeza cargada y dos colas hidrófobas (insolubles al agua y no cargadas).
(2) Las colas hidrófobas están una frente a la otra y forman una doble capa, exponiendo el grupo de cabeza polar al ambiente acuoso en cualquier lado de la
membrana.
b. Los esfingolípidos tienen una estructura amfipática similar a los fosfolípidos, lo
que les permite insertarse también a las membranas. Estos lípidos pueden ser modificados al añadirles una unidad de carbono en su extremo polar, creando así los
glucoesfingolípidos en las células cerebrales.
c. El colesterol es el esterol (alcoholes insaturados que se encuentran en tejidos de
animales y plantas) predominante en las células humanas. Incrementa el paso de líquidos en la membrana al insertarse entre los fosfolípidos, mejorando la estabilidad
de la membrana.
ENFERMEDAD DE TAY-SACHS
La acumulación de glucoesfingolípidos asociada con la enfermedad de Tay-Sachs causa parálisis y disfunción
mental.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
1. Las proteínas de membrana que cubren la bicapa lipídica se conocen como proteínas
integrales de membrana, mientras que las que están asociadas con las capas interna o
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externa de la membrana plasmática se conocen como proteínas de membrana periféricas o fijadas a lípidos, respectivamente.
a. La mayor parte de las proteínas integrales de membrana cubre la doble capa a
través de la formación de hélices α hidrófobas, un grupo de 20 a 25 aminoácidos trenzados para exponer la parte hidrófoba de los mismos hacia el ambiente
lipídico de la membrana (fig. 1-1).
b. El contenido proteínico de las membranas varía desde menos del 20% en la
mielina, una sustancia que ayuda a la propagación y acción de los potenciales,
hasta más del 60% en los hepatocitos, los cuales realizan actividades metabólicas.
c. Las proteínas integrales de membrana pueden actuar como sitios receptores
para anticuerpos, hormonas, neurotransmisores y sitios de unión a fármacos.
d. Las proteínas integrales de membrana también pueden ser enzimas involucradas
en la fosforilación de intermediarios metabólicos.
e. Las proteínas integrales de membranas pueden participar en el señalamiento intracelular y en las vías de regulación del crecimiento.
f. Las proteínas integrales de membrana están involucradas en el transporte de sustancias solubles en agua.
g. Las proteínas integrales de membrana pueden servir como moléculas de adhesión.
2. Las proteínas transportadoras de la membrana trasladan materiales a través de la
membrana celular.
3. Los canales de membrana permiten que los iones polares cargados (Na+, K+, Cl− y
Ca2+) fluyan a través de la membrana plasmática. Las compuertas de los canales de
iones regulan el paso de los iones y son controladas por voltaje (compuerta de voltaje),
ligandos (compuertas de ligandos) o por medios mecánicos (compuerta mecánica).
D. La membrana plasmática actúa como barrera selectiva para mantener la composición del
ambiente intracelular.
1. El transporte pasivo o difusión se refiere a transporte no acoplado de solutos a través
de la membrana plasmática dada la diferencia de concentraciones.
a. El término pasivo implica que no existe gasto de energía para mediar directamente
el proceso de transporte.
Proteína
periférica
de membrana
Colesterol
Proteína integral
de membrana
Figura 1-1. Proteínas de membrana.
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Capítulo 1: Fisiología celular 3
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b. El transporte pasivo es la simple difusión de sustancias que pueden penetrar la
membrana plasmática, como es el caso del O2 y el CO2.
c. El transporte pasivo es el único mecanismo de transporte que no es mediado por
transportadores.
d. Las sustancias se difunden por su movimiento molecular aleatorio inherente (es
decir, siguiendo el principio del movimiento browniano).
e. La difusión a través de la membrana ocurre siempre y cuando ésta sea permeable al
soluto.
f. La velocidad neta de difusión (J) es proporcional al área de la membrana (A), la diferencia de la concentración del soluto (C1–C2) y la permeabilidad (P) de la membrana.
g. La difusión se mide usando la formula J = PA (C1–C2).
2. La difusión facilitada es el transporte de una sustancia por una proteína transportadora en contra del gradiente de concentración.
a. La difusión facilitada Se requiere para aquellos sustratos que no son permeables a la
doble capa lipídica y es más rápida que la simple difusión.
b. La difusión facilitada se utiliza para transportar una variedad de substancias necesarias para la supervivencia celular, incluyendo a la glucosa y aminoácidos.
3. La ósmosis es el paso de agua a través de una membrana semipermeable debido a una
diferencia en la concentración de agua. La ósmosis sigue los mismos principios que la
difusión de cualquier soluto.
a. Por ejemplo, si dos soluciones A y B son separadas por una membrana impermeable a solutos pero permeable al agua y A contiene una mayor concentración de
solutos que B, existe una fuerza que impulsa el agua de B hacia A para equilibrar
la diferencia en la concentración de agua. De este modo, el agua se mueve hacia la
solución con mayor osmolalidad.
b. La osmolalidad es la medición de la concentración total de discretas partículas de
soluto en una solución y se mide en osmoles por kilogramo de agua.
c. Al ser mucho más práctico medir el volumen que el peso de una solución fisiológica, la concentración de partículas de soluto suele expresarse como osmolaridad, la cual se define en osmoles por litro.
Osmolaridad = g × C
donde
g = a la cantidad de partículas en una solución (osm/mol)
C = concentración (mol/L)
d. Considere el siguiente ejemplo: ¿cuál es la osmolaridad de una solución de 0.1 mol/
L de NaCl (para NaCl, g = 2)?
Osmolaridad = 2 osm/mol × 0.1 mol/L = 0.2 osm/L or 200 mosm/L
e. Dos soluciones que tienen la misma osmolaridad se describen como isosmóticas.
4. Una solución isotónica es aquella en la que el volumen de células contenidas en la
misma no cambia, lo que implica que no hay movimiento de agua hacia el interior o
exterior de la célula.
a. En condiciones normales, una solución isotónica es isosmótica con líquido intracelular, el cual es isosmótico con plasma (290 mosm/L).
b. No todas las soluciones isosmóticas son isotónicas. Una solución de urea a 290 mM
(milimolar) es isosmótica (290 mosm/L) pero no isotónica porque la urea es per-
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meable a través de la membrana celular y se difunde dentro de la célula. Esto causa
una mayor concentración de urea dentro de la célula, induciendo un aumento del
flujo de agua y por ende aumento del volumen celular.
5. El transporte activo primario es aquél que lleva un sustrato a través de la membrana
plasmática en contra de su gradiente de concentración. Requiere de energía celular
en forma de ATP (trifosfato de adenosina) para hacerlo.
a. Las proteínas que regulan el transporte activo primario se conocen como bombas,
las cuales usan la energía derivada de la hidrólisis de ATP para impulsar el transporte del substrato a través del gradiente de concentración.
b. El ejemplo más importante del transporte activo primario es la bomba de Na+/K+ o
Na+/K+ ATPasa. Esta bomba utiliza la energía del ATP para expulsar Na+ y captar K+.
c. Otro ejemplo del transporte activo primario es la Ca2+-ATPasa, la cual elimina Ca2+
del citoplasma. Estas bombas de Ca2+ se encuentran en el retículo endoplásmico
(ER) y en la membrana plasmática.
d. En las células parietales de las glándulas gástricas, la bomba de H-K media la expulsión activa de H+ a través de la membrana apical, así como la captación de K+.
6. El transporte acoplado o transporte activo secundario usa la energía de gradientes iónicos, por lo general el gradiente de Na+ dirigido hacia el interior, a través de la
membrana plasmática.
a. El transporte acoplado sigue trasladando sustratos en contra de su gradiente de concentración, pero el transporte se deriva en forma indirecta por la energía almacenada
en el gradiente de concentración de otro ión que es transportado en el mismo ciclo.
b. Por ejemplo en el sistema de transporte acoplado a Na+, la concentración de Na+ es
mayor en el espacio extracelular que en el citoplasma. Por lo tanto, el movimiento
de este ión hacia el citosol está favorecido energéticamente.
c. Los sistemas de transporte acoplado se dividen en dos grupos: cotransportadores
(también llamados cotransportadores unidireccionales) que mueven solutos en la
misma dirección e intercambiadores (también llamados contransportadores bidireccionales) que transportan solutos en la dirección contraria. Cotransportadores
e intercambiadores trabajan sólo si ambos sustratos están presentes.
d. Un ejemplo de cotransportador es el transportador de Na+-glucosa encontrado en el
túbulo proximal renal y en el intestino delgado, lo que permite la absorción de glucosa.
e. Un ejemplo de un intercambiador es el de Na+-Ca2+ encontrado en muchos tipos
de células e importante en la regulación del Ca2+ citoplasmático. Transporta tres
Na+ hacia adentro y un Ca2+ hacia fuera, haciéndolo un transportador electrógeno.
Es electrógeno porque hace una pequeña contribución al potencial eléctrico a través de la membrana.
ESTIMULANTES CARDÍACOS
• La bomba de Na+ es el blanco del grupo natural de compuestos derivados de la flor silvestre Digitalis purpurea
(dedalera). Estos compuestos se han usado como estimulantes cardíacos por casi dos siglos.
• Estos glucósidos cardíacos, incluyendo la ouabaína y los digitálicos, inhiben la bomba de Na+/K+ ATPasa.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
II. Canales iónicos
A. Los iones se mueven con rapidez a través de poros en las proteínas de las membranas biológicas, a estos se les conoce como canales iónicos.
B. Los iones fluyen a través de estos canales de un lado al otro de la membrana por sus gradientes electroquímicos.
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C. Los canales proteínicos se encuentran en uno de dos estados: abiertos o cerrados y se
conocen como canales de compuerta.
D. Los canales de compuerta permiten pasar a los iones de forma pasiva a través de la membrana.
E. El mecanismo de compuerta de los canales iónicos controla la probabilidad que un canal
esté en cualquiera de sus estados de conformación.
1. Los potenciales de membrana son los que abren o cierran los canales activados por
voltaje. Por ejemplo, un canal de Na+ regulado por voltaje está cerrado cuando el potencial de membrana se encuentra en reposo y abierto sólo cuando el potencial de
membrana es despolarizado con rapidez.
2. Los canales activados por ligandos son controlados sobre todo por la unión de ligandos
extra e intracelulares a un canal proteínico. Estos canales se agrupan en tres categorías:
a. En un complejo de canal de receptor directo, el receptor del ligando es parte de
la proteína del canal. El receptor de nicotina acetilcolina (AchR) es un ejemplo
de este tipo de canal.
b. En un canal de compuerta de segundos mensajeros intracelulares, la unión de los
ligandos a un receptor activa una cascada de moléculas de segundos mensajeros, una de
las cuales se une a un canal proteínico para controlar la compuerta. El canal de compuerta en un fotorreceptor de guanosina-monofosfato cíclico (cGMP) es un ejemplo.
c. En un canal de compuerta directo de proteína G, la unión de una molécula a su
receptor activa a la proteína reguladora de unión a guanosina-trifosfato (proteína
G), la cual cambia la configuración del canal sin involucrar a sistemas de segundos
mensajeros. Por ejemplo, el canal de potasio de flujo interno del corazón, KAch, que
disminuye la frecuencia cardíaca tras un estímulo vagal, es regulado por la proteína G.
F. Los canales iónicos pueden seleccionar un tipo de ión sobre otro.
1. Los canales son nombrados de acuerdo con el tipo de ión que prefieren (p. ej. canal de
Na+, de K+ y de Ca2+).
2. La selectividad de ciertos canales regulados por voltaje aparentemente está dada por
una región estrecha del poro en el canal, por la cual sólo cabe un ión en particular.
G. Los canales iónicos proporcionan un blanco útil para la acción farmacológica.
1. La lidocaína, un medicamento antiarrítmico, bloquea los canales de Na+ en una manera dependiente del uso.
2. A mayor frecuencia de estimulación (p. ej. frecuencia cardíaca), mayor bloqueo del
canal por parte de la lidocaína.
H. Los canales de iones se ven afectados en forma tanto directa como indirectamente por las
enfermedades.
1. Las acciones directas sobre la estructura del canal proteínico ocurren como resultado
de mutaciones genéticas en el gen del canal.
2. Las acciones indirectas incluyen anormalidades en el mecanismo regulador requerido
para la función del canal y en el desarrollo de enfermedades autoinmunitarias.
ENFERMEDADES DEL CANAL IÓNICO
• La fibrosis quística es una enfermedad autosómica recesiva que afecta a uno en 2 500 individuos. Es un ejemplo
del efecto directo sobre los canales iónicos.
– La enfermedad es causada por mutaciones en el gen regulador transmembrana de la fibrosis quística (CFTR), el
cual codifica para el canal de cloruro regulado por el monofosfato de adenosina cíclico (cAMP).
– En la mayor parte de los casos, la deleción de una simple molécula de fenilalanina (pheD508) evita que el canal
proteínico alcance la membrana plasmática.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
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– La disminución drástica de los canales de cloruro resulta en la producción de una secreción mucosa espesa, la
cual bloquea la vía respiratoria causando la muerte a 90% de los pacientes antes de llegar a la vida adulta.
I. La regulación del volumen celular depende de la cantidad intracelular de solutos.
1. Al encogerse la célula se activan los mecanismos que aumentan la concentración de
solutos.
a. Se consigue la activación ya sea por la síntesis de pequeñas moléculas orgánicas
(es decir, con actividad osmótica, como sorbitol o taurina) o por transporte de iones
dentro de la célula mediante el intercambiador de Na+ H+ o el cotransportador de
Na+-H+-Cl–.
b. Un aumento en la concentración de soluto dentro de la célula induce movimiento
de agua por ósmosis, lo que aumenta el volumen celular.
c. Dada la presencia en la célula de proteínas impermeables y con carga negativa, el
movimiento osmótico del agua produce edema celular.
2. En forma alternativa, si la célula presenta edema, se activan mecanismos de transporte
para expulsar solutos de la célula (p. ej., canales de K+ o Cl2 o el cotransportador de
K+-Cl2).
3. Dados los mecanismos de transporte involucrados, la regulación del volumen celular
depende en última instancia de los gradientes iónicos de Na+ y K+ generados por la
bomba de Na+ K+.
J. La regulación del pH celular a un nivel constante es crítica para la función celular.
1. Los cambios en el pH celular pueden alterar la conformación de proteínas con grupos
ionizables (incluyendo una variedad de enzimas y canales), lo que afecta su función.
2. Los mecanismos de transporte que acarrean H+ o HCO3– (bicarbonato) son importantes para mantener el pH celular. Los transportadores incluyen un intercambiador
de Na+-H+, el cual alcaliniza el citosol, y un intercambiador de K+-H+ en el epitelio
corneal, que acidifica el citoplasma.
K. El epitelio está constituido por planos de células especializadas que unen al cuerpo con el
ambiente externo.
1. El epitelio está polarizado a un nivel estructural, bioquímico y funcional. Esto significa que un lado del epitelio contiene diferentes gradientes electroquímicos a través de
sus membranas apicales y basolaterales.
2. El transporte transepitelial se da en forma de secreción o absorción. Los solutos pueden
cruzar la capa celular epitelial por movimiento a través de las células (vía transcelular)
o por movimiento entre las mismas (vía paracelular). El epitelio se clasifica en comprimido o permeable, dependiendo de la permeabilidad iónica en sus uniones paracelulares.
3. Para comprender cómo ocurre la absorción a través de la capa epitelial de la célula hay
que considerar el ejemplo de la absorción epitelial de Na+Cl– en el intestino delgado.
a. La vía de entrada primaria de Na+ es por el lado apical y varía entre cada tejido.
Puede ser por un canal de Na+ o un transportador como el intercambiador de Na+H+ o por cotransportadores acoplados de Na+ (p. ej., Na-glucosa, Na-aminoácidos).
Los canales de Na+ en la membrana apical son miembros de la familia de los canales de Na+ sensibles a amilorida.
b. El flujo de salida de Na+ a través de la membrana basolateral está a cargo de la
bomba de Na+/K+. Por lo tanto, el sodio que entra del lado apical es secretado en el
lado basolateral, lo que resulta en el transporte neto del mismo a través del epitelio.
c. El Cl– sigue al Na+ en su movimiento a través de epitelio por medio de la vía transcelular o paracelular, dependiendo del tejido.
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(1) La vía transcelular se refiere al movimiento de iones a través de las capas celulares mientras que la vía paracelular se refiere al movimiento iónico entre las células.
(2) La fuerza que produce el movimiento de Cl– a través de la vía paracelular es el
potencial eléctrico generado por el movimiento neto de Na+ (positivo en el lado
basolateral).
(3) En forma alternativa, si el Cl– cruza el epitelio por la vía transcelular, por lo general entra por el lado apical a través de transportadores (p. ej., intercambiador
Cl− HCO32, cotransportador Na+-K+-2Cl−) y deja la célula del lado basolateral a través de los canales Cl- o el cotransportador K+-Cl–.
d. La actividad de la Na+/K+-ATPasa en el lado basolateral resulta en el transporte de
iones de K+ al interior de la célula. Por lo tanto, para mantener un estado estable en
la concentración de iones en el citosol, la célula debe de tener un mecanismo para
reciclar el K+ bombeado. Este mecanismo involucra una variedad de canales de K+
localizados en el lado basolateral de la membrana.
4. La secreción es conceptualmente más difícil que la absorción, pero aplican los mismos
principios descritos para ésta.
a. La Na+/K+ ATPasa en el lado basolateral de la membrana bombea Na+ hacia afuera
y K+ hacia adentro de la célula. El K+ es reciclado de vuelta al líquido extracelular
por medio de la acción de los canales de K+ en el lado basolateral de la membrana.
b. El gradiente de Na+ generado por la Na+/K+ ATPasa es utilizado para mover el cotransportador de Na+-K+-2Cl- (o K+-Cl−) al lado basolateral de la membrana, resultado en el transporte neto de Cl− dentro de la célula.
c. El aumento intracelular en la concentración de Cl− causa una secreción de Cl− a través de los canales de Cl− en el lado apical de la membrana, resultando en transporte
neto del mismo a través de la capa epitelial de la célula.
d. La combinación de secreción de Cl− dentro de la luz (lado apical) y el flujo de salida
de K+ por los canales de K+ en el lado basolateral de la membrana resulta en un potencial transepitelial que es más negativo en el lado luminal. Este potencial negativo
produce el movimiento de Na+ a través de la vía paracelular hacia la luz.
5. Las células epiteliales pueden absorber o secretar solutos al insertar canales específicos
o transportadores en el lado apical o basolateral de la membrana.
L. La regulación intracelular de calcio desempeña un papel fisiológicamente importante en la señalización y regulación en varios procesos celulares. Las células
han desarrollado mecanismos para controlar los niveles y señales de Ca2+.
1. La señalización del Ca2+ en el citoplasma ocurre cuando se produce un aumento en
los niveles de Ca2+, lo que activa proteínas unidas al Ca2+ y transduce la señal de éste
en una respuesta celular. Por lo tanto, es necesario mantener bajos los niveles citoplásmicos de Ca2+ para la señalización del mismo.
2. Existe un gradiente de concentración 20 000 veces mayor para el Ca2+ a través de la
membrana plasmática. Además, las células contienen reservas intracelulares de Ca2+ que
son secuestradas en el ER, el cual contiene concentraciones elevadas de Ca2+. La señalización de Ca2+ ocurre al existir un aumento en los niveles citoplásmicos de Ca2+ por un
aumento en la liberación de Ca2+ del ER o flujo de Ca2+ desde el espacio extracelular.
3. Las células mantienen bajos los niveles citoplásmicos de Ca2+ al expulsar Ca2+ fuera de
la célula usando la Ca2+-ATPasa, la bomba de Na+-Ca o secuestrando Ca2+ hacia el ER
utilizando la Ca2+-ATPasa del mismo.
4. Las células incrementan los niveles citoplásmicos de Ca2+ en respuesta a señales
primarias, como de hormonas o factores de crecimiento.
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a. Una vez que la señal primaria es recibida, los canales de Ca2+ en la membrana del
ER o del citosol se abren, liberando Ca2+ dentro del citoplasma transduciendo la
señal primaria en una respuesta celular.
b. Los canales en la membrana del ER que regular la liberación de Ca2+ incluyen el
receptor 1,4,5 trifosfato de inositol (IP3) y el receptor de rianodina.
c. El influjo de Ca2+ desde el espacio extracelular está mediado por diferentes clases
de canales, incluyendo los de compuerta de moléculas (como AchR) y los de compuerta de voltaje (como los canales de Ca2+ en el músculo cardíaco).
ENFERMEDADES ASOCIADAS CON DEFECTOS EN LA REGULACIÓN DEL CALCIO
• La hipertermia maligna es un trastorno genético en el cual los individuos afectados reaccionan en forma anormal a anestésicos volátiles, sobre todo al halotano y a relajantes musculares como el carbacol.
– La hipertermia maligna se da por mutaciones en el receptor de rianodina produciendo un receptor hiperreactivo. El receptor mutado de rianodina es especialmente sensible a los anestésicos mencionados, lo que resulta en
un incremento de la liberación del calcio e hipertermia, así como en contractura muscular sostenida (rigidez).
– Si no se trata sobreviene acidosis láctica y respiratoria, seguida de necrosis celular muscular extensa, lo que
produce hiperpotasiemia, arritmias cardíacas y a fibrilación ventricular a menudo letal.
– Los niveles altos de Ca2+ también provocan una activación continua de la Ca2+-ATPasa del retículo endoplásmico (ER) e hidrólisis del ATP, lo que resulta en un aumento en la producción de calor e hipertermia.
– El ejercicio vigoroso también puede provocar contracturas musculares anómalas en individuos con hipertermia maligna.
– El tratamiento con dantroleno inhibe el receptor de rianodina y la contractura muscular descontrolada.
• La enfermedad de Brody es una mutación autosómica recesiva de la Ca2+-ATPasa del ER, la cual lleva a relajación del músculo esquelético inducida por el ejercicio.
• La enfermedad de Darier es una alteración en la piel debida a una mutación en la Ca2+-ATPasa del ER que
conduce a la rotura del citoesqueleto en las células de la piel y a pérdida de la adhesión entre ellas.
• La ceguera nocturna congénita estacionaria ligada al X es una enfermedad recesiva de la retina humana provocada por mutaciones en los canales con compuerta de voltaje de Ca2+, lo que produce defectos en la liberación de glutamato y en su neurotransmisión, lo que deshabilita la función de los conos y bastones en la retina.
• El síndrome miasténico de Lambert-Eaton (LEMS) es una enfermedad autoinmunitaria caracterizada por un
incremento en la cantidad de anticuerpos de LEMS contra los canales de Ca2+ presinápticos, lo que provoca un
defecto en la neurotransmisión y debilidad de los músculos de las extremidades. La estimulación repetida de los
músculos afectados lleva a un aumento en los potenciales de acción y al fortalecimiento muscular.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
III. Señalización celular
A. Tipos de señalización celular
1. La señalización autocrina involucra una sustancia secretada que actúa sobre la
misma célula que la produjo. Algunos ejemplos son aminoácidos, esteroides y
polipéptidos.
2. La señalización paracrina involucra una sustancia que se difunde de la célula que la
produjo para actuar en células blanco cercanas y producir una respuesta. Por ejemplo, el péptido regulador gastrointestinal somatostatina, es producida por las células D
en el estómago y difunde hacia las células acidas gástricas para reducir la secreción.
3. La señalización endocrina involucra una sustancia secretada por células endocrinas
que es transportada por la sangre a células blanco lejanas para producir una respuesta. Por ejemplo, la hormona adrenocorticotrópica, que es liberada de la hipófisis
anterior hacia la sangre, estimula la corteza suprarrenal para la liberar cortisol.
4. La señalización neurocrina involucra la liberación de neurotransmisores en la unión
sináptica de células nerviosas que actúan en células posinápticas.
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B. Eventos de la señalización celular
1. La célula señalizadora produce una molécula de señalamiento que se denomina ligando (una molécula que se une a otra generalmente más grande) o mensajero primario, la cual se une a un receptor asociado con la célula blanco.
2. La unión de ligandos resulta en un cambio conformacional y en la activación del
receptor.
3. El receptor activado produce una respuesta en la célula blanco directa o indirectamente
a través de la producción de una señal secundaria llamada segundo mensajero.
a. Las respuestas de las células blanco incluyen alteraciones en el metabolismo celular
y alteraciones en la transcripción genética.
b. Ejemplos de segundos mensajeros son cAMP, DAG (diacilglicerol) e IP3.
c. La unión de hormonas a la proteína G resultan en activación de la fosfolipasa C, la
cual cataliza 4,5-difosfato de fosfatidilinositol para formar IP3 y DAG.
c. Tipos y clases de receptores
1. Los receptores intracelulares localizados en el citoplasma o el núcleo de las células
blanco están unidos por ligandos lipofílicos, los cuales se difunden por las membranas de las células blanco.
a. La unión de ligandos altera la conformación del receptor exponiendo el dominio
en la unión del DNA.
b. Los receptores unen elementos promotores específicos genéticos que activan la transcripción de genes específicos y que resultan en la síntesis de proteínas específicas.
c. Un ejemplo es un receptor de estrógenos en el músculo liso del útero.
2. Hay cuatro tipos de receptores de superficie celular (fig. 1-2):
a. Los receptores colinérgicos nicotínicos que están unidos a canales iónicos con
compuerta de ligandos que son selectivamente permeables a aniones y cationes
particulares (p. ej., AchR nicotínicos en los miocitos).
b. Los receptores catalíticos son proteínas transmembrana que tienen una actividad
enzimática intrínseca (p. ej., serina o cinasa de tirosina).
c. Otros receptores están unidos a proteínas con actividad enzimática.
(1) Estos receptores no tienen actividad catalítica por sí solos.
(2) Un ejemplo es la señalización del receptor de una citosina a través del citoplasma de la cinasa de tirosina (p. ej, el sistema JAK/TYK-STAT).
d. Los receptores unidos a proteína G tienen un dominio extracelular de unión a
ligandos y un dominio intracelular de unión a las proteínas g. (fig. 1-3).
(1) Después de la unión con ligandos los receptores interactúan con la proteína G.
(2) Las proteínas G son heterodiméricas y consisten en subunidades ␣, ␤ y ␥ que
se disocian.
(3) Las proteínas G (subunidades α) que se unen a GTP interactúan y activan enzimas específicas unidas a la membrana, las cuales forman segundos mensajeros
que producen una respuesta en las células blanco.
(4) Un ejemplo es el sistema de ciclasa de adenilato.
ENFERMEDADES INDUCIDAS POR ERRORES DE SEÑALIZACIÓN CELULAR
• Cólera
– Las toxinas del cólera alteran a la proteína G, por lo que al trifosfato de guanosina (GTPasa) le impiden hidrolizar GTP, resultando en una prolongada estimulación de ciclasa de adenilo y un aumento en la producción de
cAMP.
– El aumento del cAMP en las células epiteliales intestinales resulta en la secreción masiva de agua y electrólitos
en el intestino, resultando en diarrea grave y deshidratación.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
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Receptor
Hormona
Membrane
Membrana
Ciclasa de adenilato
PPi
ATP
AMP cíclico
Enzima intracelular
Efectos biológicos
Figura 1-2. Ejemplos de receptores celulares de superficie.
NH3+
E1
E2
E3
E34
Exterior
Citosol
C1
Hélice α
transmembrana
C2
C3
C4
COO–
Figura 1-3. Todas las proteínas del receptor acoplado a proteína G
atraviesan la membrana siete veces. Los siete grupos de aminoácidos dentro
de la membrana plasmática representan las porciones hidrófobas de las
hélices α. Los dominios exteriores se identifican como E1–E4. Las asas
citoplásmicas se identifican como C1–C4. Los aminoácidos de la tercer asa
citoplásmica cerca del carbono terminal interactúan con las proteínas G.
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• Seudohipoparatiroidismo
– El seudohipoparatiroidismo resulta de una deficiencia de proteína G y disminuye los niveles de cAMP.
– Los pacientes presentan síntomas de hipoparatiroidismo con niveles de hormona paratiroidea normales o ligeramente elevados.
• Tosferina
– La toxina Pertussis bloquea la actividad de G1, permitiendo a la ciclasa de adenilato mantenerse activa y así
incrementar el cAMP.
IV. Potencial de membrana
A. El potencial de membrana es la diferencia en el potencial eléctrico (voltaje) entre el exterior e interior de la superficie de la membrana bajo condiciones de reposo.
B. Las células tienen un exceso de cargas negativas en la parte interna de la mem-
brana celular y exhiben potencial negativo en la membrana en estado de reposo.
1. Como la concentración de K+ dentro de la célula es mayor que en el exterior, el K+
se mueve fuera de la célula, dejando un exceso de cargas negativas en el interior de la
membrana celular.
2. La bomba de Na+/K+ actúa como un segundo factor para generar cargas negativas en el
interior de la membrana al bombear tres Na+ fuera y dos K+ dentro.
3. El flujo de salida de K+ es el principal encargado del potencial en reposo de la membrana.
C. El potencial de equilibrio es la capacidad de la membrana de ser selectivamente permeable a un ión, causando su distribución a través de la membrana para estar en equilibrio.
1. La ecuación de Nernst describe la relación entre un gradiente de concentración de
un ión y su potencial de equilibrio. Así, la magnitud del potencial en equilibrio puede
calcularse por esta ecuación:
E=
RT
Co
In
FZ
Ci
donde
E = potencial de equilibrio (voltios)
R = constante de gas
T = temperatura absoluta
F = constante de Faraday (2.3 × 104 cal/V/mol)
Z = valencia del ión (+1 para Na+, +2 para el Ca2+)
In = logaritmo base 10
Co = concentración externa del ión con carga positiva
Ci = concentración interna del ión con carga positiva
2. En las neuronas espinales, el potencial de membrana en reposo es −70 mV, lo cual
es similar al potencial de equilibrio del K+, siendo éste de −90 mV. Por lo tanto, las
membranas neuronales son selectivamente permeables al K+.
3. La ecuación de Nernst predice que el potencial de equilibrio del K+ será negativo porque K0 es menor que Ki. También predice que el potencial de equilibrio del Na+ será
positivo porque Na0 es mayor que Na i.
4. Debido a que la membrana es más permeable al K+ y al Cl−, el potencial de membrana
de la mayor parte de las células es de −70mV.
D. El potencial de membrana en reposo es la diferencia de potencial a través de la membrana celular expresada en milivoltios.
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1. El potencial de membrana en reposo se establece por la diferencia de permeabilidades o conductancias de iones permeables.
a. Por ejemplo, el potencial de membrana en reposo de las células nerviosas es más
permeable al potasio que al sodio.
b. Los cambios en la conductancia de iones alteran las corrientes, lo cual cambia el
potencial de membrana.
c. La hiperpolarización es un incremento en el potencial de membrana en que el
interior de la célula se vuelve más negativo.
d. La despolarización es un decremento en el potencial de membrana en que el interior de la célula se vuelve más positivo.
2. Un potencial de acción es un descenso rápido y masivo del potencial de membrana
(es decir, despolarización) (fig. 1-4).
a. Los potenciales de acción ocurren habitualmente por un incremento en la conductancia de los iones de Na+, Ca2+ y K+.
b. El umbral es el potencial de membrana que induce un incremento en la conductancia de Na+ para crear un potencial de acción.
c. La despolarización produce la abertura de los canales de Ca2+ tras la abertura rápida
de las compuertas de activación y el cierre lento de las compuertas de inactivación.
d. El cierre de las compuertas de inactivación resulta en el cierre de los canales de
Na+ y la disminución en la conductancia de Na+.
e. La abertura lenta de los canales de K+ aumenta más la conductancia de éste que la
del sodio, lo que resulta en la repolarización del potencial de membrana.
f. La repolarización es el regreso del potencial de membrana a su valor original por el
movimiento hacia fuera del K+.
3. El período refractario es el período en donde la célula es resistente a un segundo potencial de acción.
4. Durante el período refractario relativo sólo algunos de los canales de Na+ inactivados
son reiniciados y los canales de K+ siguen abiertos. Sin embargo, puede iniciarse otro
potencial si el estímulo es lo suficientemente fuerte.
Potencial de membrana (mv)
50
Sobrelímite
0
Despolarización
Repolarización
–50
Umbral
Reposo
Reposo
–100
Tiempo
Figura 1-4. Potenciales de acción.
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5. Para la propagación de un potencial de acción se requiere de un sistema que regenere
un potencial de acción a lo largo del axón.
a. La velocidad de conducción se incrementa si aumenta el tamaño de las fibras y la
mielinización y es dependiente de la magnitud de la corriente despolarizante.
b. Las fibras mielinizadas exhiben una conducción saltante donde el potencial de acción
brinca de nodo a nodo donde se congregan los canales de Na+ con compuerta de voltaje.
6. El bloqueo en la despolarización ocurre cuando un estímulo despolarizante sucede
lentamente para que los canales de Na+ puedan inactivarse antes de que más canales
de sodio lo hagan. Así, aunque el potencial de membrana exceda el umbral, no se produce ningún potencial de acción.
7. El envenenamiento por organofosfatos ocurre tras la despolarización en bloque de
las uniones neuromusculares, con lo que se inhibe la esterasa de acetilcolina (AchE),
evitando la rotura de moléculas de acetilcolina.
V. Estructura del músculo esquelético
A. El músculo esquelético está organizado en unidades anatómicas progresivamente más pequeñas y se contrae en respuesta a la transmisión sináptica neuromuscular.
B. Las fibras musculares están rodeadas por una membrana plasmática que suele llamarse
sarcolema.
C. Las fibras musculares están compuestas por un grupo de estructuras fibrosas llamadas
miofibrillas y cada una de éstas es un arreglo lineal de estructuras repetidas llamadas sarcómeros, que consisten de filamentos menores llamados miofilamentos.
D. Los sarcómeros son la unidad contráctil fundamental del músculo esquelético y se caracterizan por su apariencia altamente ordenada bajo un microscopio de luz polarizante (fig. 1-5).
1. Los filamentos gruesos en la banda A están compuestos sobre todo por la proteína
miosina.
a. Cada molécula de miosina está compuesta por seis monómeros: dos cadenas de
proteínas intercaladas en forma helicoidal (denominadas cadenas pesadas) y cuatro proteínas globulares más pequeñas (denominadas cadenas ligeras de miosina).
Existen dos cadenas de luz esenciales y dos cadenas de luz reguladoras de miosina.
b. Cada cadena pesada esta asociada a una cabeza globular. Las dos cabezas globulares de las cadenas pesadas de miosina pueden hidrolizar ATP a ADP y fosfato
inorgánico y también tienen la habilidad intrínseca para interactuar con actina.
c. La región tipo bastón (o cola) estabiliza la proteína y tiende a autoagregarse en
forma espontánea formando un filamento grueso.
d. El tratamiento con la enzima proteolítica tripsina separa la miosina en dos componentes, meromiosina pesada y meromiosina ligera. Otra enzima proteolítica, la
papaína, separa la meromiosina pesada en una proteína globular S1 y en una proteína tipo bastón S2.
e. Las zonas sensitivas a la digestión proteolítica son zonas que permiten flexionar una
molécula y se llaman regiones en bisagra.
2. Los filamentos delgados están compuestos de tres proteínas primarias: actina, tropomiosina y troponina.
a. La actina puede encontrarse en dos estados: actina G globular y actina F filamentosa.
b. La actina G se polimeriza para formar actina F.
c. Cada monómero de actina G contiene sitios de unión para miosina, tropomiosina
y troponina I.
d. La estructura básica del filamento delgado consiste en dos bandas intercaladas de
actina F en un disposición helicoidal doble.
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Banda I
Línea Z
Banda A
Banda I
Zona H
Línea M
Corte
transversal
Filamentos
delgados
Filamentos
gruesos
Figura 1-5. Estructura de los sarcómeros. Las bandas A contienen filamentos gruesos.
Las bandas I contienen filamentos delgados, que se adhieren y se extienden desde la
línea Z. La línea Z mantiene el espaciado regular de los filamentos delgados dentro de
los sarcómeros. El espacio entre las terminaciones de los filamentos delgados se llama
zona H y al área más densa dentro de la zona H se le denomina línea M.
e. La tropomiosina es una proteína alargada que descansa entre dos ranuras formadas
por la doble cadena de actina F (fig. 1-6).
f. Cada filamento delgado contiene entre 40 y 60 moléculas de tropomiosina.
g. La troponina es un complejo de tres proteínas diferentes:
(1) La troponina T une las otras dos subunidades de troponina a tropomiosina.
(2) La troponina C une Ca2+, el paso regulador crucial en la contracción muscular,
y está estrechamente relacionada con otra proteína de unión del Ca2+.
(3) Cada molécula de troponina C en el músculo esquelético tiene dos lugares altamente afines al Ca2+ que participan en la unión de la troponina C al filamento
delgado.
(4) La troponina I está encargada de la conformación inhibidora del complejo tropomiosina-troponina observada en ausencia de Ca2+. La troponina I se une a la
actina y previene la contracción.
3. Los túbulos, una red tubular, están localizados en las uniones de las bandas A y las
bandas I y contienen una proteína llamada receptor de dihidropiridina.
4. El retículo sarcoplásmico (SR) es el lugar de almacenamiento del Ca2+ cerca de los
túbulos transversos (túbulos T). Contiene un canal liberador de Ca2+ conocido como
receptor de rianodino.
E. Varios mecanismos están involucrados en la mecánica de la contracción muscular:
1. Los potenciales de acción en la membrana celular del músculo causan la despolarización de los túmulos T, los cuales abren los canales liberadores de Ca2+ en el SR e incrementan el Ca2+ intracelular.
2. El Ca2+ elimina la influencia inhibidora de la troponina-tropomiosina para descubrir
los lugares activos en cada monómero de actina G.
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Filamento de actina
Sitio de unión
Tropomiosina Troponina del calcio
Sitio activo Actina
Cabeza
Sitio de unión
de la actina
Sitio de unión
de ATP
Filamento de miosina
Cola
Meromiosina pesada Meromiosina ligera
Figura 1-6. Estructura de los filamentos delgados.
3. Las cabezas globulares de miosina que sobresalen del filamento grueso se unen a los
lugares activos de actina G y forman puentes cruzados.
4. Las fuerzas intramoleculares (energía almacenada) dentro de las moléculas de miosina
permiten a ésta flexionarse en las llamadas regiones bisagra. Estas áreas son las dos regiones sensibles a las enzimas proteolíticas en la molécula de miosina. La acción flexible
de las moléculas de miosina hace que las cabezas globulares (todavía unidas a la actina)
se inclinen hacia el centro del sarcómero. Este movimiento, llamado golpe de potencia, crea tensión que resulta en el acortamiento de los sarcómeros individuales.
5. Inmediatamente después de la inclinación se rompen los puentes cruzados y las cabezas globulares regresan de nuevo a su posición erguida.
6. En este paso se puede formar un nuevo puente cruzado si el ATP y Ca2+ están disponibles cerca de los filamentos gruesos y delgados. En ausencia de Ca2+, la formación de
puentes cruzados en imposible.
7. La relajación ocurre cuando la captación de Ca2+ hacia el SR disminuye el Ca2+ intracelular.
F. Músculo cardíaco
El mecanismo regulador del músculo cardíaco es similar al del músculo esquelético, excepto que la troponina C del músculo cardíaco sólo tiene un sitio de unión afín al Ca2+.
G. Los eventos bioquímicos que ocurren durante el ciclo de contracción del músculo esquelético involucran al complejo activo y al complejo de rigor.
1. La miosina con ATP acoplada (complejo miosina-ATP) tiene una baja afinidad por los
sitios activos de actina g. Cuando el Ca2+ se une a la troponina y la tropomiosina, esta
última gira fuera del camino para que los sitios activos de actina G sean descubiertos.
La miosina-ATP se hidroliza en forma simultánea a miosina-ADP, la cual tiene una
afinidad muy alta por los sitios activos de actina g. En consecuencia, se forma un
complejo activo o un puente cruzado entre la actina y la miosina-ADP.
2. El ADP es liberado de la miosina y las cabezas globulares se inclinan hacia el centro
del sarcómero produciendo tensión. En este punto, el complejo riguroso se forma
entre la actina y la miosina.
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H.
I.
J.
K.
3. El ATP se une entonces a la miosina y el complejo miosina-ATP rompe los puentes
cruzados y las cabezas globulares se pegan de regreso a la posición derecha.
4. El ciclo esta listo para comenzar otra vez en la presencia de Ca2+.
5. Las reservas de ATP son bajas por lo que la célula debe de regenerar ATP para la contracción muscular.
El músculo esquelético entra a un estado de rigidez prolongada denominado rigidez cadavérica en la muerte.
1. La rigidez cadavérica ocurre porque al morir las células no son capaces de sintetizar ATP.
2. En ausencia de ATP los puentes cruzados entre miosina y actina no pueden disociarse.
3. Después de 15 a 25 h, las enzimas proteolíticas liberadas por los lisosomas comienzan
a romper la actina y la miosina.
La longitud muscular influencia el desarrollo de la tensión muscular al determinar
la cantidad de superposición entre los filamentos de actina y miosina.
1. En una contracción isométrica, la longitud del músculo es constante durante el desarrollo de la fuerza. Así, un estímulo aumenta la tensión pero no el acortamiento. Un
ejemplo sería un individuo empujando contra un objeto inmovible, como la pared de
una casa.
2. En una contracción isotónica, el músculo se acorta mientras ejerce una carga o fuerza
constante. Un ejemplo sería un individual levantando un vaso de agua hacia su boca.
3. La tensión que un músculo estimulado produce cuando se contrae en forma isométrica es la tensión total.
4. La tensión medida antes de la contracción muscular se conoce como tensión pasiva.
La diferencia entre los dos valores es la tensión producida por el proceso contráctil, la
tensión activa (fig. 1-7).
5. Si el músculo es estimulado para contraerse a una longitud fija, se desarrolla tensión
activa por el ciclo de puentes cruzados. La cantidad de tensión activa desarrollada es
proporcional al número de puentes cruzados formados.
6. La tensión disminuye cuando el sarcómero se acorta hasta un punto donde los filamentos delgados se superponen y evitan que el otro forme puentes cruzados con la
miosina.
7. Así, la tensión isométrica producida depende del grado de superposición de los
filamentos gruesos y delgados, lo que dicta el número de puentes cruzados que se
pueden formar.
La relación fuerza-velocidad se refiere a la relación entre la carga (o peso) puesta en un
músculo y la velocidad a la cual el músculo se contrae mientras se levanta la carga.
1. La velocidad se refiere a la distancia que un objeto se mueve por unidad de tiempo. La
carga se puede pensar como el peso que un músculo pretende mover durante una contracción isotónica, como por ejemplo, cuando se trata de levantar una serie de pesas
progresivamente más pesadas.
2. Un músculo se contrae más rápidamente sin una carga. A mayores cargas, sin embargo,
la velocidad de acortamiento es menor, porque más puentes cruzados están activos al
mismo tiempo.
3. Cuando el peso iguala la máxima cantidad de fuerza que el músculo puede generar,
la velocidad se vuelve cero. En este caso, la contracción se vuelve isométrica (p. ej., el
músculo se contrae pero no se acorta).
La unidad funcional del músculo es un grupo de células musculares inervadas por una
sola neurona motora llamada unidad motora.
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1
Ajustar
la longitud
del músculo
2
Estimular
1 2 34
3
Medir la
tensión
Tensión total
Tensión muscular
0
Tensión activa
Tensión pasiva
0.5X
1X
2X
Longitud del sarcómero
(X=~2.0µ)
Figura 1-7. La relación longitud-tensión es la relación entre la longitud del músculo
y la cantidad de tensión activa o pasiva en el músculo. La tensión activa se refiere a
la tensión generada por las fuerzas contráctiles cuando el músculo es estimulado,
mientras que la tensión pasiva se refiere a la fuerza elástica que actúa en el músculo
cuando éste se estira. La tensión total es la suma de las tensiones activa y pasiva.
1. La unidad motora consiste de una neurona motora, su axón y todas las células musculares inervadas por la neurona motora. En los adultos, cada fibra muscular es inervada por un solo axón motor.
2. En general, las unidades motoras en músculos pequeños que responden a estimulaciones rápidas y con funciones que requieren control fino tienen un número bajo de
fibras musculares. Un ejemplo es el músculo laríngeo, en el cual una unidad motora
tiene alrededor de dos a tres fibras musculares por neurona motora.
3. Por el contrario, las unidades motoras en músculos grandes con función que no
requiere de un control fino tienden a tener mayor número de fibras musculares. Un
ejemplo es el gastrocnemio, en el cual la unidad motora tiene cerca de 500 fibras
musculares por neurona motora.
4. Como todas las células musculares en una unidad motora se contraen de manera conjunta, la unidad fundamental de contracción de un músculo es la producida por la
unidad motora.
5. El desarrollo del incremento en la tensión muscular del músculo esquelético se da por:
a. La suma de onda (p. ej., aumento de la frecuencia del estímulo por una sola neurona motora).
b. La suma o reclutamiento de unidades motoras. Además del aumento en el desarrollo de la tensión, el reclutamiento permite que el movimiento sea continuo y suave
y se da porque las diferentes unidades motoras se activan de forma asincrónica; es
decir, mientras una unidad motora se contrae otra está en reposo.
L. Una contracción puede ser única y breve o constante por una excitación continua de las
fibras musculares.
1. Un evento contráctil simple o único (p. ej., espasmo) se inicia por un potencial de acción único que llega a la unión neuromuscular.
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2. Si se aplica un estímulo múltiple antes de que las fibras musculares en la unidad motora se hayan relajado, la fuerza desarrollada puede aumentar por la suma de múltiples
estímulos simples o espasmos al mismo tiempo.
a. La suma de contracciones ocurre cuando la frecuencia del estímulo alcanza 10 por
segundo. Mientras la frecuencia del estímulo aumenta, el desarrollo de la fuerza
continua sumándose hasta que se obtiene una fuerza máxima desarrollada.
b. En este punto, las contracciones individuales ocurren tan cerca una de otra que se
unen para formar una sola curva uniforme llamada contracción tónica (fig. 1-8).
c. La contracción tónica ocurre en el músculo esquelético porque el período refractario (es decir, el período en que el tejido no responde a un segundo estímulo) es
corto en relación con el tiempo de contracción y la fuerza puede incrementarse
por la suma de contracciones de múltiples fibras.
d. En el músculo cardíaco, el incremento en la entrada de Ca2+ refuerza la fuerza
contráctil.
VI. Transmisión neuromuscular y sináptica
A. La actividad de varios grupos de músculo esquelético está controlada por el sistema
nervioso central a través de la innervación de fibras musculares individuales.
B. Cada nervio motor envía procesos a cada fibra muscular en la unidad motora.
C. El lugar donde el nervio motor está en contacto con la superficie de la fibra muscular se
conoce como unión neuromuscular o placa terminal motora (fig. 1-9).
D. La invaginación del sarcolema de la fibra muscular forma un surco sináptico.
E. El espacio entre el axón terminal y el sarcolema invaginado se llama hendidura sináptica.
F. Las células de Schwann por lo general se encuentran en la placa motora terminal y pueden aislar la hendidura sináptica del espacio extracelular.
G. El neurotransmisor acetilcolina está almacenado en vesículas sinápticas localizadas en
el axón terminal.
Contracción tetánica
Fuerza contráctil
Estímulo
Figura 1-8. Registro de la fuerza contráctil durante una contracción
aislada (izquierda) y una contracción tetánica (derecha) del músculo
esquelético. Una contracción aislada es una contracción muscular
breve que ocurre en respuesta a un único estímulo del umbral. La
contracción tónica o tetánica es la contracción constante del músculo
esquelético debido a excitación continua de las fibras musculares.
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Neurona motora
Mielina
Calcio
Vesículas
secretoras
Canales
de calcio
Acetilcolina
Hendidura
sináptica
Membrana
del miocito
Sodio
Acetilcolinesterasa
Receptor
Despolarización
Calcio
Cisterna
Bomba de
recaptación
Troponina
Actina
Tropomiosina
Unión
Sitio
activo
Miosina
Figura 1-9.Transmisión neuromuscular.
H. La biosíntesis de acetilcolina involucra la reacción entre la colina con el acetato activo
(acetil-CoA).
1. La enzima clave en la biosíntesis de acetilcolina es la colina-O-acetiltransferasa, la cual
es sintetizada en el cuerpo de la célula neuronal y transportada por el axón terminal.
2. Los precursores de la síntesis de acetilcolina son el piruvato y la colina. El piruvato
se deriva del metabolismo de la glucosa mediante la glucólisis. La colina es captada en
forma activa por la neurona motora.
3. Una vez sintetizada, la acetilcolina es empaquetada en vesículas secretoras en la terminal del nervio motor.
4. El potencial de acción que alcanza la terminal nerviosa motora aumenta la liberación
de acetilcolina dentro de la hendidura sináptica. La secreción de acetilcolina incluye
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Potencial de membrana
(mV)
la fusión de vesículas en la membrana presináptica (exostosis) y es activada por el aumento del Ca2+.
5. Las moléculas transmisoras se difunden a través de la hendidura sináptica y se unen a
receptores específicos de la célula posináptica.
6. La acetilcolina es rápidamente retirada de la hendidura sináptica mediante hidrólisis
en acetato y colina por la enzima acetilcolinesterasa (AchE).
7. Después de la hidrólisis de acetilcolina, la colina es tomada por la terminal nerviosa y
usada para sintetizar nueva acetilcolina.
I. La transmisión neuromuscular involucra la conversión de señales químicas (es decir,
acetilcolina) a señales eléctricas (es decir, un potencial de acción) mediante AchR nicotínica, un canal iónico de compuerta de ligandos que actúa como transductor (fig. 1-10).
1. La AchR nicotínica es un receptor ionotrópico y un canal iónico. La acetilcolina que
se une al receptor abre el centro del canal y aumenta la conductancia de Na+ y K+ para
moverse a través del canal.
2. La entrada de Na+ causa despolarización de la membrana, la cual, si es de la magnitud suficiente para alcanzar el umbral, produce un potencial de acción que se propaga
en toda la superficie de la fibra muscular (véase fig. 1-10).
a. La formación de puentes cruzados entre los filamentos gruesos (miosina) y los
delgados (actina) depende de la extensión del potencial de acción desde el sarcolema a través de la fibra muscular mediante el sistema tubular T y la liberación
subsiguiente de Ca2+ desde el SR.
0
–90
B
5
Tensión
(g)
4
3
2
1
0
0
20
Período
latente
40
60
80
100
Tiempo (ms)
Figura 1-10. Relación entre el potencial de acción (A) y el evento
contráctil (B) en el músculo esquelético.
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b. Si la despolarización inicial de la placa terminal motora no alcanza el umbral, entonces la interacción excitación-contracción y la contracción muscular no ocurren.
3. El potencial de membrana en reposo o potencial de la placa terminal del músculo esquelético es de -70mV aproximadamente (el interior de una fibra muscular es negativo
con respecto al exterior).
J. El acoplamiento excitación-contracción se refiere a una serie de eventos que inician con
el potencial de acción de la fibra muscular (la fase excitativa del acoplamiento excitacióncontracción) y culminan con la formación de puentes cruzados y acortamiento de fibras
musculares (la fase contráctil del acoplamiento excitación-contracción).
1. Un retraso en el tiempo, conocido como período latente, ocurre entre el inicio del
potencial de acción de la fibra muscular y el comienzo del evento contráctil como tal.
2. El inicio de la contracción comienza con un potencial de acción, el cual inicial en la
placa terminal motora y viaja a lo largo del sarcolema de la fibra muscular.
3. Los túbulos T como continuación del sarcolema acarrean el potencial de acción al
centro de la fibra muscular.
4. Porciones de los túbulos T están cercanas a la cisterna terminal del SR, formando una
estructura llamada tríada.
5. La Ca2+-ATPasa o bomba de calcio, bombea calcio en forma activa desde el citoplasma
al interior del SR.
6. El potencial de acción que alcanza la tríada sirve como estímulo para que el SR libere calcio hacia el citoplasma y permita la formación de puentes cruzados y el acortamiento muscular.
AGENTES FARMACOLÓGICOS Y TOXINAS QUE AFECTAN
LA UNIÓN NEUROMUSCULAR
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Curare: este término se refiere al grupo de sustancias originalmente usadas por los indios del Amazonas para
matar animales. Los compuestos derivados del curare se unen con gran afinidad a AchR, bloqueando la unión de
acetilcolina y por ende causando parálisis del músculo esquelético. En la medicina moderna, la relajación muscular durante la cirugía abdominal es el principal uso clínico del curare o sus derivados.
• Bungarotoxina α: esta proteína fue aislada del veneno de la cobra. Se une en forma irreversible a AchR, bloquea la unión de acetilcolina y, como el curare,causa parálisis del músculo esquelético. Las víctimas de mordeduras por cobras suelen morir por sofocación.
• Toxina botulínica: la toxina producida por Clostridium botulinum inhibe la liberación de acetilcolina del nervio
terminal. La muerte ocurre por insuficiencia respiratoria. En clínica, la toxina botulínica se utiliza para tratar distonías focales, las cuales son trastornos neuromusculares caracterizados por contracciones musculares repetitivas e involuntarias. Ejemplos de estos trastornos incluyen espasmos hemifaciales y contracturas del escritor. El
tratamiento local con toxina botulínica produce desnervación química.
• Toxina de la araña viuda negra: esta toxina causa aglutinación de vesículas que contienen acetilcolina, lo
que produce una liberación excesiva de acetilcolina hacia la hendidura sináptica.
• Neostigmina y fisostigmina: estos fármacos son agentes anticolinesterasa. Su principal acción es la de inhibir
AchE; el efecto neto es el de aumentar la concentración de acetilcolina en la hendidura sináptica. En clínica, la
fisostigmina se usa para tratar glaucoma y miastenia grave.
• Organofosfatos: este amplio grupo de agentes incluye a los insecticidas y a los llamados gases nerviosos. Los
organofosfatos son en extremo tóxicos por su inactivación irreversible de la AchE.
• Benzodiazepinas (p. ej., diazepam): estos agentes son depresores del sistema nervioso central que no actúan
en forma directa en la unión neuromuscular. Su efecto de relajación muscular está dado por su efecto depresivo
en la formación reticular del tallo encefálico.
• Dantroleno: este relajante muscular actúa por acción directa del acoplamiento excitación-contracción inhibiendo el Ca2+liberado por el SR.
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MIASTENIA GRAVE
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La miastenia grave es una enfermedad neuromuscular caracterizada por la debilidad y marcada fatigabilidad del músculo esquelético.
• Es causada por una respuesta autoinmunitaria adquirida en que hay anticuerpos dirigidos en contra de receptores acetilcolina nicotínica (AchRs) que bloquean la unión de acetilcolina con los receptores.
• El diagnóstico de miastenia grave se hace con la prueba de edrofonio, en la cual el paciente recibe edrofonio,
una acetilcolinesterasa; la mejoría en la fuerza muscular sugiere la presencia de la enfermedad.
• El tratamiento está encaminado a reducir la fuerza del ataque inmunológico o incrementar la actividad colinérgica en la sinapsis e incluye lo siguiente:
– Inhibidores AchE que aumentan la concentración de acetilcolina en la hendidura sináptica. El tratamiento
excesivo con inhibidores de AchE puede causar fatiga muscular por una desensibilización en la AchR nicotínica y
llevar a una crisis colinérgica.
– Los corticoesteroides suprimen el sistema inmunitario y por ende reducen la concentración de anticuerpos
circulantes anti-AchR.
– La farmacoterapia inmunosupresora, como la azatioprina o en forma menos común la ciclosporina, se
usa en pacientes con enfermedad grave que no responden de manera adecuada a los corticoesteroides.
– La extirpación de la glándula tímica también suprime el sistema inmunitario porque el timo interviene en la
maduración de las células T. Una desventaja es que la mejoría sostenida puede no comenzar hasta meses o años
después de la cirugía.
– La plasmaféresis implica quitarle plasma al paciente y reponerlo con un sustituto de plasma. El efecto general
de la plasmaféresis es reducir la concentración de anticuerpos circulantes anti-AchR.
VII. Músculo liso
A. Estructura del músculo liso
1. El citoplasma del músculo liso es homogéneo (sin estrías visibles) visto a la microscopia de luz.
2. Los contactos especializados entre células individuales de músculo liso tienen dos
funciones: en la comunicación y como uniones mecánicas.
a. Las uniones de brechas (nexos) son áreas de oposición cercana (~2 nm) entre las
membranas plasmáticas de células diferentes. Estas uniones de brechas sirven como
una estructura de acoplamiento eléctrico de baja resistencia.
b. Las placas de unión se caracterizan por una brecha de 10 a 30 nm entre las membranas plasmáticas de células adyacentes. Estas estructuras pueden servir como
punto de unión de filamentos delgados.
3. Las células del músculo liso contienen SR en menor cantidad que el músculo esquelético. Como el SR del músculo esquelético, la contraparte del músculo liso acumula y
libera Ca2+.
4. El músculo liso no tiene el sistema tubular T. Sin embargo, se piensa que las vesículas
de superficie, llamadas caveolas, en las células individuales tienen una función análoga en la transmisión de los potenciales de acción.
5. La contracción del músculo liso también puede ocurrir en forma independiente de un
aumento en la concentración de Ca2+.
B. Fisiología del músculo liso
1. El músculo liso suele subdividirse en dos clases: músculo liso unitario o visceral y
músculo liso multiunitario.
2. Las dos clases de músculo liso comparten las siguientes características:
a. El músculo liso se puede contraer en respuesta a la transmisión sináptica neuromuscular o al acoplamiento eléctrico.
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b. El músculo liso es capaz de contracciones que tienen un inicio lento pero sostenido
por períodos largos con un requerimiento relativamente bajo de energía.
c. La innervación motora del músculo liso es exclusivamente autónoma, ya sea parasimpática o simpática.
d. Todos los músculos lisos exhiben cierto grado de tono intrínseco o tensión basal en
reposo. Las contracciones son superimpuestas sobre este tono.
e. Algunos músculos lisos se contraen sin un potencial de acción.
3. El músculo liso visceral realiza importantes funciones en el sistema vascular, la vía
aérea de los pulmones, las vías gastrointestinales y las vías genitourinarias. Las siguientes características generales permiten al músculo liso visceral realizar estas funciones:
a. La actividad eléctrica espontánea inicia en áreas de marcapasos y se distribuye a
todo el músculo. A diferencia del marcapasos en el músculo cardíaco, los del músculo liso se varían de posición.
b. La tensión se desarrolla en respuesta al estiramiento.
c. En general, las contracciones son iniciadas por hormonas circulantes y no por impulsos nerviosos motores. Sin embargo, la actividad contráctil puede ser modificada
y regulada por la estimulación de un nervio motor.
d. El músculo liso visceral está ampliamente distribuido en una variedad de tejidos y
órganos. Ejemplos incluyen las vías gastrointestinales, el útero y las arteriolas.
e. La actividad espontánea en el músculo liso visceral resulta de cuando menos dos
tipos de fluctuación en la actividad eléctrica:
(1) Las ondas lentas de despolarización se producen cuando se alcanza el umbral,
como ocurre en los músculos longitudinales del intestino.
(2) Los potenciales espontáneos o potenciales pico producen una descarga asincrónica que resulta en la contracción irregular, como ocurre en el útero sin embarazo.
f. A diferencia del músculo esquelético, el músculo liso puede contraerse o relajarse
en respuesta a estímulos neuronales y hormonales.
g. El calcio es la señal para la contracción del músculo liso y tanto el Ca2+ extracelular
como el intracelular pueden activar la contracción.
h. Como el músculo liso no contiene troponina, el Ca2+ se une a la calmodulina y
luego el complejo Ca2+-calmodulina activa a la enzima cinasa de miosina de cadena ligera (MLCK).
i. La MLCK activada por la Ca2+-calmodulina fosforila el componente pesado meromiosina de la miosina y así aumenta de forma importante la actividad de la ATPasa.
La miosina fosforilada tiene una gran afinidad por la actina y se forman puentes
cruzados entre la miosina y la actina.
j. Hay que recordar que el músculo liso puede mantener una gran fuerza bajo un mínimo grado de hidrólisis de ATP.
k. La relajación del músculo liso puede ocurrir por los siguientes mecanismos:
(1) La estimulación en la actividad de bomba del Ca2+ de la membrana plasmática o del SR reduce la concentración de Ca2+ en los alrededores de los elementos contráctiles.
(2) La actividad de la fosfatasa de miosina de cadena ligera puede incrementarse
para desfosforilar la MLCK para relajar el músculo liso.
l. El músculo liso multiunitario es más parecido al músculo esquelético que al
músculo liso visceral, pero es mucho más escaso que el propio músculo liso visceral.
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(1) El músculo liso multiunitario no se contrae de manera espontánea.
(2) El músculo liso multiunitario suele ser activado por estimulación nerviosa motora y responde en grado bajo a hormonas circulantes.
(3) El músculo liso multiunitario no responde al estiramiento por desarrollo de
tensión.
(4) Ejemplos de músculo liso multiunitario incluyen músculo ciliar (los músculos que enfocan la visión), pilomotor (los músculos que causan la erección del
pelo) y las membranas nictantes (en los ojos de gato).
PROBLEMAS CLÍNICOS
Una mujer de 27 años se presenta con debilidad muscular que incluye ptosis palpebral, habla
farfullada y dificultad para tragar. La historia dice que recibe gentamicina por una infección por
gramnegativos. Se solicitan los siguientes exámenes: función tiroidea, cinasa de creatinina sérica,
electromiograma y biopsia muscular.
El médico adscrito llama la atención al médico residente por no solicitar una prueba de edrofonio,
la cual produce una mejora notable en la fuerza muscular de la mujer al administrar el agente por
vía IV. El resto de los exámenes arrojo resultados normales.
1. Los diagnósticos diferenciales del residente son:
A. Distrofia muscular de Duchenne
B. Deficiencia de desaminasa de monoadenilato
C. Miastenia grave
D. Hipertiroidismo
E. Miopatía tóxica por fármacos
2. La condición de la paciente es más probable que se deba a:
A. Acetilcolinesterasa inadecuada en la hendidura sináptica
B. Producción defectuosa de receptores de acetilcolina
C. Síntesis o almacenamiento deficientes de acetilcolina en las vesículas presinápticas
D. Liberación alterada de acetilcolina de las terminales presinápticas
E. Bloqueo o aumento en el recambio de los receptores de acetilcolina
La toxina del cólera puede afectar las células al bloquear la actividad de la trifosfatasa de guanosina
(GTPasa) de sus proteínas GS.
3. A nivel celular, ¿cuál de los siguientes sería útil para reducir el efecto dañino de la toxina del
cólera?
A. Aumentar la cantidad de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) intracelular
B. Inhibir la actividad de la ciclasa de adenilato de la célula
C. Inhibir la proteína Gi dentro de la célula
D. Agregar ligandos para el receptor ligado a proteína GS.
E. Aumentar la cantidad de cinasa de proteína en la célula.
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Una mujer de 45 años presenta visión borrosa y dificultad para deglutir después de comer verduras
enlatadas en casa. Estos síntomas son seguidos por estrés respiratorio y parálisis flácida.
4. ¿Con cuál de los siguientes se asocian con mayor frecuencia los síntomas de su enfermedad?
A. Toxina de araña viuda negra
B. Toxina botulínica
C. Envenenamiento por organofosfatos
D. Ingestión de benzodiazepinas
E. Bungarotoxina α
5. Esta toxina ejerce su acción al
A. Unirse en forma irreversible a los receptores acetilcolina para causar parálisis
B. Causar un agrupamiento de vesículas que contienen acetilcolina, lo que resulta en la
liberación excesiva de acetilcolina hacia la hendidura sináptica
C. Inhibir la liberación de acetilcolina del nervio terminal
D. Inhibir la anticolinesterasa para aumentar la concentración de acetilcolina en la hendidura sináptica
E. Inhibir la liberación de calcio del retículo sarcoplásmico
Un niño de cinco años de edad tiene una historia de retraso en el crecimiento, infecciones pulmonares y evacuaciones abundantes, grasosas y con mal olor.
6. ¿Cuál de los siguientes resultados de exámenes podría esperarse en este paciente?
A. Examen de cloruro del sudor anormal
B. Niveles bajos de C3 en el complemento
C. Examen anormal con la tinción de nitroazul de tetrazolio
D. Reacción de dermografismo positiva en respuesta a la prueba de antígeno por rascado
E. Esputo con diplococos grampositivos
7. Esta enfermedad se debe a
A. Un bloqueo directo de los canales de sodio en la membrana plasmástica
B. Un número reducido de los canales de cloruro en la membrana celular
C. Un bloque directo de los canales de potasio regulados por la proteína G
D. Un incremento neto de iones a través de los canales de calcio estimulando la secreción
de neurotransmisores
E. Un bloqueo de los canales iónicos con compuerta de ligandos en las membranas neuronales
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RESPUESTAS
1. La respuesta es C. El edrofonio es un agente anticolinesterasa que mejora la fuerza muscular
en pacientes miasténicos al incrementar la concentración de acetilcolina en la hendidura sináptica. La prueba es diagnóstica para miastenia grave. La distrofia muscular de Duchenne
(opción A) es un defecto en el gen codificador de distrofina, una proteína citoesquelética.
Los pacientes con esta enfermedad presentan debilidad muscular progresiva. La deficiencia de
desaminasa de adenosina (opción B) causa una combinación grave de inmunodeficiencia con
alteración en la función de las células T y B. El hipertiroidismo (opción D) se caracteriza por
palpitaciones, sudación, intolerancia al calor, temblor muscular funcional y exoftalmos, no
por los síntomas descritos en este caso. La prueba del edrofonio permite diferenciar la miastenia grave de una miopatía tóxica inducida por fármacos (opción E).
2. La respuesta es E. La miastenia grave es una enfermedad neuromuscular que provoca debilidad muscular. Es producida por una respuesta autoinmunitaria a receptores de acetilcolina,
lo que resulta en un incremento en el recambio y en una disminución en el número de estos
receptores.
3. La respuesta es B. La toxina del cólera produce una alteración funcional en el transporte de
sodio y de agua en el intestino. La toxina se une a los receptores gangliósidos GM1 de la membrana luminal de los enterocitos, activando la ciclasa de adenilato epitelial. Entonces, el inhibir
la actividad de la ciclasa de adenilato se reducen los efectos dañinos de la toxina del cólera.
4. La respuesta es B. La toxina botulínica inhibe la liberación de acetilcolina de la terminal nerviosa, con lo que se producen visión borrosa, ptosis, pupilas arreflécticas, parálisis e insuficiencia respiratoria. La toxina de la araña viuda negra (opción A) produce la agregación de
vesículas que contienen acetilcolina, con la consecuente liberación excesiva de ésta a la hendidura sináptica. La intoxicación por organofosfatos (opción C) bloquea la acción de la acetilcolinesterasa, dando como resultado una respuesta colinérgica masiva. Las benzodiazepinas
(opción D) inducen la relajación muscular a través de la depresión de la formación reticular
en el sistema nervioso central. La bungarotoxina α (opción B) bloquea la unión de la acetilcolina a su receptor mediante su unión irreversible al receptor de acetilcolina.
5. La respuesta es C. Las toxinas producidas por Clostridium boltulinum degradan las proteínas
presinápticas específicas previniendo la liberación de neurotransmisores tanto en las sinapsis
colinérgicas neuromusculares como en las parasimpáticos.
6. La respuesta es A. Una prueba sudorípara anormal al cloro es un hallazgo diagnóstico esperado en la fibrosis quística. Se piensa que la proteína transmembrana reguladora de la fibrosis
quística (CFTR) regula los canales de cloro y se encuentra defectuosa en esta entidad. Los
niveles bajos de la fracción C3 del complemento (opción B) pueden producir infecciones graves. La tinción de nitroazul de tetrazolio (NBT) (opción C) es una prueba in vitro para la
sobresaturación respiratoria de los neutrófilos. La hipersensibilidad alérgica tipo 1 (opción D)
se caracteriza por un incremento en los anticuerpos de inmunoglobulina E asociado al asma
bronquial. Encontrar diplococos grampositivos en el esputo (opción E) se asocia con infecciones por Streptococcus pneumoniae.
7. La respuesta es B. La fibrosis quística es una enfermedad congénita autosómica recesiva producida por múltiples mutaciones que resultan en una falla en el regulador transmembrana de la fibrosis quística, el cual regula los canales de cloro para ser insertados en la membrana plasmática.
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C
P
CA
A
PÍÍT
TU
UL
LO
O 2
2
N
F ISI OLOGÍA
CARDIOVAS CUL AR
I. Principios generales
A. El sistema cardiovascular consiste en dos bombas (ventrículos izquierdo y derecho) y
dos series de circuitos (pulmonar y sistémico) (fig. 2-1).
1. El gasto del hemicardio izquierdo (bomba principal) es el flujo sanguíneo sistémico.
2. El gasto del hemicardio derecho (bomba de propulsión) es el flujo sanguíneo pulmonar.
3. Ya que los dos circuitos están conectados en series, el flujo (ml/min) debe ser igual
en ambos; sin embargo, pueden ocurrir diferencias transitorias.
B. El circuito sistémico comienza como un gran vaso sanguíneo (la aorta), la cual se ramifica en vasos más pequeños hasta los capilares que llegan a los órganos.
C. Los componentes vasculares incluyen arterias, arteriolas y capilares.
1. Las arterias son vasos de pared gruesa que se encuentran bajo una gran presión y
llevan la sangre oxigenada a los tejidos.
2. Las arteriolas son las ramificaciones más pequeñas de las arterias.
a. Tienen la resistencia más elevada del sistema cardiovascular y se encuentran reguladas por el sistema nervioso autónomo.
b. El tono del músculo liso arteriolar depende del gasto simpático, los metabolitos
locales, las hormonas y otros mediadores.
3. Los capilares tienen las áreas superficiales y secciones transversales más grandes y
son los sitios de intercambio de nutrientes, agua y gases.
a. La ley de Leplace explica porqué los capilares pueden soportar altas presiones
intravasculares.
T = Pr
donde
T = presión en la pared del vaso
P = presión transmural
r = radio del vaso
D. En el circuito venoso, las venas pequeñas (vénulas) se unen para formar venas de
mayor calibre hasta que la vena más grande, la vena cava, regresa la sangre al corazón.
1. Las venas son vasos de pared delgada sometidos a bajas presiones que contienen la
mayor parte de la sangre en el sistema cardiovascular.
2. Las vénulas son el componente más permeable de la microcirculación.
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Circuito pulmonar
Hemicardio
derecho
Hemicardio
izquierdo
Circuito sistémico
Figura 2-1. Sistema cardiovascular.
II. Hemodinámica
A. Velocidad y flujo sanguíneo
1. El flujo sanguíneo es impulsado por una presión constante a lo largo de resistencias variables.
2. La velocidad se refiere al grado de desplazamiento de la sangre dentro de los vasos
con respecto al tiempo y tiene las dimensiones de distancia por unidad de tiempo
(p. ej., cm/s).
Se expresa por la siguiente ecuación:
Q
V= ,
A
donde
V = velocidad (cm/s)
Q = flujo sanguíneo (cm3/s)
A = Área transversal (cm2)
3. La velocidad es inversamente proporcional al total del área transversal de todos
los vasos de un segmento particular del sistema cardiovascular.
a. El área transversal de la aorta es aproximadamente de 2.8 cm2, en tanto que el
área combinada de los capilares es cercana a 1 357 cm2.
b. Por lo tanto, la aorta tiene la mayor velocidad y los capilares la menor.
4. El flujo sanguíneo a menudo se denomina flujo de volumen y tiene las dimensiones
de volumen por unidad de tiempo, por ejemplo, centímetros cúbicos por segundo.
5. La velocidad lineal y el flujo sanguíneo están entonces relacionados por un área, por
ejemplo, centímetros cuadrados (cm3/s = cm/s × cm2).
6. Para un flujo dado, el radio de velocidad a través de un segmento de vasos en relación con aquél en otro segmento depende de la razón inversa de las respectivas
áreas.
V1
A2
=
V2
A1
7. Esta regla aplica sin importar que el área transversal pertenezca a un sistema que
comprende un tubo largo sencillo o a un sistema formado por varios tubos pequeños en paralelo.
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8. Ya que el flujo por minuto a través de la aorta (es decir, gasto cardíaco) es equivalente al flujo por minuto de la aurícula derecha (es decir, retorno venoso), esto
también debe de ser equivalente al flujo por minuto a través de los capilares combinados.
9. El flujo (F) sanguíneo total o gasto cardíaco (CO) es igual a la frecuencia cardíaca
(HR) por el volumen sistólico (SV).
CO = F = HR × SV
B. Equivalente hemodinámico de la ley de Ohm
1. La relación entre el flujo de la corriente y la diferencia de potencial a través de una
resistencia conductiva se conoce como la ley de Ohm:
E = IR
donde
E = diferencia de potencial (V)
I = flujo de corriente iónica (amperes)
R = resistencia (ohmios)
2. La relación equivalente de un líquido en movimiento es
Q=
presión arterial media − presión arterial derecha
Resistencia periférica total
∆P = QR,
donde
∆P = diferencia de presión (mmHg)
Q = flujo del volumen (L/min)
R = resistencia (mmHg/L/min)
3. Se requiere una fuerza de impulso para mover un flujo a través de una resistencia al
mismo.
C. Resistencia
1. La ecuación de Poiseuille da la relación del flujo, presión y resistencia. Considera
características de la sangre que tienen a su cargo los patrones de presión y flujo a
través de los vasos:
Q=
P1
− P2
R
,
donde
Q = flujo sanguíneo (L/min)
P1 = presión ascendente por segmento
P2 =presión al final de un segmento
R = La resistencia de los vasos entre P1 y P2
2. La ecuación refiere que el flujo (Q) es directamente proporcional a la presión impulsora (∆P) e inversamente proporcional a la resistencia (R).
3. La resistencia es directamente proporcional a la longitud (ᐉ) del vaso y a la viscosidad de la sangre (η).
8␩ᐉ
,
R=
␲r 4
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donde
r4 = es el radio del vaso sanguíneo a la cuarta potencia.
a. A mayor longitud del vaso, mayor la resistencia y a mayor viscosidad, mayor la
resistencia.
b. El factor más importante que determina la resistencia es el radio del vaso.
La ecuación enfatiza que si el radio del vaso se duplica (es decir, la resistencia disminuye) entonces el flujo se incrementa 16 veces si otros factores se mantienen
constantes.
4. La relación antes mencionada se utiliza en conjunto con el cálculo de la resistencia
en circuitos en serie comparados con aquellos en paralelo.
a. Para calcular la resistencia total (RT) por la circulación de resistencias en series,
se suman las resistencias individuales (RT = R1 + R2 + R3).
b. Para calcular la resistencia total (RT) a través de una circulación de resistencias en
paralelo, se suman las conductancias individuales (1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3).
5. Si todos los parámetros adicionales se mantienen constantes (p. ej., ∆P), un cambio
en la resistencia en un subcircuito paralelo de la circulación paralela no cambiará el
flujo de los subcircuitos remanentes de la circulación paralela.
6. Como tanto la circulación sistémica como pulmonar tienen más o menos la misma
cantidad de capilares totales con la misma área transversal (1 357 cm2) y las viscosidades sanguíneas y flujos son iguales, la diferencia más baja de presión a través
del circuito pulmonar debe obedecer a la diferencia en la longitud del vaso
entre los circuitos pulmonar y sistémico.
D. Número de Reynolds y turbulencia
1. El flujo sanguíneo es laminar.
2. El flujo laminar no genera un sonido audible; en contraste, un flujo turbulento
involucra fluctuaciones de presión aleatorias y el sonido puede escucharse.
3. El número de Reynolds (una variable de sin dimensión que relaciona fuerzas viscosas y de inercia) sirve como un indicador útil de la transición de flujo laminar a
turbulento. El número de Reynolds se calcula en la siguiente ecuación:
NRe =
pDv
␩
,
donde
Re = número de Reynolds
V = velocidad media (cm/s)
D = diámetro del tubo (cm)
P = densidad del fluido
η = viscosidad del fluido (poises)
4. El flujo turbulento ocurre sobre todo cuando el número de Reynolds supera el
valor crítico de 3 000 y el flujo es laminar cuando Re es menor a 2 000.
5. Ya que la viscosidad de la sangre es relativamente alta, el número de Reynolds para
flujo turbulento no se excede en la mayor parte de la circulación.
SOPLOS CARDÍACOS Y ARTERIALES
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La turbulencia del flujo sanguíneo a través de las válvulas cardíacas lesionadas crea un soplo detectado por
auscultación.
• La turbulencia de la sangre a través de arterias enfermas produce soplos arteriales.
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E. Distensibilidad
1. La distensibilidad se describe como la elasticidad de los vasos sanguíneos.
2. La distensibilidad vascular (C) es la pendiente de la relación entre la elevación del
volumen en un vaso y el aumento de presión derivado de dicha elevación; así,
C=
⌬V
⌬P
a. Una baja distensibilidad de un vaso conlleva a un aumento en la presión transmural cuando el volumen del vaso sanguíneo se incrementa.
3. La distensibilidad de venas combinadas es como 19 veces mayor que aquella de arterias combinadas.
a. La presión sistólica es una función del volumen sistólico (y de la distensibilidad).
b. La presión diastólica es una función de la frecuencia cardíaca y la resistencia
arteriolar, lo que determina la circulación colateral hacia las venas.
F. Perfil de presión
1. Mientras la sangre corre por la circulación sistémica, la presión disminuye en forma
progresiva desde la aorta, donde es más alta, a la vena cava, donde es menor (fig.
2-2).
2. Ya que la mayor resistencia al flujo se encuentra en las arteriolas, el mayor descenso
en la presión ocurre a lo largo de las mismas.
Presión (mmHg)
120
80
40
0
Aorta
Arterias Arteriolas Capilares
Vénulas
Venas
Vena Hemicardio
Cava derecho
Figura 2-2. Perfil de presiones. Los picos de presión representan los valores sistólicos
y diastólicos durante el ciclo cardíaco. Las arteriolas son los vasos de resistencia y
hacen menos intensas las oscilaciones excepto en la insuficiencia aórtica. Las presiones
pulsátiles no se ven normalmente debajo del nivel arteriolar.
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3. La dilatación arteriolar local en un órgano disminuye la resistencia arteriolar, la
cual aumenta el flujo sanguíneo y la presión anterógrados, mientras que la constricción arteriolar local aumenta la resistencia arteriolar y disminuye el flujo y la
presión anterógrados.
4. La presión auricular es menor que la presión venosa; la presión es de 5 a 10 mmHg
en la aurícula izquierda y de 15 mmHg en vénulas periféricas.
G. Presiones arteriales (fig. 2-3)
1. La presión arterial sistólica es la presión arterial más alta durante el ciclo cardíaco.
a. Representa la presión desarrollada cuando el corazón se contrae con mayor fuerza.
b. El pico de la presión arterial sistólica aumenta, en tanto que la presión diastólica
mínima cae cuando la sangre fluye de la aorta a las arterias periféricas.
2. La presión diastólica es la menor presión arterial durante el ciclo cardíaco y representa la presión del corazón cuando éste se relaja y no se contrae.
3. La presión de pulso es la diferencia entre la presión sistólica y la diastólica y se
determina sobre todo por el volumen sistólico y la distensibilidad arterial.
a. La presión y el flujo oscilan entre las válvulas sistólica máxima y diastólica mínima con cada latido.
b. La presión del pulso y ambas presiones arteriales se incrementan con la edad
por una disminución en la distensibilidad de los vasos.
c. La presión del pulso también se incrementa cuando la sangre sale y se mueve por
el árbol arterial.
4. La presión arterial media es el promedio de la presión arterial durante el tiempo y
se calcula al sumar la presión diastólica y un tercio de la presión del pulso.
a. La presión media, la fuerza que impulsa el flujo, disminuye cuando uno se
mueve fuera del árbol arterial.
b. La caída en la presión promedio a través del lecho arteriolar significa que la presión capilar normalmente es no pulsátil.
Presión arterial
sistólica
120
Presión (mmHg)
Presión arterial
media
Presión
del pulso
80
Presión arterial
diastólica
40
0
Figura 2-3. Presiones arteriales.
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III. Electrofisiología
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A. Electrocardiograma (ECG) (fig. 2-4)
1. La onda P representa la despolarización auricular.
2. El intervalo PR es el lapso desde el principio de la onda P hasta el principio de la
onda Q.
a. Un intervalo PR prolongado sugiere un retraso en la conducción entre las aurículas y los ventrículos.
3. La onda Q es el principio de la despolarización ventricular.
4. El complejo QRS representa la despolarización de los ventrículos
5. El intervalo QT es el lapso desde el inicio de la onda Q hasta el final de la onda T.
a. Un intervalo QT prolongado sugiere toxicidad farmacológica.
6. El segmento ST es la parte desde el final de la onda S hasta el principio de la
onda T.
a. Una elevación en el segmento ST sugiere infarto miocárdico.
7. La onda T representa la repolarización ventricular.
a. Una onda T invertida sugiere isquemia miocárdica.
La prolongación del intervalo
PR sugiere un retraso en la
conducción entre las aurículas
y los ventrículos
Los intervalos prolongados
del segmento QT sugieren
toxicidad farmacológica
(especialmente por quinidina)
Intervalo QT
Intervalo
PR
Los segmentos ST elevados
y deprimidos sugieren
isquemia miocárdica
Segmento
ST
P
Onda P:
despolarización
auricular
QRS
T
Onda T: repolarización
ventricular.
La inversión sugiere
isquemia miocárdica
Complejo QRS: una despolarización ventricular que precede
una contracción (inicio de la sístole). El ensanchamiento
del complejo QR sugiere retraso en la conducción
Figura 2-4. Ondas del electrocardiograma.
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INFARTO MIOCÁRDICO AGUDO
•
•
•
•
•
•
•
•
CORRELACIÓN
CLÍNICA
El infarto miocárdico agudo suele deberse a trombosis coronaria aguda.
Es la causa más común de muerte en Estados Unidos.
El pronóstico depende del grado de disfunción del ventrículo izquierdo.
El diagnóstico clínico se basa en tres criterios importantes:
– Síntomas: del dolor torácico persistente es la queja más común. Los síntomas asociados incluyen sudación,
náuseas, vómito y disnea.
– Hallazgos en el ECG: ondas Q (cambios en la despolarización ventricular), cambios en el segmento ST (cambios hacia arriba o abajo de la línea isoeléctrica) y cambios en la onda T (repolarización).
– Medición sanguínea de enzimas, más a menudo de cinasa de creatina (CK). Las isoenzimas CK están compuestas por polipéptidos M y B y las concentraciones elevadas de CK-MB indican daño miocárdico.
La onda Q es la deflexión negativa inicial en el complejo QRS y una onda Q grande es diagnóstica de un infarto miocárdico.
El segmento ST se correlaciona con la fase 2 o fase de meseta, de miocitos ventriculares y el infarto al miocardio
lleva a una elevación persistente del segmento ST cuando el electrodo positivo descansa sobre la área lesionada.
La isquemia miocárdica puede asociarse con anormalidades en la repolarización reflejadas en una onda T invertida o en formación de picos en la onda T (tipo espigas).
El tratamiento inicial incluye morfina para el dolor, terapéutica trombolítica en las primeras 6 h, anticoagulación con heparina y nitratos intravenosos, así como bloqueadores β para disminuir la morbilidad aguda.
B. Potenciales de acción
1. Los potenciales de acción de las células miocárdicas están clasificados de acuerdo a
sus formas como respuestas rápidas o lentas.
a. La respuesta rápida ocurre en miocitos auriculares y ventriculares ordinarios y
en fibras especializadas para la conducción (fibras de Purkinje).
b. La respuesta lenta se encuentra en el nodo sinoauricular (SN) y en el nodo
auriculoventricular (AV).
c. Las respuestas rápidas pueden cambiar a respuestas lentas bajo ciertas condiciones patológicas.
d. Por ejemplo, en pacientes con arteriopatía coronaria, cuando una región del miocardio se vuelve isquémica, la concentración de K+ en el intersticio que rodea al
músculo afectado aumenta porque el K+ se pierde de las células mal prefundidas
(es decir, isquémicas). Esto hace que los miocitos dejen de responder con rapidez
y lo hagan con lentitud.
2. Los potenciales de acción de los ventrículos, aurículas y del sistema de Purkinje se
muestran en la figura 2-5.
a. La fase 0 es la entrada lenta del potencial de acción causada por un incremento
transitorio en la conducción del Na+ por una apertura de los canales de Na2+ con
compuerta de voltaje.
b. La fase 1 es un período de repolarización parcial causada en parte por iones de
K+ moviéndose fuera de la célula. Los canales de Na2+ se vuelven inactivos y disminuyen la conductancia del Na2+.
c. La fase 2 es la meseta causada por un incremento transitorio en el influjo de Ca2+
a través de los canales de Ca2+ con compuerta de voltaje. El flujo de salida de K+
se mantiene bajo.
d. La fase 3 es un período de repolarización rápida causada en parte por una corriente de salida considerable de K+, lo que hiperpolariza la membrana, y en parte
por la inactivación de los canales de Ca2+.
e. La fase 4 es el potencial de de membrana en reposo; éste se encuentra cerca del
potencial de K+ en equilibrio. Representa el intervalo del final de la repolarización hasta el inicio del siguiente potencial de acción.
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1
+20 mV
Potencial de membrana
2
0
3
—90 mV
4
Período refractario
absoluto: durante este
período, a la membrana
le es imposible conducir
otro potencial de acción.
Período refractario relativo:
durante este período, otro
potencial de acción podrá
ser iniciado, pero será de
menor magnitud.
Figura 2-5. Potencial de acción celular miocárdica de respuesta rápida. La
fase 0 es una despolarización que resulta de la abertura de los canales de Na+.
La fase 1 representa el cierre de los canales de Na+. La fase 2, fase de meseta,
resulta del flujo externo de K+ acompañado del movimiento interno de Ca2+.
La fase 3 se da por movimiento hacia fuera de K+ durante el cierre en los
canales de Ca+ y la fase 4 se da primariamente por el flujo de salida de K+.
3. El calcio extracelular influencia la meseta del potencial de acción.
a. La fase 2, la fase de meseta, se alcanza mediante un equilibrio entre el flujo de
entrada de Ca2+ por los canales de calcio y el flujo de salida de K+ a través de varios tipos de canales de potasio.
b. La fase 3, la repolarización final, iniciada cuando el flujo de salida de K+ es mayor
al flujo de entrada de Ca2+. Los antagonistas de los canales de Ca2+ (p. ej., nifedipina) disminuyen la amplitud y duración de los potenciales de acción.
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Milivoltios
0
—20
0
—40
4
3
—60
—80
100 ms
Figura 2-6. Respuesta lenta del potencial de acción celular del nodo miocárdico. La fase
0 se da por el influjo de Ca2+ a través de los canales de Ca2+ de acción prolongada.
La fase 2 es la repolarización lenta que precede a la fase 3 que está dada por la
disminución del influjo de Ca2+ durante la salida de K+. La fase 3 está dada sólo por el flujo
de salida de K+ y la fase 4 está dada por el influjo de Na+ y Ca2+ durante la reducción del
flujo de salida de K+ (la tasa de ésta determina la pendiente previa al potencial de acción).
4. El nodo sinoauricular es el principal marcapasos del corazón y exhibe la fase 4 de
despolarización, la cual es la causante de su automatismo (fig. 2-6).
a. La fase 0 es la entrada lenta del potencial de acción causada por la mayor corriente de Ca2+. Esta fase también ocurre en el nodo auriculoventricular.
b. La fase 1 y 2 no están presentes.
c. La fase 3 es la repolarización provocada por el incremento en la conductancia del
K+ produciendo una corriente de K+ hacia afuera.
d. La fase 4 es una lenta despolarización, que explica la actividad de marcapasos del
nodo SA, y está causada por un aumento en la conductancia del Na+.
(1) La mayor conductancia de Na+ resulta en una corriente de Na+ con flujo
de entrada, If.
(2) La corriente de Na+ es la corriente más grande del corazón.
(3) If es iniciada por la repolarización del potencial de membrana durante el
potencial de acción previo.
e. El potencial transmembrana (potencial máximo diastólico, MDP) durante la fase
4 en las células del nodo SA es mucho menos negativo porque el tipo IK del canal
de K+ es escaso en estas células.
f. Las velocidades de conducción de las respuestas lentas de los nodos SA Y AV son cercanas a 0.02 a 0.1 m/s. Estas células están diseñadas para iniciar un potencial de acción.
g. Las velocidades de conducción de una respuesta rápida son cercanas a 0.3 a 1.0
m/s para las células contráctiles auriculares y ventriculares y a 1.0 a 4.0 m/s para
las fibras especializadas de conducción en las aurículas y ventrículos.
h. Regiones en el corazón diferentes al nodo SA pueden iniciar contracciones bajo
circunstancias especiales; dichos lugares se llaman focos ectópicos o marcapasos
ectópicos. Los primeros se convierten en marcapasos cuando
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Capítulo 2: Fisiología cardiovascular 37
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(1) Su propia ritmicidad se intensifica.
(2) El ritmo de los marcapasos de orden mayor se deprime (el nodo AV y el sistema de Purkinje pueden reemplazar el nodo SA si éste se suprime).
(3) Todas las vías de conducción están bloqueadas entre los focos ectópicos y
aquellas regiones con mayor ritmicidad.
C. Flujos de sodio, potasio y calcio en los potenciales de acción cardíacos
1. La corriente de Na+ (INA) es la encargada de la fase rápida de despolarización de los potenciales de acción en los músculos auriculares, ventriculares y en las fibras de Purkinje.
2. En las células nodales de respuesta lenta, la despolarización diastólica es mediada
por cuando menos tres corrientes iónicas:
a. Una corriente interna al marcapasos, If, que es inducida por una hiperpolarización y llevada principalmente por Na+ y Ca2+. La corriente es mediada por un canal
no selectivo de cationes que difiere de los canales de Na+ de respuesta rápida.
b. Un canal de calcio y una corriente de calcio, ICa, que se activan hacia la parte
final de la fase 4. La corriente de Ca2+ pasa a través de los canales de calcio tipo L
en el corazón.
(1) El flujo de entrada de Ca2+ acelera la velocidad de la despolarización diastólica, lo que conduce al inicio del potencial de acción a través de diferentes
canales de la membrana de calcio.
(2) Un descenso en la concentración de Ca2+extracelular o la administración
de un antagonista de los canales de calcio disminuye la amplitud del potencial de acción y el espacio prepotencial del marcapasos (el cual es anterior al
potencial de umbral).
c. La corriente de salida de K+, IK, tiende a repolarizar a la célula después del inicio del potencial de acción. Los neurotransmisores autónomos alteran la corriente
iónica a través de las membranas celulares. Esta repolarización en la corriente del
K+ se inicia lentamente.
(1) El descenso de MDP mediado por adrenérgicos y el aumento en la despolarización indican que los aumentos de If y de ICa deben exceder el aumento de IK.
(2) La acetilcolina deprime If e ICa y aumenta el MDP.
(3) Los medicamentos que bloquean los canales de Ca2+ del tipo L actúan al
inhibir ICa.
D. Inervación dual del corazón
1. La frecuencia de disparo del marcapaso es controlada por la actividad de las dos divisiones del sistema nervioso autónomo (inervación dual).
a. El incremento en la actividad del sistema nervioso simpático, a través de la liberación de noradrenalina, aumenta la frecuencia cardíaca, sobre todo al disminuir la velocidad del flujo de salida de K+ durante la despolarización diastólica.
b. El aumento de la actividad vagal, a través de la liberación de acetilcolina, disminuye la frecuencia cardíaca al incrementar la velocidad del flujo de salida
de K+ durante la despolarización diastólica.
2. A lo largo de un rango intermedio de presiones arteriales (aproximadamente 10 a 200
mmHg), las alteraciones del ritmo cardíaco se alcanzan mediante cambios recíprocos en la actividad neural del sistema vagal y simpático hacia los nodos SA y AV.
3. En rangos menores de 10 a 20 mmHg en la presión arterial, el aumento del
ritmo cardíaco se consigue a través de una actividad simpática intensa y la ausencia virtual de la actividad vagal.
4. En rangos mayores de 200 mmHg en la presión arterial, la disminución del ritmo
cardíaco se consigue a través de una intensa actividad vagal y poca actividad simpática.
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5. Cuando se secciona el nervio vago, el extremo central está conectado a la médula
oblongada y el periférico inerva el miocardio.
a. La estimulación del extremo periférico produce una frecuencia cardíaca baja similar a la estimulación vagal considerable del corazón.
b. Dependiendo de la frecuencia de estimulación, uno puede simplemente ralentizar el corazón o producir un bloqueo AV completo.
c. Un bloqueo AV resulta en un marcapasos ventricular ectópico que eventualmente toma el control, lo cual se conoce como un escape vagal. Así, el tejido
ventricular escapa a la influencia de un estímulo vagal intenso.
E. Tiempo refractario para los tipos de fibras del músculo cardíaco
1. El potencial de acción registrado a partir de las fibras de Purkinje exhibe un largo
período de meseta.
2. Debido al período refractario largo de las fibras de Purkinje, muchas de las activaciones prematuras de las aurículas se conducen a través de la unión AV pero son
bloqueadas por el sistema de Purkinje.
3. Mientras la frecuencia cardíaca aumenta, el período refractario disminuye.
IV. Músculo cardíaco y gasto cardíaco
A. Potencial de acción ventricular y eventos mecánicos
1. El complejo QRS es la superficie que simultáneamente registra todas las células
ventriculares en su fase 1 de despolarización.
2. La onda T es la superficie que simultáneamente registra todas las células ventriculares en la fase 3 de repolarización.
3. La onda T inicia a medio camino entre la fase de expulsión y continúa hasta el
inicio de la fase de relajación isovolumétrica.
B. Estructura de la célula miocárdica
1. Las células del músculo cardíaco contienen numerosas miofibrillas, las cuales son
cadenas de sarcómeros, la unidad contráctil fundamental.
2. Los miocitos están unidos entre sí por discos intercalados.
3. Aunque el miocardio está hecho de células individuales con discretas uniones de
membrana, los miocitos cardíacos de los ventrículos se contraen casi al unísono,
como aquellos en las aurículas.
4. La conducción entre célula y célula ocurre a través de las conexiones comunicantes, las cuales son vías de baja resistencia que son parte de los discos intercalados y
además permiten una distribución rápida de los potenciales de acción hacia las células.
5. El músculo cardíaco difiere del músculo esquelético en las siguientes formas:
a. El músculo cardíaco sólo contiene uno o dos núcleos de localización central en
contraste con los varios núcleos del músculo esquelético.
b. Las conexiones comunicantes sólo se localizan en las células cardíacas.
c. Comparado con el músculo esquelético, el músculo cardíaco contiene menos
pero más grandes túmulos T, sobre todo en las aurículas.
C. Gasto cardíaco similar hemicardios derecho e izquierdo
1. El volumen latido (SV) de los dos ventrículos debe de ser idéntico, al menos en su
estado estable.
2. La frecuencia (HR) de ambos ventrículos debe de ser idéntica.
3. Por lo tanto, el gasto (HR × SV) de los dos ventrículos también debe ser idéntico.
4. En su estado estable, el gasto del ventrículo izquierdo se registra en intervalos de 1
min y se denomina el gasto cardíaco o CO:
CO = HR × SV
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D.
E.
F.
G.
5. El gasto cardíaco es equivalente al retorno venoso. Por ejemplo, el gasto cardíaco
aumenta durante el ejercicio por la disminución en la resistencia del músculo esquelético y el aumento del retorno venoso.
Acoplamiento de la excitación-contracción
1. Este acoplamiento une las actividades eléctricas del miocito a la reacción generadora
de fuerza de actina-miosina.
2. El Ca2+ entra al miocito principalmente durante la fase 2 del potencial de acción
mediante los canales activados por voltaje.
3. Esta entrada de Ca2+ dispara la liberación del mismo desde las reservas intracelulares
del retículo sarcoplásmico (SR), aumentando los niveles de Ca2+ intracelular.
4. El Ca2+ se une a la troponina C, desplazando a la tropomiosina y permitiendo la
unión entre la actina y la miosina.
5. La actina y la miosina se unen, los filamentos gruesos y delgados se deslizan uno
frente a otro y la célula miocárdica se contrae.
6. La fuerza de contracción se correlaciona con la cantidad liberada de SR Ca2+.
7. Se requiere la extracción de Ca2+ por una bomba Ca2+ ATPasa activa para la relajación.
Cambios en la presión diastólica final con cambios en el gasto cardíaco
1. Los cambios en el gasto cardíaco suelen ser desencadenados por los cambios en
la actividad autonómica. Así, con un aumento en la actividad simpática, la frecuencia y la contractilidad miocárdica (es decir, el volumen latido) aumentan.
2. El resultado es una disminución en la presión diastólica final ventricular, ya que
los cambios cardíacos inducidos son acompañados conjuntamente por un aumento
en la resistencia arteriolar (es decir, vasoconstricción).
3. Con el aumento del gasto cardíaco durante el ejercicio, la presión diastólica final
ventricular no disminuye, como resultado en la reducción de las resistencias periféricas por la dilatación del lecho muscular esquelético.
Ley de Starling (fig. 2-7)
1. La relación entre la longitud de la fibra y la fuerza de contracción se conoce como la
Ley de Starling del corazón.
2. El incremento en la longitud de la fibra miocárdica, como ocurre durante el aumento del llenado ventricular durante la diástole (es decir, precarga), produce una
contracción ventricular más poderosa, ya que se expone más empalme entre los filamentos gruesos y delgados para la formación de puentes cruzados.
3. La disminución de la frecuencia cardíaca con un tiempo de llenado mayor, resulta
en un aumento en el volumen latido.
4. La Ley de Starling es activa sólo al punto donde se alcanza la máxima presión sistólica con la óptima precarga.
5. Si la presión diastólica aumenta por más allá de la precarga óptima, no ocurre ningún aumento ulterior en la presión desarrollada. Así, el corazón normal opera en la
porción ascendente de la curva de Frank-Starling.
6. Ciertos agentes farmacológicos aumentan la contractilidad y el gasto cardíaco (es decir,
agentes inotrópicos positivos como los digitálicos o las catecolaminas), mientras otros
disminuyen la contractilidad y el gasto cardíaco (es decir, agentes inotrópicos negativos
como los -bloqueadores beta [propranolol], o los bloqueadores de calcio [nifedipina]).
Relación presión-volumen del ventrículo izquierdo
1. La apertura y cierre de las válvulas cardíacas define las cuatro fases del ciclo
cardíaco.
a. Contracción isovolumétrica
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Volumen latido o gasto cardíaco
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Presión auricular derecha o volumen diastólico final
Figura 2-7. Ley de Starling. Un efecto inotrópico positivo
produce un incremento en la fuerza pico desarrollada durante
la contracción. Un efecto inotrópico negativo es lo contrario
(dado por cambios en la concentración de Ca2+ durante la
contracción). Las tres líneas representan las curvas de Starling
con cambios en la fuerza desarrollada y su influencia en el
volumen latido en cualquier precarga (volumen diastólico final).
b. Fase de flujo de salida (expulsión ventricular)
c. Relajación isovolumétrica
d. Fase de flujo de entrada (llenado ventricular)
2. El trabajo externo del corazón puede ser aproximado como el producto de la presión (P) por el volumen latido (SV) o en forma más precisa como la integral PdV, la
cual es la relación presión-volumen del corazón.
3. Se visualiza un simple ciclo ventricular izquierdo de contracción, expulsión, relajación y llenado en la relación presión-volumen (fig. 2-8).
a. La contracción isovolumétrica se representa en la figura como el movimiento
de los puntos C al D.
(1) El punto C es la diástole con el músculo ventricular relajado y lleno de sangre hasta 145 ml aproximadamente (volumen diastólico final).
(2) Con la excitación, el ventrículo se contrae, pero no se expulsa nada de sangre
porque todas las válvulas están cerradas.
b. La expulsión ventricular (fase de flujo de salida) se representa por el movimiento
del punto D al F.
(1) En el punto D, la válvula aórtica se abre y la sangre es expulsada hacia la
aorta
(2) El volumen expulsado por latido es el volumen latido y se muestra gráficamente por un ensanchamiento de la relación presión volumen.
(3) El punto F es el volumen sistólico final.
c. La relajación isovolumétrica es representada por el moviendo del punto F al A.
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A CONDICIONES ESTÁNDAR DE CONTRACTILIDAD
B CONTRACTILIDAD AUMENTADA
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G"
Contractilidad aumentada
Control (ESPVR)
E
E'
Presión isovolumétrica
máxima teórica
G'
Presión
ventricular
izquierda
F'
F
D
D'
La contractilidad
aumentada incrementa
el volumen latido
G
A
C
C'
B'
A'
B
Volumen ventricular izquierdo
Presión
ventricular
izquierda
ESPVR
C INCREMENTO DE LA PRECARGA (LLENADO)
E
ESPVR
E'
F'
E"
Presión
ventricular
izquierda
E'
F"
Incremento
en la
precarga
E
El aumento en la
precarga incrementa
el volumen latido
D'
D
C'
C
F'
F
D
D'
A'
D"
B' F
A
Volumen ventricular izquierdo
D AUMENTO EN LA POSCARGA (PRESIÓN AÓRTICA)
E
B B' B"
C
C'
C"
ESPVR
A A' A"
Volumen ventricular izquierdo
Presión
ventricular
izquierda
F
E'
Incremento
en la
poscarga
D
F'
El aumento en la
poscarga disminuye
el volumen latido
A'
B'
D'
C'
C
B
Volumen ventricular izquierdo
A
Figura 2-8. Valoración de la contractilidad usando la relación ventricular presión-volumen. La relación
A´,B´,C´,D´,E´,F´ presión-volumen es la curva normal. En A, en el mismo estado de contractilidad cardíaca, la
relación presión-volumen A,B,C,D,E,F es generada por una disminución en el volumen diastólico final (EDV) y
la relación A”,B”,C”,D”,E”,F” es generada por un incremento de EDV. La pendiente en la línea a través de los
puntos al final de la sístole (F,F´ y F”) representa la relación presión-volumen al final de la diástole (ESPVR).
(Reimpreso de Boron and Boulpaep: Medical Physiology, Figura 21-11, página 531, © 2003 con permiso de Elsevier Inc.).
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(1) En el punto F, mientras el ventrículo se relaja, la válvula aórtica se cierra.
(2) El volumen ventricular es constante porque todas las válvulas están cerradas.
d. El llenado ventricular (fase de llenado) está representado por el movimiento del
punto A de vuelta al punto C.
(1) Luego que la presión ventricular izquierda disminuye por debajo de la presión auricular izquierda, la válvula mitral (AV) se abre y comienza el llenado.
(2) El volumen ventricular aumenta a cerca de 140 ml (volumen diastólico
final), del cual sólo 10 a 20% resulta de la contracción auricular.
3. Las anormalidades tanto del llenado como del vaciado suelen coexistir cuando el
corazón falla; estas anormalidades pueden verse en la relación presión-volumen.
H. Trabajo cardíaco (fig. 2-8)
1. El trabajo cardíaco es la cantidad de trabajo que el corazón desempeña con cada
latido.
2. Aunque el gasto del hemicardio derecho es igual al del izquierdo, el trabajo cardíaco
es mucho mayor para el lado izquierdo por la mayor poscarga o incremento en la
presión arterial.
a. La poscarga en el ventrículo izquierdo es equivalente a la presión aórtica.
b. La poscarga en el ventrículo derecho es equivalente a la presión de la arteria
pulmonar.
3. El trabajo cardíaco es sobre todo una función de la presión arterial sistólica y el
volumen latido.
4. La presión sistólica es una función del volumen latido. Cuando el volumen latido aumenta, la presión sistólica aumenta.
5. Con la poscarga incrementada, el ventrículo debe de trabajar más para empujar
sangre contra una mayor presión, resultando en un menor volumen latido.
6. La frecuencia cardíaca es un indicador del volumen latido, ya que cuando la frecuencia cardíaca aumenta, el volumen latido suele disminuir debido a una reducción
en el tiempo de llenado.
I. Principio de Fick
1. El método de Fick para calcular el rendimiento cardíaco es una aplicación de la ley
de conservación de masas.
2. El principio sostiene que el O2 que es llevado a los capilares pulmonares a través de
la arteria pulmonar, más el O2 que entra a estos capilares a través de los alvéolos,
debe ser igual a la cantidad de O2 que es expulsada por las venas pulmonares.
3. El gasto cardíaco se calcula al dividir la captación de O2 pulmonar por minuto por
la diferencia entre el contenido de O2 arterial sistémico (ml O2/100 ml de sangre) y
el contenido de O2 arterial pulmonar (ml O2/100 ml de sangre).
4. El denominador representa la diferencia de O2 arteriovenoso pulmonar en porcentaje de volumen (ml O2/100 ml de sangre o % en volumen).
5. En la determinación clínica del gasto cardíaco, el consumo de O2 se calcula al medir
el contenido del volumen de O2 espirado sobre un período de tiempo.
6. Como el contenido de O2 en la sangre arterial periférica es esencialmente idéntico
al de las venas pulmonares, la concentración de O2 arterial se determina al usar una
muestra de sangre arterial periférica.
J. Retorno venoso y presión venosa central
1. La relación del retorno venoso (es decir, función vascular) define los cambios en la
presión venosa central evocada por los cambios en el gasto cardíaco.
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2.
3.
4.
5.
a. El retorno venoso aumentado extiende los receptores de baja presión auricular, lo
que provoca taquicardia conocida como reflejo de Bainbridge.
Mientras el gasto cardíaco aumenta, la sangre es extraída de las venas centrales a un
mayor ritmo y la presión venosa central y la presión auricular derecha disminuyen.
La presión venosa central es la respuesta y el gasto cardíaco es el estímulo.
Esta relación contrasta con la relación de la función cardíaca usando el mecanismo
de Frank-Starling, en el cual la presión venosa central (es decir, precarga) es el estímulo y lleva a un gasto cardíaco mayor (es decir, la respuesta) por la influencia en
el volumen latido.
Cuando el sistema está en equilibrio, el gasto cardíaco es equivalente al retorno venoso.
V. Ciclo cardíaco con presiones y ECG
A. El registro simultáneo de la aurícula izquierda, el ventrículo izquierdo y las presiones
aórticas; los ruidos cardíacos; el volumen ventricular; el pulso venoso; y el ECG muestran en forma gráfica la secuencia y los eventos eléctricos y cardiodinámicos a través del
ciclo cardíaco (fig. 2-9). Uno debería poder reproducir esta figura de memoria.
1. La onda P en el ECG precede a la sístole auricular, la que contribuye al llenado
ventricular que causa el cuarto sonido cardíaco.
2. La sístole auricular incrementa la presión venosa, la cual es representada por la
onda a en la curva de la presión venosa.
3. La contracción ventricular isovolumétrica comienza después del inicio del complejo QRS, llevando a un incremento en la presión ventricular y al cierre de las
válvulas AV, la que corresponde al primer ruido cardíaco.
4. La expulsión ventricular rápida ocurre cuando la presión ventricular alcanza un
máximo y la válvula aórtica se abre, liberando casi por completo el volumen latido.
5. La relajación ventricular isovolumétrica ocurre con la repolarización de los ventrículos y con el cierre de las válvulas aórtica y pulmonar, lo que corresponde al
segundo ruido cardíaco.
a. La depresión en el trazo de la presión aórtica posterior al cierre de la válvula aórtica se llama incisura.
b. Cuando la presión ventricular es menor a la presión auricular, la válvula mitral
se abre.
6. El llenado ventricular rápido ocurre después de la apertura de la válvula mitral y el
flujo rápido de la aurícula hacia los ventrículos causa el tercer ruido cardíaco.
B. Los eventos eléctricos y cardiodinámicos mostrados en la figura 2-9 ayudan a explicar
porque la insuficiencia mitral y el estrechamiento (es decir, estenosis) producen soplos
sistólicos y diastólicos, respectivamente.
C. La insuficiencia y la estenosis aórticas producen soplos diastólicos y sistólicos, respectivamente.
D. Estos soplos se escuchan mejor en el segundo espacio intercostal, justo a la derecha del
esternón.
REGURGITACIÓN AÓRTICA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La fiebre reumática es la causa más común de regurgitación aórtica.
• La sobrecarga de volumen en el ventrículo izquierdo por isquemia o problemas valvulares conduce a dilatación
ventricular e hipertrofia.
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70
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90
1 (Tardía)
Sístole
auricular
2
Llenado
Contracción
ventricular isovolumétrica
Ventrículo derecho
Arteria
pulmonar
Cierre de
la válvula
tricúspide
3
Expulsión
ventricular
Aurícula
derecha
Apertura
de la válvula
tricuspídea
Diástole
4 1 (Temprana)
Relajación
Llenado
isovolumétrica ventricular
Apertura
de la válvula
pulmonar
Cierre de
la válvula
pulmonar
Sístole
1 (Tardía)
Sístole
auricular
2
Llenado
Contracción
ventricular isovolumétrica
Ventrículo
izquierdo
Cierre de
la válvula
mitral
Aorta
3
Expulsión
ventricular
Aurícula
izquierda
Apertura
de la
válvula
aórtica
Cierre de
la válvula
aórtica
B HEMICARDIO IZQUIERDO
4 1 (Temprana)
Relajación
Llenado
isovolumétrica ventricular
Apertura de
la válvula
mitral
Incisura
dicrótica
Figura 2-9. Volúmenes y presiones ventriculares durante el ciclo cardíaco. A. Hemicardio derecho. B, Hemicardio
izquierdo. El inserto muestra los catéteres colocados para la medición de presiones en el hemicardio derecho.
(Reimpreso de Boron and Boulpaep: Medical Physiology, Figura 21-1, página 510, © 2003 con permiso de Elsevier Inc.).
Fase:
Volumen
ventricular
(ml)
Presiones
(mmHg)
registradas
simultáneamente de:
100
110
Diástole
A HEMICARDIO DERECHO
0%
100%
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Capítulo 2: Fisiología cardiovascular 45
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• El volumen latido y la presión del pulso se incrementan.
• Un atributo clínico diagnóstico es un soplo diagnóstico temprano entre el segundo y tercer espacio intercostal
producido por regurgitación de la sangre al ventrículo izquierdo.
• La presión del pulso ampliada ocurre por una combinación de la caída en la presión sanguínea diastólica cuando
la sangre refluye al ventrículo izquierdo y un aumento en la presión sistólica por el aumento del volumen latido.
VI. Regulación de la presión arterial
A. Barorreceptores contra quimiorreceptores
1. Los barorreceptores (receptores de presión) en las paredes del seno carotídeo cerca
de las arterias carotídeas internas y en el arco aórtico son tónicamente activos y regulan la presión sanguínea momento a momento.
2. El estiramiento de estos receptores por el incremento en la presión arterial produce bradicardia y vasodilatación por reflejo.
3. Una disminución en la presión arterial relaja ese estiramiento de los receptores
de alta presión arteriales, causando taquicardia y vasoconstricción.
4. Los barorreceptores también están presentes en las cámaras cardíacas y los grandes
vasos pulmonares (barorreceptores cardiopulmonares) donde participan en la regulación del volumen sanguíneo.
5. La estimulación de los quimiorreceptores periféricos encontrados en los cuerpos
carotídeos y aórticos y los quimiorreceptores centrales encontrados en la médula
oblongada —vía de disminución de tensión sanguínea de O2 y un aumento en la
tensión sanguínea de CO2— aumentan la frecuencia y profundidad de la respiración y producen vasoconstricción periférica.
6. El cambio direccional en la frecuencia cardíaca evocado por la estimulación de los quimiorreceptores periféricos es proporcional al cambio en la frecuencia respiratoria. Al aumentar el volumen respiratorio minuto, la frecuencia cardíaca aumenta y viceversa.
B. Sistema renina-angiotensina (fig. 2-10)
1. El sistema renina-angiotensina es un mecanismo hormonal para la regulación a
largo plazo de la presión arterial a través de la regulación del volumen sanguíneo.
2. La secreción de renina desde las células yuxtaglomerulares de la arteriola aferente
renal es incrementada por
a. Disminución en la extensibilidad de la pared arteriolar aferente.
b. Disminución distal tubular en la entrega de NaCl a las células de la mácula densa.
c. Activación de los adrenorreceptores β1 por los nervios simpáticos que alimentan
el aparato yuxtaglomerular.
3. La enzima renina convierte angiotensinógeno circulante a angiotensina I.
4. La angiotensina I, que no tiene ninguna actividad biológica, es convertida primariamente por las células endoteliales de los pulmones por la enzima convertidora
de angiotensina (ACE) en angiotensina II.
5. La angiotensina II es un potente vasoconstrictor y promotor de la secreción de
aldosterona de la zona glomerulosa suprarrenal.
6. La vasoconstricción de las arteriolas incrementa la resistencia periférica total y la
presión arterial media.
7. La angiotensina II es convertida en angiotensina III por la aminopeptidasa, la cual
también actúa en la zona glomerulosa de la glándula suprarrenal promoviendo la
secreción de aldosterona.
8. La aldosterona aumenta la reabsorción de NaCl por el túbulo distal renal, incrementando así el volumen sanguíneo y la presión arterial.
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Barorreceptores de las
células yuxtaglomerulares
secretan
–
Renina (enzima)
Angiotensinógeno
(una α-2-globulina
sintetizada en el
hígado)
Angiotensina 1 (10aa)
prohormona
Aumento
en la presión
arterial
Enzima convertidora
de angiotensina
1 (ACE)pulmonar
Angiotensina II (8aa)
Acción
vasoconstrictora
Aumento
del gasto
cardíaco
Zona glomerulosa
Aldosterona
Reabsorción aumentada
de Na+ + H2O
Aumento
del volumen
plasmático
Figura 2-10. Regulación a largo plazo de la presión arterial.
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Capítulo 2: Fisiología cardiovascular 47
HIPERTENSIÓN
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La hipertensión se define como la elevación crónica de la presión arterial y es resultado de la disfunción del mecanismo usado para la regulación a largo plazo de la presión arterial.
• El 90% de los casos corresponde a hipertensión esencial (primaria), en la cual no se ha identificado una causa específica.
• Los hipertensos crónicos pueden tener sensibilidad disminuida en los barorreceptores arteriales.
• La causa más común de hipertensión secundaria es la estenosis de la arteria renal.
VII. Mecanismos de control y circulaciones especiales
A. Autorregulación
1. La autorregulación es el control de un flujo sanguíneo constante sobre un amplio
rango de presiones arteriales.
2. El flujo constante está dado por
a. Aumentos o descensos de los metabolitos locales (teoría metabólica de autorregulación)
b. Contracción del músculo liso en respuesta al aumento o descenso en la presión
(teoría miógena de autorregulación)
B. Hiperemia activa
1. La hiperemia activa se define como el incremento en el flujo sanguíneo a un órgano
causado por un incremento en la actividad metabólica en un tejido y en la acumulación de metabolitos vasodilatadores.
2. En el ejercicio, el flujo sanguíneo se incrementa en los músculos esqueléticos involucrados para satisfacer la demanda metabólica.
C. Hiperemia reactiva
1. Si el flujo arterial de entrada a un lecho vascular se suspende por unos minutos, al
liberarse la oclusión, de inmediato aumenta el flujo previo a la obstrucción, produciendo hiperemia reactiva.
2. Un número de metabolitos puede mediar la vasodilatación metabólica que ocurre
durante el intervalo de la oclusión, como son el CO2, H+, K+, ácido láctico y adenosina. El aumento en el flujo es proporcional al tiempo de oclusión. La contribución
relativa de estos metabolitos continúa como tema de futuras investigaciones.
D. Flujo sanguíneo coronario
1. El principal factor encargado de la perfusión miocárdica es la presión aórtica.
a. La compresión extravascular inhabilita el flujo sanguíneo coronario durante
la sístole.
2. Los cambios en el flujo sanguíneo coronario son causados sobre todo por cambios
de calibre en los vasos de resistencia coronaria en respuesta a las demandas metabólicas del corazón.
3. Una disminución en el suministro de O2 o un aumento en la demanda del mismo
aparentemente causa la liberación de un vasodilatador (adenosina), que disminuye la resistencia coronaria y aumenta el flujo coronario de manera proporcional.
E. Circulación cutánea y temperatura
1. La piel contiene dos tipos de vasos de resistencia: arteriolas y anastomosis arteriovenosas.
2. Las arteriolas son similares a aquellas encontradas en otros lados del cuerpo.
3. Las anastomosis arteriovenosas derivan el paso de sangre de las arteriolas a las
vénulas y plexos venosos, derivando el lecho capilar.
a. Las anastomosis arteriovenosas se encuentran sobre todo en la yema de los
dedos, palma de las manos, planta de los pies, orejas, nariz y labios (es decir, regiones expuestas).
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48 USMLE Road Map para Fisiología
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b. Estos vasos están casi en su totalidad bajo control neural simpático por los receptores de temperatura de centros más altos y se dilatan al máximo cuando se
interrumpe la estimulación nerviosa.
c. No parecen estar bajo control metabólico y no logran exhibir hiperemia reactiva
o autorregulación.
F. Circulación fetal al nacimiento (fig. 2-11)
1. En el feto, la sangre que regresa al hemicardio derecho es dividida en dos corrientes
por el borde del tabique interauricular (crista divedens).
2. La corriente mayor es derivada hacia la aurícula derecha por el foramen oval.
3. La otra corriente pasa hacia la aurícula derecha, donde se le une la sangre de la vena
cava superior proveniente de las partes superiores del cuerpo.
a. La circulación fetal tiene cuatro derivaciones: la placenta, el conducto venoso, el
foramen oval y el conducto arterioso.
4. Dada la gran resistencia pulmonar por la baja presión parcial fetal de O2 en el gas
alveolar, sólo un 10% del gasto del ventrículo derecho pasa a través de los pulmones.
5. El remanente pasa por el conducto arterioso de la arteria pulmonar hacia la aorta
descendente. La sangre fluye de la arteria pulmonar hacia la aorta porque la resistencia pulmonar es alta y el diámetro del conducto arterioso es tan grande como la
aorta descendente.
6. Al nacimiento, la asfixia que comienza con el pinzamiento de los vasos del cordón
umbilical activa el centro respiratorio del lactante.
7. Mientras los pulmones se llenan de aire, las resistencias vasculares pulmonares disminuyen a un 10% de los valores previos a la expansión pulmonar.
8. La presión de la auricular izquierda se incrementa por arriba de la presión de la
vena cava inferior y la aurícula derecha y esta inversión del gradiente de presión a
través de las aurículas cierra en forma abrupta la válvula sobre el foramen oval.
9. Con la disminución en las resistencias vasculares pulmonares, la presión en la arteria
pulmonar disminuye, causando el flujo sanguíneo invertido a través del conducto
arterioso.
10. El cierre del conducto arterioso parece iniciar por la alta tensión de O2 en la
sangre que circula a través de él.
11. Se piensa que la presencia de prostaglandinas vasodilatadoras es la razón para que
falle el cierre del conducto arterioso. La administración de indometacina, la cual
bloquea la síntesis de prostaglandinas, suele llevar al cierre del conducto en lactantes
en que esto no ocurre.
FENÓMENO DE CUSHING
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• En general, el flujo sanguíneo cerebral es constante. Los productos metabólicos cerebrales (disminución de O2, elevación de CO2 e H+) contribuyen a controlar el flujo cerebral en forma local en acuerdo con el metabolismo local.
• La circulación cerebral se mantiene en hipertensión por la combinación de vasoconstrictores simpáticos, vasoconstrictores hormonales y regulación homeostática.
• Sin embargo, el neurocirujano Harvey Cushing notó que la mayoría de sus pacientes con tumores cerebrales que
cursaba con isquemia cerebral también presentó hipertensión arterial sistémica con una disminución simultánea de la frecuencia cardíaca.
• A esta respuesta se le denomina fenómeno de Cushing y es causada por estimulación cerebral isquémica de regiones vasomotoras en la médula, lo que ayuda a mantener el flujo sanguíneo cerebral cuando existe resistencia
incrementada causada por tumores intracraneales en expansión.
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Vena cava superior
(40%)
Conducto arterioso
(65%)
(50%)
Arteria
pulmonar
Foramen oval
Aurícula derecha
Aurícula
izquierda
Ventrículo derecho
Ventrículo
izquierdo
Vena cava inferior
Conducto venoso
(67%)
(60%)
Aorta
(80%)
22
(26%)
Vena porta
De la placenta
Vena umbilical
Contenido de O2 (ml/100 ml)
(26%)
Feto
20
18
Madre
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Arterias
Hacia la placenta
umbilicales
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PO2 (mm Hg)
Figura 2-11. Circulación fetal al nacimiento. La gráfica muestra diferencias entre la hemoglobina fetal
y la del adulto. La sangre fetal contiene aproximadamente 50% más hemoglobina que la sangre materna y
la curva de disociación de la oxihemoglobina es desplazada a la izquierda por la hemoglobina fetal. Por lo
tanto, a niveles bajos de PO2 sanguínea, la hemoglobina fetal transporta 20 a 50% más de oxígeno que la
hemoglobina materna.
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VIII. Función de integración
A. Ejercicio y disminución en la presión diastólica final
1. Durante el ejercicio, el flujo de salida simpático hacia el corazón y los vasos sanguíneos se incrementa.
2. Mientras el gasto cardíaco y el flujo sanguíneo a los músculos activos aumentan con la
intensidad progresiva del ejercicio, el flujo sanguíneo esplácnico y renal disminuyen.
3. El flujo sanguíneo al miocardio se incrementa, mientras que el flujo cerebral no
cambia.
4. La acumulación local de metabolitos vasodilatadores relaja las arteriolas terminales
y el flujo sanguíneo a los músculos activos puede aumentar hasta 20 veces por
arriba de los niveles en reposo.
5. El consumo de O2 puede incrementarse hasta 60 veces, mientras que el flujo sanguíneo muscular puede hacerlo hasta 15 veces.
6. El incremento en el retorno venoso recibe ayuda de los músculos esqueléticos activos, así como por los músculos de la respiración.
7. El gran volumen de sangre que regresa al corazón es bombeado a través de los pulmones y hacia fuera hacia la aorta con tanta rapidez que la presión venosa central
(es decir, precarga) se mantiene esencialmente constante. En ejercicio máximo, sin
embargo, la presión auricular derecha y el volumen diastólico final aumentan.
B. Contracción muscular y válvulas venosas
1. Cuando una persona está de pie y en reposo, las válvulas venosas están abiertas en
virtud de la diferencia de presiones entre las venas periféricas y la aurícula derecha.
2. La contracción del músculo esquelético comprime las venas para que la presión
aumentada movilice la sangre hacia el tórax a través de las válvulas superiores y cierre las inferiores.
3. Inmediatamente después de la relajación muscular, la presión en los segmentos
venosos antes contraídos cae y el gradiente de presión inversa causa el cierre de las
válvulas superiores.
4. Esta acción valvular es asistida por la inspiración, la cual aumenta la presión venosa abdominal al tiempo que disminuye la presión venosa torácica e incrementa la
diferencia de presión para facilitar el retorno venoso al hemicardio derecho.
C. Retorno venoso e inspiración
1. La actividad periódica normal de los músculos respiratorios causa variaciones rítmicas del flujo de la vena cava. Así, la inspiración constituye una bomba auxiliar que
promueve el retorno venoso.
2. La reducción de la presión intratorácica durante la inspiración se transmite a la luz de
los vasos sanguíneos intratorácicos. Esta reducción se acompaña de una contracción
de los músculos abdominales y de un aumento en la presión venosa intraabdominal.
3. La reducción en la presión venosa central durante la inspiración aumenta el gradiente de presión entre las venas extratorácicas e intratorácicas, lo que conduce a la
aceleración del retorno venoso a la aurícula derecha.
4. Los esfuerzos espiratorios sostenidos incrementan la presión intratorácica y por lo
tanto impiden el retorno venoso.
5. La espiración forzada contra la glotis cerrada (es decir, maniobra de Valsalva)
suele ocurrir durante la tos, la defecación y al levantar objetos pesados.
a. Se han registrado presiones intratorácicas que exceden los 400 mmHg durante
paroxismos de tos.
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b. Estos incrementos de presión se transmiten en forma directa a la luz de los vasos
intratorácicos, colapsándolos.
c. Posterior a la Valsalva y al abrirse la vía aérea, la presión intratorácica cae, lo que
estimula a los barorreceptores aórticos y activa un reflejo vagal que disminuye la
frecuencia cardíaca.
D. Ley de Starling y cambios en la posición (gravedad) (fig. 2-12)
1. La gravedad causa una diferencia en la presión hidrostática cuando ocurre una
diferencia en la altura.
2. Si uno se incorpora súbitamente, la sangre se acumula en las piernas, por lo que
disminuye el retorno venoso hacia el ventrículo derecho y el volumen latido cae
de inmediato.
Presión
venosa
Presión
arterial
– Gravedad
2 mmHg
– Gravedad
H
100 mmHg
+ Gravedad
82 mmHg
+ Gravedad
(−80 mmHg)
180 mmHg
Figura 2-12. Ley de Starling y cambio de posición. La letra H es el corazón
y todo en la figura está basado en un nivel por arriba o por debajo de él.
Por debajo del nivel del corazón, las presiones arterial sistémica y venosa se
incrementan (+) de igual manera, asumiendo que no hay actividad muscular.
La diferencia de presiones entre las venas y las arterias es la misma a nivel
de los tobillos que en el corazón. La gravedad participa en este incremento
por debajo del nivel del corazón y empuja en contra de la columna de
sangre por arriba del nivel del mismo. El aumento en la presión venosa indica
una detención o estancamiento significativo de sangre y una disminución
en el retorno venoso. Como la presión venosa es baja a nivel cardíaco, por
arriba de éste la presión venosa se vuelve subatmosférica o negativa (−).
Las presiones arteriales también disminuyen en forma progresiva por arriba
del nivel del corazón. Cuando una persona cambia de una posición supina a
erguida, el volumen sanguíneo se incrementa y las venas dependientes y la
presión venosa aumentan. El volumen de sangre circulante disminuye, al igual
que la presión sanguínea, en especial por arriba del nivel del corazón.
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3. La compensación refleja de los barorreceptores arteriales minimiza la caída de la
presión al incrementar la contractilidad miocárdica.
4. Mecanismos similares suceden con una persona fijada a una mesa angulada. Una
simple angulación cabeza abajo de la mesa incrementa el retorno venoso al corazón desde las piernas y el volumen latido del ventrículo derecho aumenta.
E. Fuerzas capilares de Starling
1. De acuerdo con la Ley de Starling, la tasa y dirección del movimiento de los líquidos son determinadas por el equilibrio entre las presiones hidrostáticas y oncóticas.
2. Las presiones que favorecen la filtración de líquidos incluyen la presión hidrostática capilar y la presión oncótica de líquidos intersticiales.
3. Las presiones que favorecen la reabsorción de líquidos incluyen a la presión oncótica capilar y a la presión hidrostática de líquidos intersticiales.
4. En el extremo arterial del capilar ideal, el equilibrio de presiones favorece la filtración (es decir, suma algebraica positiva), mientras que el extremo venoso se favorece la reabsorción (es decir, suma algebraica negativa). La diferencia es causada
por una caída en la presión arterial capilar (PC) desde 35 mmHg aproximadamente
en el extremo arteriolar a cerca de 15 mmHg en el extremo venular.
CAUSAS DE EDEMA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
Fuerzas hidrostáticas
• En la insuficiencia ventricular izquierda o en la estenosis de la válvula mitral, la presión hidrostática capilar
pulmonar puede exceder la presión oncótica del plasma y causa edema pulmonar.
• En posición supina prolongada, sobre todo asociada con una elevación de la presión venosa (p. ej., en el embarazo o en la insuficiencia cardíaca congestiva), la filtración es reforzada en gran parte y excede a la habilidad
del sistema linfático para remover el filtrado capilar.
Fuerzas osmóticas coloides
• La concentración proteínica del plasma puede disminuir (p. ej., síndrome nefrótico) o aumentar (p. ej., privación
de agua, sudación prolongada, vómito o diarrea graves), con lo que se alteran la fuerza osmótica y el movimiento de líquidos a través de los capilares.
Drenaje linfático
• El bloqueo de vasos linfáticos (p. ej., asociado con el embarazo, filariosis, infestación por lombrices) causa acumulación de líquido intersticial en el espacio subcutáneo.
Propiedades de la pared capilar
• Las condiciones inflamatorias que causan la liberación de vasodilatadores que incrementan la apertura capilar
resulta en un aumento de la filtración de líquidos de la luz capilar al intersticio, causando edema hístico (p. ej.,
quemaduras graves, toxinas).
PROBLEMAS CLÍNICOS
Un paciente presenta una hemorragia que dura 30 min. Al final del episodio, la presión arterial
media ha disminuido de 90 a 75 mmHg. La frecuencia cardíaca ha aumentado de 70 a 150 latidos
por minuto y la piel se ha puesto fría.
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1. En este momento se puede concluir que
A. Aumentó la presión hidrostática capilar
B. Aumentó el volumen del líquido intersticial
C. Aumentó la presión osmótica coloidal de los capilares
D. Aumentó la presión del líquido intersticial
E. El hematócrito ha disminuido
2. ¿Cuál de las siguientes causas de hipoxia cerebral estimularía más a los quimiorreceptores aórticos y carotídeos?
A. Envenenamiento por monóxido de carbono
B. Anemia grave
C. Formación de metahemoglobina
D. Disminución marcada en la capacidad pulmonar de difusión
E. Alcalosis respiratoria aguda
Un varón de 63 años de edad súbitamente siente un dolor opresivo debajo del esternón. Presenta
debilidad, sudación profusa y nota que el corazón late rápidamente. Llama a su médico, quien le
diagnostica un infarto miocárdico. Los exámenes realizados en el hospital confirman la sospecha
del médico de que el paciente sufrió un “ataque cardíaco”. El ECG indica que el nodo sinusal es la
fuente del aumento en la frecuencia. Dos horas después de su admisión en el hospital, el paciente
se debilita mucho más. Su pulso arterial era de tan solo 40 latidos por minuto. El ECG revela que
la frecuencia auricular era de 90 latidos por minuto y que la conducción a través del sistema AV
estaba completamente bloqueada, sin duda porque el infarto afectó el sistema de conducción. Se
insertaron electrodos de un marcapasos artificial en el ventrículo derecho y la frecuencia ventricular se estableció en 75 latidos por minuto. El paciente se sintió mejor y más cómodo casi de
inmediato. Poco después de la oclusión, la concentración de K+ en el líquido intersticial aumento
de manera sustancial en la región privada de flujo.
3. Esta elevación en la concentración de K+ extracelular
A. Incrementó la velocidad de propagación de los potenciales de acción miocárdicos
B. Disminuyó el período refractario de repolarización de las células miocárdicas
C. Incrementó el potencial transmembrana de reposo (fase 4) a un valor menos negativo
D. Disminuyó la automaticidad de las células miocárdicas
E. Disminuyó la probabilidad de arritmias por reentrada
Un varón de 70 años se queja de dolor intenso en la pierna derecha cuando camina de forma energética; el dolor desaparece poco después de dejar de caminar. La angiografía muestra obstrucción
parcial por placas ateroescleróticas grandes a 3 cm en sentido distal al origen de la arteria femoral
derecha. La presión media en la arteria proximal a la obstrucción fue de 100 mmHg y justo después de la obstrucción de 80 mmHg. El flujo sanguíneo en esta arteria fue de 300 mmHg/ml/
min. La presión venosa media fue de 10 mmHg.
4. La resistencia al flujo sanguíneo en el lecho vascular prefundido por la arteria femoral derecha
fue
A. 0.03 mmHg/ml/min
B. 0.30 mmHg/ml/min
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C. 3.00 mmHg/ml/min
D. 3.33 mmHg/ml/min
E. 33.3 mmHg/ml/min
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Un varón de 33 años se queja de dolor torácico con los esfuerzos. Fue referido con el cardiólogo,
quien efectuó una serie de estudios, que incluyeron cateterismo derecho e izquierdo. Entre la información obtenida en estos estudios se encontró que al momento de examinarlo la presión aórtica
media del paciente era de 93 mmHg y la presión media de la arteria pulmonar era de 20 mmHg.
5. Estos hallazgos se explican por
A. La resistencia vascular sistémica del paciente era mucho mayor que la resistencia vascular pulmonar.
B. La elasticidad aórtica del paciente era mucho mayor que la elasticidad arterial pulmonar
C. El volumen por latido del ventrículo izquierdo era mucho mayor que el volumen latido del ventrículo derecho
D. Al corte transversal, el área total de la arteria pulmonar de este paciente es mucho
mayor al corte transversal total de la aorta
E. La duración de la fase rápida de expulsión del ventrículo izquierdo de este paciente
excede la duración en la fase rápida de expulsión del ventrículo derecho
Una mujer de 44 años de edad con insuficiencia cardíaca grave causada por coronariopatía fue tratada con transplante de corazón. Se recuperó muy bien y un mes después de la cirugía su función
cardiovascular era completamente normal, aunque el nuevo corazón está desnervado por completo. Tres meses después de la cirugía desarrolló una úlcera duodenal sangrante y se estimó una
pérdida sanguínea de 600 ml en 1 h. Su médico trató la úlcera con cambios en la dieta y antibióticos, resolviéndose a las dos semanas.
6. Se pensaría que la pérdida aguda de sangre por una úlcera duodenal en esta paciente provocaría
A. Disminución en la presión venosa central y aumento en el gasto cardíaco
B. Aumento en la presión venosa central y disminución en la presión arterial media
C. Disminución en la presión venosa central y disminución en el gasto cardíaco
D. Incremento en la presión arterial media y disminución del gasto cardíaco
E. Disminución de la presión venosa central e incremento en la presión de pulso de la
aorta
Un niño de seis años de edad fue referido por su médico familiar con un cardiólogo pediatra por
fatiga crónica, intolerancia al esfuerzo y un soplo cardíaco. Al examen físico, el niño se veía más
pequeño para su edad, con color de piel normal, sin dedos en palillo de tambor y un soplo áspero
a lo largo de la sístole que se escuchaba mejor en el cuarto espacio intercostal a la izquierda del esternón y extendido a todo el precordio. La radiografía revela cardiomegalia, sobre todo del ventrículo derecho. Un oxímetro de oído mostró oxigenación normal en sangre arterial. La información
del cateterismo cardíaco es como sigue:
Presión media de la aurícula derecha
5 mmHg
Presión sistólica del ventrículo derecho
30 mmHg
Presión diastólica del ventrículo derecho
3 mmHg
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40 mmHg
PO2 en aurícula derecha
PO2 en el ventrículo derecho
60 mmHg
7. El paciente ingresó a la unidad de cirugía cardíaca para la reparación de
A. Coartación aórtica
B. Defecto del tabique interventricular
C. Estenosis pulmonar
D. Tetralogía de Fallot
E. Persistencia del conducto arterioso
RESPUESTAS
1. La respuesta es E. La absorción de líquido, sin proteínas o células, disminuye el hematócrito.
La opción A es incorrecta porque con una pérdida significativa de sangre total, la presión
hidrostática capilar estará por debajo de lo normal, no aumentada. La opción B es incorrecta
porque la fuerza capilar de Starling favorece la reabsorción intersticial de líquidos de modo
que el volumen de líquido intersticial disminuye, no se incrementa. La opción C es incorrecta porque con una mayor reabsorción de líquido intersticial (sin proteínas), la presión
osmótica capilar disminuye, no aumenta. La opción D es incorrecta porque el volumen de
líquido intersticial está disminuido, no aumentado.
2. La respuesta es D. Una disminución significativa en la capacidad de difusión pulmonar aumenta los niveles de PcO2, el cual es el vasodilatador local más importante en la vasodilatación cerebral. Además, la PO2 arterial se reducirá (hipoxemia), lo que proporciona un
estímulo adicional a los quimiorreceptores, aunque menor. El monóxido de carbono (opción
A) ocupa sitios de unión de O2 a la hemoglobina, disminuyendo así la capacidad de unión
del O2 a la hemoglobina y resultando en hipoxemia. La PO2 (sólo oxígeno disuelto) debe caer
debajo de los 60 mmHg para que ocurra una estimulación importante de los quimiorreceptores. La anemia grave (opción B) se asocia con la reducción de hemoglobina, pero las personas
anémicas casi nunca están cianóticas (>5 g de hemoglobina desoxigenada) porque no hay
hemoglobina suficiente para que se desoxigenen 5 g. Dado que el oxígeno disuelto (PO2) se
mantiene normal, los quimiorreceptores no se estimulan. La formación de metahemoglobina
(opción C) ocurre cuando el hierro ferroso en la hemoglobina es convertido a hierro férrico,
el cual no puede reaccionar con oxígeno, disminuyendo así la unión de oxígeno. Sin embargo,
el oxígeno disuelto permanece normal y los quimiorreceptores periféricos no se estimulan. La
alcalosis respiratoria aguda (opción E) está asociada con niveles disminuidos de CO2 por la
hiperventilación. Los niveles de PO2 arterial son normales, pese a la hiperventilación; por lo
tanto el estímulo de los quimiorreceptores periféricos sería menor que con una capacidad de
difusión disminuida.
3. La respuesta es C. Con la acumulación de potasio extracelular, el potencial de transmembrana se convierte menos negativo. El potasio intersticial se eleva por la falla hipóxica de la
bomba ATPasa de Na+/K+. La opción A es incorrecta porque una elevación del potasio extracelular (vía la ecuación de Nernst) despolariza en forma parcial el potencial de membrana en
reposo, disminuyendo así la amplitud en la fase 0 y la velocidad de conducción. La opción
B es incorrecta porque la repolarización de las células miocárdicas requiere la expulsión de
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potasio desde el interior de la célula. Esto es más difícil con el potasio extracelular elevado.
La opción D es incorrecta porque la automaticidad (frecuencia de disparo) se relaciona con el
tiempo para alcanzar el umbral del potencial, el cual disminuye en las células más negativas a
su potencial de umbral. La opción E es incorrecta porque una disminución en la velocidad de
conducción muscular ventricular aumenta la probabilidad de arritmias de reentrada.
4. La respuesta es B. La resistencia a través de la claudicación es una porción de la resistencia
total del miembro. Así, mediante el equivalente hemodinámico de la ley de Ohm δP = Q × R,
and R = δP/Q. δP/Q = (100 − 10)/300 = 90/300 = 0.3 mm Hg/mL/min..
5. La respuesta es A. δP = Q × R. Los lados derecho e izquierdo del corazón tienen el mismo
gasto (Q). La resistencia sistémica excede la resistencia pulmonar (R), como lo indica la presión aórtica (93 mmHg) al compararla con la presión en la arteria pulmonar (20 mmHg). La
opción B es incorrecta porque la elasticidad puede influenciar la presión de pulso, no la presión promedio. La opción C es incorrecta porque el volumen latido es casi equivalente al latido-por-latido, haciendo que surjan gastos ventriculares equivalentes por minuto. La opción
D es incorrecta porque con volúmenes de latido equivalentes, el área transversal determinaría
la velocidad (Poiseuille), y no la presión. El área transversal no explicaría la diferencia de presiones. La opción E es incorrecta porque la duración de la expulsión del ventrículo izquierdo
es menor y no mayor que la duración de la expulsión del ventrículo derecho.
6. La respuesta es C. La pérdida aguda de sangre disminuyó la fuerza del retorno venoso, la presión venosa central y el retorno venoso, lo que significa un menor gasto cardíaco. La opción
A es incorrecta porque la pérdida aguda de sangre disminuiría la presión venosa periférica,
con lo que el gasto cardíaco se reduce, no aumenta. La opción B es incorrecta porque la pérdida aguda de sangre reduce la presión venosa periférica, la presión del retorno venoso (∆P)
y el retorno venoso. Así, la presión venosa central sería menor, no mayor. La opción D es incorrecta porque las compensaciones reflejas borran cualquier influencia de una reducción del
gasto cardíaco en la presión arterial y no se elevaría la presión del pulso. La opción E es incorrecta porque la pérdida aguda de sangre disminuiría la presión venosa central, la precarga,
el volumen latido y las presiones del pulso y aórtica sistólica, no elevaría la presión del pulso
aórtico.
7. La respuesta es B. El soplo, la presión sistólica del ventrículo derecho elevada con una presión auricular derecha normal, la elevación en la PO2 en la sangre ventricular derecha y la
ausencia de cianosis indican una derivación izquierda-derecha a través de un defecto en el
tabique interventricular. La coartación aórtica (estenosis, opción A) no sería indicativa de una
dilatación ventricular izquierda. Sólo una discreta elevación en la presión sistólica pulmonar
descarta estenosis pulmonar (opción C), tetralogía de Fallot (opción D) y persistencia del
conducto arterioso (opción E).
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N
F ISI OLOGÍA
RE SPI RATORIA
I. Volúmenes y capacidades pulmonares (fig. 3-1).
A. Los volúmenes pulmonares se miden mediante espirometría excepto el volumen
residual y cualquier volumen que contenga al volumen residual.
1. El volumen corriente (VT) es el volumen de aire que entra y sale de los pulmones
con cada respiración. Generalmente es de 500 ml.
2. El volumen de reserva inspiratorio (IRV) es el volumen de aire que puede ser llevado al interior de los pulmones con el máximo esfuerzo inspiratorio comenzando
después de terminar una inspiración normal. Es de 2-3 L.
3. El volumen de reserva espiratorio (ERV) es el volumen de aire que puede ser expulsado de los pulmones con el máximo esfuerzo espiratorio comenzando después
de que termina una espiración normal. Es aproximadamente 1.5 L.
4. Volumen residual (RV) es el volumen de aire que permanece en los pulmones (en
alvéolos y espacio muerto) después de una espiración máxima. El RV no puede medirse con un espirómetro, ya que el espirómetro únicamente mide los cambios de
volumen y no la cantidad total de aire en los pulmones.
5. La capacidad pulmonar total (TLC) es la suma de los cuatro volúmenes (TLC =
RV + ERV + IRV + VT).
6. La capacidad funcional de reserva (FRC) es el volumen de aire en los pulmones al
final de una espiración pasiva (FRC = ERV + RV).
7. La capacidad inspiratoria (IC) es el volumen máximo de aire que puede ser inspirado a partir de la FRC (IC = VT + IRV).
8. La capacidad vital (VC) es el máximo volumen de aire que puede ser espirado después de un esfuerzo inspiratorio máximo (VC = IRV + ERV (VC = ERV + VT +
IRV).
B. Ventilación es el proceso por el cual el aire se mueve a través de las vías respiratorias y
entra a los alvéolos.
1. La ventilación total, también llamada ventilación minuto, VE, se define como el
volumen de aire que entra y sale de los pulmones por minuto. Es igual al volumen
corriente multiplicado por la frecuencia respiratoria (promedio 12/min).
2. La ventilación total, sin embargo, no representa la cantidad de aire inspirado disponible para el intercambio de gases debido al efecto del espacio muerto anatómico.
3. El espacio muerto anatómico (VD) incluye la vía aérea de conducción (aquella que
no participa en el intercambio de gases), la cual termina al nivel de los bronquiolos
terminales. VD promedia 150 ml.
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Volumen pulmonar
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IC
IRV
VC
VT
ERV
FRC
RV
TLC
Tiempo
Figura 3-1. Subdivisión de los volúmenes pulmonares. La
espirometría muestra un resumen ideal de los cambios en
los volúmenes pulmonares durante la respiración normal,
inspiración máxima, espiración máxima e inspiración máxima
seguida de espiración máxima hasta alcanzar el volumen
residual (capacidad vital,VC). El volumen residual (RV) y la
capacidad funcional de reserva (FRC) no pueden medirse
por espirometría. ERV, volumen de reserva espiratorio; FRC,
capacidad funcional de reserva; IC, capacidad inspiratoria;
IRV, volumen de reserva inspiratorio; RV, volumen residual;
VT volumen corriente; TLC, capacidad pulmonar total.
4. Los conductos y los sacos alveolares forman la zona respiratoria, en donde ocurre el
intercambio de gases con la sangre.
5. Al final de la espiración, el espacio muerto contiene aire proveniente de los alvéolos.
6. Durante la fase inicial de la respiración, el aire inspirado fluye a la zona de conducción y el aire ahí presente entra a los alvéolos.
7. Al final de la inspiración, el espacio muerto se llena de aire atmosférico humidificado.
8. Con cada volumen corriente, el volumen de aire nuevo que llega a los alvéolos es
VT – VD. Igualmente, el volumen de aire expelido de los alvéolos es VT – VD.
9. La ventilación alveolar (VA) se define como el volumen total de aire alveolar expelido por minuto. Por ejemplo:
.
VA = (VT – VD) × (frecuencia respiratoria)
= (500 – 150 ml ) × 12 = 4 200 ml/min
a. Un aumento en la profundidad de la respiración de 200 ml aumenta la ventilación total y alveolar en 200 ml.
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Capítulo 3: Fisiología respiratoria 59
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b. El aumento en la frecuencia respiratoria causa un mayor aumento en la ventilación total que en la ventilación alveolar.
10. La capacidad vital forzada (FVC) es el volumen de aire que puede ser espirado con
fuerza después de una inspiración máxima.
11. El volumen espiratorio forzado (FEV1) es el volumen de aire que puede ser espirado en el primer segundo después de una inspiración máxima (en condiciones
normales alrededor de 80%)
a. La relación FEV1/FVC es una prueba de función pulmonar usada para el diagnóstico de trastornos obstructivos (p. ej., asma) y restrictivos (p. ej., fibrosis).
b. En la fibrosis, la relación FEV1/FVC se encuentra aumentada, mientras que en el
asma está disminuida.
ASMA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Es la neumopatía crónica más común; ocurre en 5-10% de la población de EU y es causada por anormalidades en el intercambio de gases que producen hipoxemia (disminución de la PO2).
• En la actualidad se acepta que es un trastorno sobre todo inflamatorio de la vía aérea con broncoespasmo secundario.
• El cuadro clínico se caracteriza por disnea (dificultad para respirar), tos, dolor torácico, sibilancias y espiración
prolongada.
• Los ataques graves resultan en insuficiencia respiratoria, siendo necesarias la intubación traqueal y la ventilación mecánica.
• Los ataques de asma pueden ser provocados por ejercicio, mascotas, humo, polvo u olores fuertes.
• La inflamación presente en la vía aérea produce aumento de la resistencia y obstrucción al flujo de aire; también
produce hiperexcitabilidad, la cual es la causa de la broncoconstricción.
• El tratamiento depende de la gravedad de los ataques e implica agentes broncodilatadores y antiinflamatorios.
II. Músculos respiratorios
A. Inspiración
1. El diafragma es el principal músculo de la respiración.
a. Este músculo en forma de domo se encuentra entre el tórax y el abdomen.
b. Es inervado por los nervios frénicos.
c. Tiene un movimiento hacia abajo durante la inspiración y hacia arriba durante la
espiración.
d. Es el principal encargado de la respiración basal.
2. Los músculos intercostales externos son músculos importantes para la inspiración
activa, por ejemplo, durante el ejercicio, para cantar, tocar instrumentos de viento y
suspirar.
a. Estos músculos se localizan entre las costillas y poseen una orientación tal que al
contraerse provocan la elevación de las costillas incrementando el volumen de la
caja torácica, con lo que meten aire a los pulmones.
b. Son inervados por los nervios intercostales provenientes de la médula espinal al
nivel de la costilla insertada en un músculo intercostal dado.
3. Los músculos accesorios de la inspiración son el escaleno, el esternocleidomastoideo y el elevador del ala de la nariz (utilizado en el aleteo nasal).
4. La contracción del diafragma y de los músculos intercostales incrementa el volumen del tórax, produciendo la inspiración.
B. Espiración
1. La relajación de los músculos de la inspiración produce la espiración pasiva.
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2. Los abdominales son los músculos principales de la espiración. La contracción de
estos músculos se opone a la acción del diafragma, por lo tanto tienden a empujarlo
hacia arriba.
3. Los músculos intercostales internos se oponen a la acción de los intercostales externos. Poseen una orientación tal que al contraerse tienden a jalar la caja torácica hacia
abajo, disminuyendo así el grosor anteroposterior del tórax.
C. Fuerzas que actúan sobre los pulmones
1. La fuerza de retracción pulmonar se refiere a la fuerza que se desarrolla en la pared
pulmonar durante la inspiración.
a. Aumenta a medida que el pulmón se expande.
b. Siempre actúa a favor del colapso pulmonar.
2. La presión intrapleural (PIP) (también llamada presión pleural) es la presión en la
delgada película líquida que se encuentra entre el pulmón y la pared torácica (fig 3-2).
a. El balance entre la retracción de la pared torácica hacia fuera y la retracción pulmonar hacia adentro genera una presión intrapleural subatmosférica (∼−5 cmH2O).
b. La presión subatmosférica negativa actúa expandiendo el pulmón, mientras que
la presión positiva lo colapsa.
c. Es más fácil pensar en la PIP como la presión intratorácica, presente en todo el
pulmón excepto vasos sanguíneos, linfáticos y vía aérea.
d. Cuando la PIP es mayor que la retracción, los pulmones se expanden.
e. Cuando las fuerzas de retracción pulmonar exceden a la PIP los pulmones disminuyen de volumen.
3. La presión alveolar (PA) es la presión del aire alveolar (véase fig. 3-2).
a. La PA conduce el flujo de aire dentro y fuera de los pulmones.
b. Si la PA es igual a 0 (no existe flujo de aire con la glotis abierta), entonces la presión alveolar es igual a la atmosférica.
c. La PA es menor de 0 durante la inspiración y mayor a 0 durante la espiración.
4. La presión transpulmonar (PTP) es la diferencia entre la presión dentro del pulmón (presión alveolar PA) y la presión fuera del pulmón (presión interpleural PIP), la
PTP determina el grado de inflación de los pulmones.
Presión
intrapleural
Presión
alveolar
Figura 3-2. Presiones alveolar e intrapleural durante la ventilación normal.
La presión intrapleural permanece negativa durante la inspiración y la espiración.
La presión alveolar es negativa durante la inspiración y positiva durante la espiración.
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5. Neumotórax es la presencia de aire atmosférico en el espacio pleural.
a. Sin vacío que se oponga a la retracción pulmonar, los pulmones se colapsan.
b. Esta condición se conoce como atelectasia.
c. La pared torácica se expande.
III. Distensibilidad pulmonar
A. La distensibilidad es la distensibilidad pulmonar (CL) y se calcula de la siguiente manera (fig. 3-3).
CL =
⌬V
,
PTP
donde,
∆V = cambio en el volumen pulmonar
PTP = presión transpulmonar
B. La distensibilidad es el cambio en el volumen pulmonar por cada unidad que cambia
en la presión pulmonar. Por ejemplo,
CL =
⌬V
1 000 ml
=
= 200 ml / cm H2 O
⌬ PTP
5 cm H2 O
Volumen pulmonar (L)
6
PTP
Distensibilidad baja
4
∆V
∆PTP
CL=
∆V
∆PTP
2
Distensibilidad alta
0
10
20
30
Presión transpulmonar (cm H2O)
Figura 3-3. La presión transpulmonar (PTP) se determina al restar la presión
intrapleural (PIP) de la presión alveolar (PA). Por lo tanto, la PTP es mayor en
las regiones pulmonares superiores, donde la PIP es más negativa y mantiene
al pulmón en expansión. Las regiones pulmonares superiores también tienen
mayor volumen que las inferiores. El aumento de volumen por cada unidad
de PIP es menor en las regiones superiores que en las inferiores debido a
que el pulmón expandido es más rígido (menor distensibilidad).
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C. Una CL elevada significa un mayor flujo de aire ante un cambio de presión dado.
D. Una CL disminuida significa un menor flujo de aire con un cambio de presión dado.
E. Si la PTP se hace más negativa, entra un mayor flujo de aire en el sistema y si la PTP se
hace más positiva, sale un mayor flujo de aire del sistema.
F. La CL es un indicador del esfuerzo requerido para expandir los pulmones y superar la
fuerza de retracción.
G. Los pulmones con distensibilidad adecuada tienen escasa retracción, mientras que en
los pulmones rígidos está elevada (fig. 3-4).
H. La curva de presión–volumen es diferente para la inspiración y la espiración; a esta
diferencia se le llama histéresis y se debe a que es necesaria una mayor diferencia de
presiones para abrir una vía aérea cerrada que prevenir que la vía aérea abierta se cierre.
IV. Componentes de la fuerza de retracción
A. Las fibras de colágena y elastina del tejido pulmonar proporcionan elasticidad, que es
recíproca a la distensibilidad.
B. Las fuerzas de tensión superficial en la interfase aire-líquido de la vía aérea están a
cargo de por lo menos la mitad de la fuerza de retracción.
5
2
al
m
No
r
3
Enf
i
Volumen pulmonar (L)
4
s em
a
TLC
TLC
ro
Fi b
sis
1
0
—10
—20
—30
—40
Presión pleural (cm H2O)
Figura 3-4. Se muestran curvas de distensibilidad
estática para pacientes sanos y con patología. En la
fibrosis (curva inferior), los pulmones son más rígidos,
con menor distensibilidad y tiene una fuerza de
restitución elástica mayor. En el enfisema (curva superior),
la distensibilidad está aumentada y la fuerza de restitución
elástica disminuida debido a que el tejido de los tabiques
alveolares que se opone a la expansión pulmonar se
encuentra destruido. TLC, capacidad pulmonar total.
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1. El líquido que recubre a los alvéolos contiene agente tensioactivo, el cual disminuye la tensión superficial y está compuesto de una mezcla de lípidos y proteínas.
a. El principal componente lipídico, siendo más de la mitad del total, es el dipalmitoil-fosfatidil-colina (DPPC); la albúmina, junto con la IgA secretora, representan alrededor de la mitad de las proteínas.
2. El agente tensioactivo posee tres funciones principales.
a. Disminuye las fuerzas de tensión superficial en el alvéolo; lo que reduce la
retracción y aumenta la distensibilidad.
b. La disminución en la tensión superficial en los alvéolos pequeños disminuye la
tendencia al colapso.
c. También reduce las fuerzas de filtración capilar, lo que disminuye el riesgo de
edema pulmonar.
ENFERMEDAD DE LAS MEMBRANAS HIALINAS
(SÍNDROME DISNEICO DEL RECIÉN NACIDO)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Se debe a deficiencia de agente tensioactivo, ocurre sobre todo en recién nacidos prematuros.
• La síntesis y secreción de agente tensioactivo son bajas hasta poco antes del nacimiento.
• En los lavados pulmonares realizados a niños con enfermedad de las membranas hialinas, se encuentra elevada
la tensión superficial.
• La premadurez y la diabetes materna son factores de riesgo asociados.
• La tendencia de los alvéolos pequeños a colapsarse (llamada atelectasia) está incrementada, lo que dificulta la
reexpansión pulmonar luego del colapso.
• La elevada presión negativa intratorácica necesaria para mantener el pulmón expandido causa filtración capilar y edema pulmonar.
V. Resistencia de la vía aérea
A. La tasa de flujo de aire es inversamente proporcional a la resistencia de la vía aérea.
–P
V̇= ∆P = PA B
R
R
donde,
.
V = flujo de aire (L/s)
∆P = presión de impulso
PA = presión alveolar (mmHg)
PB = presión barométrica (mmHg)
R = resistencia de la vía aérea (unidades R)
Mientras más negativa sea la presión intrapleural (p. ej., durante la inspiración) menor será la
resistencia de la vía aérea.
B. Según la ecuación de Poiseuille
1
resistencia ⬀
,
r4
donde
r = radio de la vía aérea
Por lo tanto, existe una relación estrecha entre la resistencia y el radio de la vía aérea.
C. Los siguientes factores influyen en la resistencia de la vía aérea:
1. La estimulación de los nervios parasimpáticos y la histamina producen broncoconstricción e incremento de la resistencia de la vía aérea.
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2. La estimulación de los nervios simpáticos o las catecolaminas circulantes producen broncodilatación.
3. Los volúmenes pulmonares bajos se asocian con aumento de la resistencia de la
vía aérea, mientras que los volúmenes pulmonares altos se asocian con disminución de las resistencias.
4. Respirar un gas que posea alta densidad aumenta la resistencia de la vía aérea,
mientras que respirar un gas de baja densidad la disminuye.
5. Los bronquios uno y dos (es decir, de mediano calibre) representan la mayor parte
de la resistencia de la vía aérea.
a. Las vías aéreas más pequeñas sólo contribuyen un poco a la resistencia total de la
vía aérea.
ENFERMEDAD PULMONAR RESTRICTIVA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Un ejemplo de enfermedad restrictiva es la fibrosis.
• Los pacientes tienen disminución en la distensibilidad (expansión o inspiración deficientes) y aumento de la
retracción (espiración o retracción incrementadas).
• La enfermedad pulmonar restrictiva puede ser causada por la inhalación de fibras de asbestos (asbestosis) o
partículas de sílice (silicosis).
• La capacidad pulmonar total se encuentra disminuida, pero el volumen espirado es mayor y se expulsa con
mayor rapidez que lo normal.
ENFERMEDAD PULMONAR OBSTRUCTIVA
• Ejemplos de enfermedad pulmonar obstructiva crónica (COPD) incluyen enfisema pulmonar (disneico
acianótico) y bronquitis crónica (congestivo cianótico)
– El enfisema es causado por el agrandamiento permanente de los espacios aéreos distales, lo que conduce a
disnea progresiva y obstrucción irreversible.
– El paciente con enfisema suele estar delgado y tener disminución de los sonidos respiratorios, aumento de la
distensibilidad pulmonar y ausencia de tos.
– La bronquitis crónica produce una reacción inflamatoria con engrosamiento de la mucosa e hipersecreción
de moco, lo que se manifiesta como obstrucción difusa y cianosis.
– El paciente con bronquitis crónica suele ser obeso con cianosis (de ahí el término “congestivo cianótico”), tiene
tos productiva, sibilancias, acidosis respiratoria grave y distensibilidad pulmonar normal.
• La bronquitis crónica afecta las áreas centrales del pulmón, mientras que el enfisema afecta las regiones distales.
• Ambos trastornos se caracterizan por aumento en la resistencia de la vía aérea debido a la destrucción del parénquima pulmonar o al daño irreversible en las vías de conducción.
• Fumar es la causa más común de COPD.
• La capacidad pulmonar total es normal o mayor que lo normal, pero el volumen espirado es menor de lo
normal.
• La respiración es rápida y superficial con espiración prolongada con los labios fruncidos, lo que previene que la
vía aérea se colapse.
• El cuadro 3-1 compara las enfermedades pulmonares obstructivas con las restrictivas.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
VI. Intercambio de gases y transporte de oxígeno
A. La presión parcial es igual a la presión total multiplicada por el porcentaje de la concentración del gas.
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Capítulo 3: Fisiología respiratoria 65
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Cuadro 3-1. Patrones obstructivo y restrictivo de enfermedad pulmonar.
Variable
Obstructivo (p. ej., enfisema)
Restrictivo (p. ej., fibrosis)
Capacidad pulmonar total
⇑
⇓
Volumen espiratorio forzado (FEV1)
⇓
⇓
Capacidad vital forzada (FVC)
⇓
⇓
FEV1/FVC
⇓
⇑ o normal
Flujo máximo
⇓
⇓
Capacidad residual funcional
⇑
⇓
Volumen residual
⇑
⇓
B. Si asumimos que la presión total es la atmosférica (760 mmHg) y la concentración
de O2 es 0.21, tenemos
PO2 = 0.21 × 760 = 160 mmHg
C. La presión parcial del aire inspirado humidificado se calcula de la siguiente manera:
PI gas = F gas (Patm – PH2O),
donde,
Patm = presión atmosférica
PI gas = presión parcial del gas inspirado
PH2O = presión parcial del vapor de H2O
F gas = concentración del gas
La presión parcial de H2O a 37°C es 47 mmHg. Por lo tanto,
PIO2 = 0.21 (760 – 47) = 150 mmHg
D. Debido a que el 2% del gasto cardíaco esquiva la circulación pulmonar mediante
una derivación fisiológica, la PO2 de la sangre arterial es menor que la del aire alveolar.
E. El oxígeno disuelto (O2) consiste en moléculas libres de O2 en solución. El O2 es
transportado en sangre unido a la hemoglobina (Hb).
1. La hemoglobina consiste de dos subunidades α y dos β, cada una de las cuales contiene la porción “heme” que contiene hierro y el polipéptido “globina”.
F. La cantidad de O2 disuelto es directamente proporcional a la PO2, pero es demasiado
pequeña para cubrir las demandas metabólicas del cuerpo. La concentración de un gas
disuelto se expresa en mililitros de gas por 100 ml de sangre.
G. A temperatura corporal, la sangre con una PO2 adecuada (∼100 mmHg) contiene
sólo 0.3 ml O2/100 ml de sangre (0.3 vol%), lo cual no es suficiente para cubrir la demanda de los tejidos.
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H. La saturación es el porcentaje de sitios de unión de la hemoglobina ocupados por
el O2.
1. Cada gramo de hemoglobina tiene una capacidad de oxígeno de 1.34 ml O2, y
dado que 100 ml de sangre contienen 15 g de Hb, la sangre completamente oxigenada contiene cerca de 20 ml de O2 (1.34 ml O2 × 15 g Hb/100 ml).
2. Por lo tanto, la capacidad de oxígeno de la Hb en sangre es cercana a 20 ml
O2/100 ml de sangre o 20 vol%.
I. Las implicaciones fisiológicas de la curva de disociación de la oxihemoglobina incluyen las siguientes (fig. 3-5):
1. La Hb se combina de forma rápida y reversible con el O2 para formar oxihemoglobina.
2. La curva de disociación hemoglobina-O2 tiene forma sigmoidea debido a que la oxigenación del primer grupo heme de la Hb incrementa la afinidad de los otros grupos por el O2.
3. La capacidad de O2 es la máxima cantidad de O2 que puede unirse a la Hb y está
determinada por la concentración de la misma en sangre.
4. El contenido de O2 es la cantidad total de O2 transportado en la sangre ya sea disuelto o unido.
5. La figura 3-6 muestra la curva de disociación como función de la presión parcial
para dos cantidades diferentes de Hb. La concentración normal de Hb en sangre es
cercana a 15 g/100 ml. La cantidad máxima de O2/100 ml (98% de saturación) en
combinación con la Hb es 20.1 ml O2/100 ml (1.34 ml × 15). La cantidad de O2
disuelto es una función lineal de la PO2 (0.003 ml/100 ml de sangre/mmHg PO2).
a. En la curva A, la cantidad total de O2 unido a Hb a una saturación del 98% es
de 19.7 ml O2/100 ml de sangre. Con el 0.3 ml/100 ml de sangre de O2 disuelto,
el contenido total de O2 es cercano a 20 ml O2/100 ml de sangre.
100
% saturación
80
60
P50
40
20
0
20
40
60
80
100
PO2 (mm Hg)
Figura 3-5. Saturación comparada con presión parcial. Las
curvas de saturación poseen un solo punto P50, que es la PO2
que proporciona el 50% de saturación. P50 normal = 26 mmHg.
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Contenido de O2 (vol%)
20
15
b/
gH
100
Saturación 100%
mL
15
A
10
7.5 g Hb/
10
0 mL
Saturación 100%
B
5
O2 disuelto
0
0
20
40
60
80
100
PO2 (mm Hg)
Figura 3-6. Contenido de oxígeno (O2) comparado con presión
parcial para dos concentraciones diferentes de hemoglobina (Hb). La
curva A representa niveles normales de Hb en sangre (15 g/100 ml).
La curva B muestra una concentración disminuida de Hb (7.5 g/100
ml). El efecto principal de la disminución de Hb es una disminución
en la capacidad transportadora de la sangre. Por lo tanto, en la curva
B, la cantidad total de O2/100 ml de sangre es alrededor de 10 ml
O2/100 ml, en lugar del valor normal (20 mlO2/100 ml).
b. En la curva B, la hemoglobina también tiene una saturación de 98%, pero la
sangre contiene solamente 7.5 g Hb/100 ml de sangre. La cantidad total de O2
unido a Hb es sólo de 10 ml O2/100 ml de sangre. Debido a la disminución en
la cantidad de Hb, la cantidad de O2 es de tan solo la mitad de aquella que tiene
la sangre normal.
J. Numerosos factores influyen en la curva de disociación de la oxihemoglobina (fig. 3-7)
1. Ocurre un desplazamiento a la derecha cuando la afinidad de los sitios de unión
de la Hb por O2 está disminuida, y es más fácil para los tejidos obtener oxígeno.
a. Las causas de este desplazamiento incluyen aumento del CO2 (efecto Bohr), de
H+ (pH disminuido), de la temperatura y del 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG);
siendo todas éstas características de los tejidos metabólicamente activos.
b. El 2,3-DPG disminuye la afinidad de la hemoglobina del adulto por el O2 pero
no de la hemoglobina fetal.
c. La anemia se caracteriza por una menor concentración de Hb en sangre y disminución del contenido de oxígeno arterial.
2. Ocurre un desplazamiento a la izquierda cuando la afinidad de los sitios de unión
de la Hb por O2 está aumentada y dificulta la obtención de oxígeno por los tejidos.
a. Causas de este desplazamiento incluyen disminución de la temperatura, de la
PCO2, de H+ (pH elevado) y del 2,3-DPG.
b. La sangre almacenada pierde 2,3-DPG y Hb fetal, y ambas desplazan la
curva a la izquierda.
c. La policitemia (aumento en la cantidad de eritrocitos) se caracteriza por una
concentración de Hb en sangre mayor que la normal, un desplazamiento a la
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Contenido de HbO2 (vol%)
20
Temperatura
P CO2
2, 3-DPG
15
H+
Temperatura
10
PCO2
2, 3-DPG
5
H+
0
0
20
40
60
80
100
PO2 (mm Hg)
Figura 3-7. Cambios en la afinidad de la hemoglobina (Hb)
por oxígeno (O2) (curva de disociación de la oxihemoglobina).
izquierda en la curva de disociación de la oxihemoglobina y aumento del contenido de oxígeno arterial.
INTOXICACIÓN POR MONÓXIDO DE CARBONO
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El monóxido de carbono (CO) tiene mayor afinidad (200 a 300 veces mayor) por la Hb que el O2, lo cual impide que la Hb libere O2 a los tejidos.
• Respirar niveles elevados de CO por períodos prolongados hace que la cantidad de CO disuelta en el plasma sea
prácticamente cero.
• La curva de disociación de la oxihemoglobina se desplaza a la izquierda.
• La PO2 arterial es normal, pero la saturación de oxígeno está bastante disminuida.
• Los efectos de la intoxicación materna aumentan en el feto en desarrollo.
• En presencia del 10% de HbCO en la madre y el feto, la PO2 arterial fetal se encuentra reducida, ya que la PO2 venosa materna es menor.
• Debido a que el O2 debe ser liberado de la sangre materna placentaria antes de llegar al feto, la PO2 arterial y el
contenido de O2 fetal disminuyen en presencia de HbCO.
VII. Transporte de dióxido de carbono
A. El CO2 es un producto final del metabolismo celular aerobio y por lo tanto se produce
de manera continua en los tejidos corporales.
B. Después de formarse, el CO2 se difunde en el plasma venoso, donde es 24 veces más
soluble que el O2, e ingresa de inmediato al eritrocito.
C. El CO2 es transportado en el plasma de tres formas:
1. Noventa por ciento lo hace en forma de bicarbonato, el cual proviene de la reacción con el H2O para formar ácido carbónico dentro del eritrocito, que luego se
disocia en bicarbonato e hidrógeno.
2. Cinco por ciento es CO2 disuelto, el cual se encuentra libre en solución.
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D.
E.
F.
G.
H.
I.
3. Cinco por ciento en forma de carbaminohemoglobina, que es CO2 unido a hemoglobina.
El transporte de CO2 es dependiente de la anhidrasa carbónica, la bomba de intercambio de Cl-HCO3 y la hemoglobina.
A la captación de Cl− en intercambio por HCO3, que se lleva a cabo en el eritrocito, se
le conoce como movimiento o desviación del cloruro; el HCO3 ayuda a mantener la
neutralidad eléctrica y es transportado a los pulmones.
Dentro del eritrocito, la desoxihemoglobina es un mejor amortiguador para los H+,
y la unión de Hb desoxigenada con H+ se lleva a cabo en los tejidos periféricos donde el
CO2 está elevado.
El aumento del CO2 que se une a la hemoglobina desoxigenada en el capilar venoso
conduce a la formación de bicarbonato dentro del eritrocito.
La reacción en los capilares pulmonares es en sentido opuesto. La PO2 elevada en el
pulmón hace que la sangre libere CO2 a los alvéolos para ser espirado y el HCO3− entra
al eritrocito en intercambio por Cl− y se une a H+ para formar H2CO3.
En resumen, el CO2 que entra al eritrocito causa una disminución del pH que facilita la liberación de O2. En los pulmones, el O2 que se une a la hemoglobina disminuye la capacidad sanguínea de CO2 disminuyendo la cantidad de H+ unido a hemoglobina.
Plasma
CO2
Eritrocito
H2O
CO2
Anhidrasa carbónica
Captación
de CO2 de
los tejidos
H2CO3
CO2
Carbamino- Hb
hemoglobina
H++ HCO3—
Cl—
Oxihemoglobina
O2
HCO3—
Cl—
Movimiento
de cloruro
H2O
O2
H2O
Liberación de O2
a los tejidos
Tejido periférico
O2
Figura 3-8. Movimiento del cloruro.
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VIII. Control de la respiración (fig. 3-9)
A. Los centros en el tallo encefálico regulan la actividad de los músculos respiratorios en
forma rítmica y subconsciente.
1. El centro respiratorio medular está compuesto de dos grupos principales de
neuronas: el grupo respiratorio dorsal y el grupo respiratorio ventral.
2. Los grupos respiratorios dorsal y ventral emiten impulsos en relación con el ciclo
respiratorio.
a. El grupo respiratorio dorsal procesa los impulsos sensoriales y es el encargado
del ritmo inspiratorio; los impulsos provienen de los nervios vago y glosofaríngeo
y son emitidos a través del nervio frénico al diafragma.
b. El grupo respiratorio ventral es sobre todo motor e inerva tanto músculos inspiratorios como espiratorios, pero es el principal encargado de la espiración. Sólo
se activa durante el ejercicio.
B. El centro apneusico en la porción inferior del puente poseen un ritmo intrínseco que
al ser estimulado promueve inspiraciones prolongadas.
1. La respiración apneusica es un patrón anormal de respiración caracterizado por
inspiraciones prolongadas alternando con períodos espiratorios cortos.
C. El centro neumotáxico se localiza en la porción superior del puente y tiene una influencia inhibitoria sobre el centro apneusico. Si la interconexión entre el centro neumotáxico y el centro apneusico se interrumpe, el resultado es la respiración apneusica.
D. Los centros apneusico y neumotáxico modulan la respiración; sin embargo, no son
esenciales para el estímulo respiratorio normal.
Puente
Centro neumotáxico
–
Centro apneusico
Inspiración
+
Médula
oblongada
Ritmos respiratorios
C3
C5
Al
diafragma
Figura 3-9. Control neuronal de la respiración.
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Capítulo 3: Fisiología respiratoria 71
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E. Los quimiorreceptores centrales se localizan en la porción ventrolateral de la médula y
son los quimiorreceptores más importantes en la regulación de la respiración normal.
1. La barrera hematoencefálica separa los quimiorreceptores centrales en la médula de
la sangre arterial.
2. Debido a que la barrera hematoencefálica es permeable al CO2, el incremento en la
PCO2 y en [H+] estimulan la respiración, mientras que la disminución en la PCO2 y
en [H+] inhibe la respiración.
3. Los receptores son estimulados por [H+] y el CO2 en el líquido cefalorraquídeo
(LCF) debido a que son sensibles al pH del LCR.
4. Por lo tanto, el principal estímulo para la ventilación es el CO2 (H+) en los quimiorreceptores centrales.
F. Los quimiorreceptores periféricos se encuentran en dos sitios y responden a hipoxia,
hipercapnia y acidosis.
1. Los cuerpos carotídeos (el más importante de los dos tipos) se encuentran en la
bifurcación de las arterias carótidas comunes (cerca del seno carotídeo). Los cuerpos
aórticos se encuentran cerca del cayado de la aorta.
a. Las células de glomo, localizadas en los cuerpos aórticos y carotídeos, son los
quimiorreceptores para hipoxia, hipercapnia y acidosis.
b. La vía común de transducción es la inhibición de los canales de K+, lo que resulta
en el aumento intracelular de la concentración de calcio dentro de las células del
glomo y la liberación de neurotransmisores (acetilcolina, norepinefrina, etc.) que
controlan la propagación del impulso en las terminaciones nerviosas.
G. Los centros cerebrales superiores coordinan la ventilación con otros comportamientos y
pueden hacer caso omiso al control del tallo sobre la respiración.
1. Coordinación de los comportamientos voluntarios que utilizan los músculos respiratorios (p. ej., el habla).
2. Cambios en la respiración mediante el sistema límbico (p. ej., miedo, furia).
3. Equilibrio de comportamientos que intervienen con el intercambio de gases (p. ej.,
tocar instrumentos de viento).
RESPIRACIÓN DE CHEYNE-STOKES
• La respiración de Cheyne-Stokes se refiere a períodos de hiperventilación que alternan con períodos de apnea.
• Aunque se desconoce la causa exacta de este patrón de respiración, ocurre en pacientes con lesiones del sistema
nervioso central, enfermedades cardiovasculares y personas sanas durante el sueño a altitudes elevadas.
• Durante los períodos de apnea, los niveles cerebrales de PCO2 aumentan, estimulando así la ventilación al máximo.
• La hiperventilación continua disminuye la PCO2 alveolar por debajo de lo requerido, inhibiendo así la respiración.
• Por lo tanto, los quimiorreceptores reciben información en forma tardía para poder regular la ventilación en
forma adecuada.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
IX. Flujo sanguíneo pulmonar
A. Presiones dentro del circuito pulmonar
1. La diferencia más importante entre la circulación pulmonar y la sistémica es la
presión sanguínea baja en las arterias pulmonares. La presión sistólica en las arterias
pulmonares es cercana a 22 mmHg, mientras que la presión sistólica del ventrículo izquierdo es de alrededor de 120 mmHg.
2. La circulación pulmonar es un circuito de resistencias bajas que debe manejar todo
el gasto cardíaco durante el reposo y durante el ejercicio.
3. Cuando la presión arterial pulmonar aumenta, las resistencias vasculares diminuyen
por dos razones:
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a. La presión elevada incrementa el calibre de las arterias (distensión).
b. La presión elevada hace que más capilares se abran (reclutamiento).
B. Efectos de la gravedad sobre el flujo sanguíneo
1. Debido a las bajas presiones sanguíneas en la circulación pulmonar, la gravedad
tiene un gran efecto sobre el flujo sanguíneo a diferentes regiones del pulmón
(fig. 3-10).
a. Estando parado un sujeto, el efecto de la gravedad causa que el flujo pulmonar
sea mayor en las bases que en el ápice. La ventilación también es mayor en las
bases que en el ápice.
b. Aunque las bases reciben la mayor parte de la ventilación, esto no concuerda
con el flujo sanguíneo elevado. Por lo que las bases son regiones hipoventiladas,
VA
en que la proporción ⋅ es menor a 0.8.
Q
c. Aun cuando el ápice recibe la menor ventilación, es demasiado para
el flujo sanguíneo escaso. Por lo que el ápice se considera una región hiV
perventilada, en que la relación ⋅A es mayor de 0.8.
Q
Capilares
Ápice
Zona 1 (normalmente
ausente) Pcap < Palv sin
flujo sanguíneo.
La presión disminuye
de la base al ápice
P ~22/8
Base
Zona 2 (ápice del pulmón
normal) Pcap < Palv durante
la sístole, flujo sanguíneo
intermitente
Zona 3 (base pulmonar)
Pcap < Palv durante sístole
y diástole, flujo sanguíneo
elevado
Figura 3-10. División vertical de la circulación en el pulmón. El lado izquierdo de
la figura ilustra datos experimentales de pulmones de animales demostrando que la
presión arterial pulmonar disminuye de la base al ápice. La cantidad de flujo sanguíneo
se ilustra por medio del grosor de las líneas. En la zona 1, la ausencia de flujo sanguíneo
(línea delgada) se debe a que la presión alveolar es mayor que la presión arterial
pulmonar. En personas sanas con gasto cardíaco adecuado no existe zona 1, ya que
la presión arterial pulmonar es mayor que la presión alveolar. En la zona 2, la presión
arterial pulmonar es mayor que la presión alveolar; por lo que existe flujo sanguíneo
(línea media), pero la presión alveolar es mayor que la presión venosa pulmonar. En la
zona 3, las presiones arterial y venosa pulmonar son mayores que la presión alveolar;
por lo tanto, el flujo sanguíneo es máximo (línea gruesa).
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d. Las zonas hiperventiladas del pulmón actúan como espacio muerto, mientras que
las zonas hiperventiladas actúan como cortocircuitos pulmonares.
2. El flujo sanguíneo regional en el pulmón ha sido dividido en tres zonas (véase fig. 3-10).
C. Vasoconstricción hipóxica
1. Una disminución en la PO2 alveolar causa vasoconstricción local de las arteriolas
pulmonares, disminuyendo así el flujo sanguíneo a esa zona del pulmón.
2. En otros órganos, la hipoxia produce vasodilatación de las arteriolas.
D. Edema pulmonar
1. Es esencial para la función respiratoria normal que los alvéolos no acumulen líquidos.
2. Una pequeña cantidad de líquido ingresa a los espacios peribronquial y perivascular,
pero es drenado por los vasos linfáticos.
3. Si la salida neta de líquido de los vasos sanguíneos excede la capacidad del sistema
linfático de drenarlo, existirá un balance neto a favor de la acumulación de líquido y
por lo tanto ocurre edema.
4. El edema grave ocurre cuando el líquido acumulado en los alvéolos impide el intercambio adecuado de gases.
5. Las dos causas de edema pulmonar son
a. Aumento de la permeabilidad capilar.
b. Aumento de la presión sanguínea pulmonar causado por vasoconstricción hipóxica, insuficiencia cardíaca izquierda o pérdida de agente tensioactivo.
E. Cortocircuitos
1. En un cortocircuito absoluto de derecha a izquierda, la sangre venosa llega al
lado izquierdo del corazón sin pasar por los alvéolos ventilados; este tipo de cortocircuito produce hipoxemia (fig. 3-11).
a. Este tipo de cortocircuito produce disminución en la PO2 arterial e incremento en la diferencia de la PO2 alveolar-arterial sistémica (A-a).
b. Con un cortocircuito pulmonar importante (como ocurre en la atelectasia parcial),
la ventilación con O2 al 100% no mejora de manera importante la PO2 arterial
sistémica, lo que determina el diagnóstico de cortocircuito de derecha a izquierda.
Región pulmonar
normal
PAO2= 100
PO2= 100
Cortocircuito
PO2~40
PO2~40
RV
LV
PaO2 = 97
PaO2< PAO2
Figura 3-11. Cortocircuito absoluto de izquierda a
derecha. LV, ventrículo izquierdo; RV, ventrículo derecho.
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c. Por lo tanto, la hiperventilación parcial pulmonar no compensa al cortocircuito,
ya que los sitios de unión vacíos de la hemoglobina en la sangre desviada captaran el O2 disuelto en la sangre de la porción ventilada del pulmón, incrementando sólo un poco los niveles de PO2.
d. Un cortocircuito fisiológico es la cantidad absoluta del cortocircuito que producirá el gradiente A-a existente.
2. En un cortocircuito de izquierda a derecha, las presiones son mayores en el lado
izquierdo del corazón; por lo tanto, no existe hipoxemia. Este tipo de cortocircuito
puede deberse a comunicaciones interauriculares o interventriculares o por persistencia del conducto arterioso (cuadro 3-2).
ATELECTASIA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Atelectasia se refiere al colapso de los alvéolos.
• La fiebre durante las primeras 24 a 48 h posoperatorias suele deberse a atelectasia.
• La atelectasia causa cortocircuitos pulmonares (perfusión de zonas pulmonares no ventiladas), aumento del
gradiente A-a e hipoxemia.
• La hipoxemia es debida a:
– Cortocircuito de derecha a izquierda.
– Hipoventilación alveolar.
– Anormalidades de la difusión.
X. Diferencias de ventilación-perfusión (fig. 3-12)
A. La diferencia relativa entre la ventilación alveolar (VA) y el flujo sanguíneo (Q) se
⋅
VA
conoce como relación ⋅ .
Q
Cuadro 3-2. Consecuencia de tres diferentes cortocircuitos de izquierda a derecha.
Medida
Comunicación
interauriculara
Comunicación
interventricularb
Persistencia del
conducto arterioso
(recién nacido)c
PO2 arterial sistémica
Sin cambio
Sin cambio
Sin cambio
PO2 aurícula derecha
⇑
Sin cambio
Sin cambio
PO2 ventrículo derecho
⇑
⇑
Sin cambio
PO2 arterial pulmonar
⇑
⇑
⇑
Flujo sanguíneo pulmonar
⇑
⇑
⇑
Presión arterial pulmonar
⇑
⇑
⇑
a
Comunicación interauricular: el aumento de la PO2 comienza en la aurícula derecha.
Comunicación interventricular: el aumento de la PO2 comienza en el ventrículo derecho.
c
Persistencia del conducto arterioso: el aumento de la PO2 comienza en la arteria pulmonar.
b
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Distensibilidad baja
•
•
Ápice
VA Baja
•
Q Muy baja
VA
• Elevada
Q
PAO2 > 100
PACO2 < 40
•
Distensibilidad elevada
•
VA Elevada
VA
Base
•
Q Elevada
• low
Q
PAO2 < 100
PACO2 > 40
Resultado: gradiente PO2 A-a pequeño (<10 mm Hg)
Figura 3-12. Diferencia ventilación–perfusión.
B. Por lo tanto, la composición del aire alveolar no está determinada por la ventilación o
por el flujo sanguíneo exclusivamente (perfusión), sino por la relación entre la ventilación y la perfusión. En el pulmón normal esta relación es cercana a 0.8.
C. El espacio muerto fisiológico se define como el espacio muerto anatómico más el volumen de la vía aérea que se comporta como si no hubiese sido prefundida.
1. En un individuo sano, el espacio anatómico muerto y el espacio fisiológico muerto
son esencialmente iguales.
2. En el desequilibrio ventilación-perfusión, la cantidad de espacio muerto fisiológico es mayor que el espacio muerto anatómico.
a. Algunas zonas pulmonares pueden tener CO2 elevado, lo que causa que la PO2
en estos alvéolos sea menor que el promedio.
b. El método de Bohr mide el volumen de toda la vía aérea en que no ha habido
CO2 proveniente de la circulación; es decir, el espacio muerto fisiológico.
c. En muchas enfermedades pulmonares, el cortocircuito fisiológico y el espacio
muerto fisiológico están aumentados.
d. La consecuencia de que el espacio muerto fisiológico esté aumentado es ventilación inútil.
D. La hipoventilación se asocia con una reducción de la misma magnitud en la PO2
en los compartimientos alveolar, capilar pulmonar y arterial sistémico. El oxígeno suplementario o el aumento en la ventilación alveolar regresan la PO2 a niveles normales.
E. La incapacidad para la difusión se refiere a un problema estructural del pulmón (p.
ej., aumento en el grosor de la membrana pulmonar).
1. Con una incapacidad de difusión significativa, el gradiente A-a se incrementa.
2. El oxígeno suplementario disminuye el gradiente a través de la membrana alveolar
y normaliza la PO2 arterial.
F. El ejercicio aumenta la ventilación y el flujo sanguíneo pulmonar. Durante el ejercicio,
la relación alveolar es mayor de 0.8, la ventilación aumenta en mayor proporción que el
gasto cardíaco y el flujo sanguíneo de base a ápice se vuelve más uniforme.
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XI. Ambientes especiales
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A. Altitud elevada
1. En altitudes elevadas, la presión barométrica y la PO2 ambiental disminuyen en
forma proporcional, dando como resultado hipoxemia.
2. La PO2 baja estimula los quimiorreceptores periféricos produciendo hiperventilación, disminución en la PCO2 arterial y pulmonar, y alcalosis respiratoria.
3. La hipoxemia estimula a la eritropoyetina (EPO), hormona producida por el
riñón que incrementa la producción de eritrocitos y puede conducir a policitemia.
El aumento en la producción de hemoglobina aumenta el contenido sanguíneo de
O 2.
a. Debido a que los riñones son la principal fuente de EPO, la insuficiencia renal
produce anemia.
4. Los niveles de 2,3-DPG aumentan, desplazando la curva de disociación a la derecha,
lo que facilita la extracción de O2 por los tejidos.
5. La hipoxemia también produce vasoconstricción hipóxica (p. ej., vasoconstricción
pulmonar) dando eventualmente como resultado hipertrofia del ventrículo derecho
por aumento del trabajo en el hemicardio derecho.
B. Cámara hiperbárica
1. Respirar aire ambiental (O2 21%; N2 79%) en un ambiente hiperbárico aumenta la
presión parcial de O2 y de N2 en los alvéolos y en la sangre arterial. La PO2 elevada
puede producir toxicidad por oxígeno y la PN2 elevada puede causar enfermedad de
Bends (también conocida como enfermedad de Caisson o enfermedad descompresiva).
2. La descompresión súbita causa que las burbujas de nitrógeno se acumulen en la sangre y los tejidos. El tratamiento es la recompresión y descompresión gradual.
PROBLEMAS CLÍNICOS
Un varón de 60 años acude a consulta por tener disnea (dificultad para respirar). Sus estudios de
laboratorio son los siguientes:
Cuadro 3-2. Consecuencia de tres diferentes cortocircuitos de izquierda a derecha.
Respirando aire ambiental
Respirando O2 al 100% por 7 min
PO2 arterial (mmHg)
76
500
PCO2 arterial (mmHg)
55
65
Hb arterial (g/100 ml)
18
18
Sat O2 arterial (%)
85
100
pH arterial
7.35
7.20
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1. ¿Cuál de los siguientes diagnósticos explica los hallazgos de laboratorio?
A. Persistencia del conducto arterioso
B. Foramen oval permeable
C. Obstrucción completa del bronquio principal derecho
D. Engrosamiento de la membrana alveolar que dificulta la difusión
E. Fibrosis pulmonar que restringe el movimiento pulmonar
La figura 3-13 muestra la curva de disociación de la oxihemoglobina para un individuo sano y
para uno con anemia.
2. ¿Cuál de las siguientes aseveraciones es correcta con respecto a estos dos pacientes?
A. El paciente A es anémico
B. Es probable que la PO2 arterial sea similar en ambos pacientes
C. La PO2 venosa del paciente anémico es mayor que la del sano tanto en reposo como
durante el ejercicio
D. Si el gasto cardíaco es igual en ambos sujetos, entonces el transporte de oxígeno será
también el mismo para A y B
Un paciente de 25 años y un peso de 70 kg sufre una caída de una escalera que resulta en la fractura de varias costillas. El tratamiento inicial en un hospital cercano al accidente incluyó vendaje
torácico. Los vendajes le fueron colocados de tal forma que disminuyeron su volumen corriente
en 50%. Para compensar, el sujeto incrementó al doble su frecuencia respiratoria. Dos horas más
tarde se obtuvo una muestra de sangre arterial.
3. ¿Cuál de las siguientes condiciones pueden haber sido observadas?
A. Aumento de PO2 y disminución de PCO2
B. Sin cambios en PO2 ni en PCO2
ml O2/100 ml de sangre
28
A
20
B
10
0
0
50
100
150
PO2 (mm Hg)
Figura 3-13. Curvas de disociación
de la oxihemoglobina
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C. Disminución de PO2 y aumento de PCO2
D. Disminución de PO2 y de PCO2.
Un paciente tiene aumento de la resistencia al flujo en la vía aérea pero distensibilidad normal.
4. En comparación con una persona sana; la presión intrapleural estará:
A. Más positiva durante la inspiración
B. Más negativa durante la espiración
C. Aumentada con la capacidad residual funcional
D. Normal durante la retención de la respiración a la capacidad pulmonar total
E. Disminuida durante la retención de la respiración a la capacidad pulmonar total
La capacidad pulmonar total (TLC) de un paciente es 6.5 L y su capacidad inspiratoria
(FRC – TLC) es 3.55 L. Al final de una espiración normal, el volumen pulmonar es de 4.45 L.
5. El volumen corriente (VT) del paciente es:
A. 1.50 L
B. 3.00 L
C. 0.500 L
D. 0.750 L
E. 0.900 L
Después de la infusión de ácido láctico a un individuo sano, el pH arterial disminuye a 7.35.
6. ¿Cuál de las siguientes circunstancias esperaría encontrar?
A. Disminución en la ventilación
B. Aumento del pH del líquido cefalorraquídeo
C. Disminución de la PO2 arterial
D. Aumento de la PCO2 arterial.
E. Disminución de la relación VA/Q
7. ¿Cuál de las siguientes causas de hipoxia cerebral resultará en un mayor estímulo de los quimiorreceptores aórticos y carotídeos?
A. Intoxicación por monóxido de carbono
B. Anemia grave
C. Formación de metahemoglobina
D. Disminución importante de la capacidad de difusión pulmonar
E. Alcalosis respiratoria aguda
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RESPUESTAS
1. La respuesta es D. El engrosamiento de la membrana alveolar impide la difusión tanto del
oxígeno como del dióxido de carbono. La persistencia del conducto arterioso (opción A)
no disminuye la PO2 arterial. El foramen oval permeable (opción B) causa el aumento de la
PCO2. La obstrucción completa del bronquio principal derecho (opción C) causa cortocircuito sanguíneo en donde la sangre del pulmón derecho es desviada al izquierdo para mantener una PaO2 normal. La fibrosis pulmonar (opción E) no influye en la difusión de O2 y de
CO2.
2. La respuesta es B. La PO2 arterial será similar para ambos porque ésta es indicadora de la
cantidad de O2 disuelto en el plasma y no del oxígeno unido a hemoglobina. La opción A es
incorrecta ya que el oxígeno arterial está disminuido en el paciente B, no en el A. La opción
C es incorrecta pues PO2 es un indicador del oxígeno disuelto, el cual debe ser el mismo para
ambos sujetos durante el reposo y el ejercicio. La opción D es incorrecta pues el transporte
de oxígeno a los tejidos depende tanto del oxígeno disuelto como de aquel unido a hemoglobina. En el individuo anémico se transporta menos oxígeno, ya que existe menor cantidad de
éste unido a la hemoglobina.
3. La respuesta es C. Una disminución en la ventilación alveolar (aire inspirado disponible para
el intercambio de gases) disminuye la PO2 pero aumenta la PCO2. Las opciones A y B son
incorrectas pues las muestras de sangre arterial mostrarán una disminución de oxígeno y aumento de dióxido de carbono. La opción D es incorrecta ya que no existiría un aumento en
el oxígeno si la ventilación alveolar se encontrara reducida.
4. La respuesta es D. Durante la retención de la respiración a la capacidad pulmonar total, la
presión intrapleural será normal cuando no exista movimiento de aire. La opción A es incorrecta ya que durante la inspiración, la presión intrapleural es más negativa debido al aumento en la resistencia de la vía aérea. La opción B es incorrecta debido a que la fuerza de
retracción positiva durante la espiración hace que la presión intrapleural también sea más
positiva. La opción C es incorrecta ya que la capacidad funcional de reserva es el volumen de
aire que permanece en los pulmones luego de una espiración normal y no existe movimiento
de aire; por lo tanto, la presión intrapleural no está elevada. La opción E es incorrecta pues la
presión intrapleural es normal cuando no existe movimiento de aire.
5. La respuesta es A. Se calcula de la siguiente manera: la capacidad inspiratoria del paciente
es de 3.55 L, y el volumen al final de la espiración normal es de 4.45 L. Debido a que estos
volúmenes contienen al volumen corriente, deben de sumarse (3.55 + 4.45 = 8.0 L). La capacidad pulmonar total (6.5 L) se resta a estos 8.0 L para obtener el volumen corriente. Por lo
que 8.0 L – 6.5 L = 1.5 L, es decir, el volumen corriente del sujeto.
6. La respuesta es B. La infusión de ácido láctico disminuye la presión parcial de CO2 en sangre
y causa difusión de CO2 del líquido cefalorraquídeo hacia la sangre, aumentando así el pH
del primero. La disminución en la ventilación (opción A) no ocurre, pues la acidosis aumentaría la ventilación, no la disminuiría. La disminución en la PO2 arterial (opción C) no ocurriría debido a que la ventilación está aumentada, elevando así los niveles de PO2. El aumento
en la PCO2 arterial (opción D) no puede ocurrir pues la infusión de ácido láctico reduce el
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CO2 arterial. Una disminución en la relación ⋅A (opción E) no puede ocurrir debido a
Q
que la ventilación estará aumentada y no disminuida.
7. La respuesta es D. Una disminución importante en la capacidad de difusión pulmonar disminuye la PaO2 e incrementa la PaCO2, ambas de las cuales estimulan a los quimiorreceptores.
Las opciones A y B son incorrectas pues la intoxicación por monóxido de carbono y la anemia son causas de disminución en la unión del oxígeno con la hemoglobina; sin embargo,
esto no afecta la PaO2, ya que ésta es una medida del oxígeno disuelto y no del unido a Hb.
La formación de metahemoglobina (opción C) ocurre cuando el hierro ferroso del grupo
heme es convertido a hierro férrico; sin embargo, esta opción es incorrecta pues la capacidad
de la Hb de unirse con el O2 no tiene relación con la cantidad de O2 disuelto en sangre. La
alcalosis respiratoria (opción E) no estimularía a los quimiorreceptores periféricos, pues los
niveles de PaCO2 están disminuidos y no aumentados.
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LO
O 4
4
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LÍQUIDOS CORPORALES,
FISIOLOGÍA RENAL Y
EQUILIBRIO ACIDOBÁSICO
I. Líquidos corporales
A. Los seres humanos están compuestos principalmente por agua.
B. La composición corporal depende de la edad y sexo de los individuos. (cuadro 4-1).
C. El agua corporal total (TBW) se divide en dos compartimentos principales: el líquido
intracelular (ICF) y el extracelular (ECF) (fig. 4-1).
1. El ICF representa el total de líquido contenido en todas las células del cuerpo, alrededor de dos terceras partes del TBW.
2. El ECF incluye todos los líquidos fuera de las células y representa cerca de una tercera parte del TBW. Se subdivide en:
a. Plasma sanguíneo (sangre sin células)
b. Líquido intersticial (ISF) (líquido entre las células)
c. Líquido transcelular (líquidos sinovial, intraocular, pericárdico, cefalorraquídeo y
epitelial)
D. El tejido adiposo tiene un bajo contenido de agua; por lo tanto, en individuos obesos
el porcentaje del peso corporal correspondiente a agua es menor que en individuos con
peso adecuado.
E. La medición de los compartimentos de líquidos corporales sigue ciertos principios.
1. Las sustancias utilizadas para medir el volumen de los compartimentos de líquidos
corporales deben poseer las siguientes características:
a. No deben ser tóxicas.
b. No deben sintetizarse o metabolizarse en el compartimiento a medir.
c. No deben inducir cambios en la distribución de líquido en los diferentes compartimentos.
d. Deben poder medirse de forma fácil y precisa.
2. Según el principio de dilución del indicador, el volumen de un compartimiento
líquido se puede calcular midiendo la concentración del indicador inyectado en el
compartimiento.
3. A mayor volumen del líquido en que se diluye la sustancia, mayor dilución de la
misma.
4. Se inyecta un volumen conocido de un indicador en el cuerpo (V1). La cantidad
inyectada del indicador (Q) es igual al volumen (V1) del mismo multiplicado por su
concentración (C1). Después de lograr su equilibrio en el compartimiento corporal,
la concentración se denomina C2; así, Q = C2V2. Por lo tanto, el volumen del compartimiento líquido corporal (V2) se calcula de la siguiente manera:
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Cuadro 4-1. Porcentaje de agua en relación con el peso corporal total según edad y género.
Edad
Varones
Mujeres
Recién nacido
80%
75%
1 a 5 años
65%
65%
10 a 16 años
60%
60%
17 a 39 años
60%
50%
40 a 59 años
55%
47%
≥60 años
50%
45%
V2 =
Cantidad (Q)
Concentración (C2)
a. Por ejemplo, el volumen plasmático se puede medir utilizando albúmina sérica
radioyodada (I-albumina131 o RISA) o tinción de azul de Evans.
b. Se inyectan 350 000 cuentas por minuto (cpm) de albúmina radioyodada vía intravenosa a un individuo (Q = 350 000). Después de un período de equilibrio de
1 h, se obtienen 10 ml de sangre, los cuales se centrifugan para separar las células
del plasma, en 1 ml de plasma se encuentran 100 cpm.
c. Si Q = C2V2, entonces 350 000 cpm = 100 000 cpm/L / V2; o bien, volumen
plasmático V2 = Q/C2, o 3.5 L.
Líquido
extracelular
(ECF) ~35%
del TBW
Agua
corporal
total
Plasma ~20%
Líquido
transcelular
~10%
Líquido
intersticial
(ISF)
~70%
Líquido
intracelular
(ICF) ~65%
del TBW
Figura 4-1. Composición de los líquidos corporales.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 83
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5. Diversas sustancias se utilizan para medir los compartimentos de líquidos corporales.
a. El agua titulada y el óxido de deuterio se utilizan para medir el TBW.
b. Se utilizan inulina, manitol y el sulfato para medir el ECF.
c. La albúmina sérica radioyodada y el azul de Evans son utilizados para medir el
plasma.
d. El ISF y el ICF pueden calcularse mediante las siguientes ecuaciones:
ECF − plasma = ISF
TBW − ECF = ICF
6. Puede hacerse un cálculo de los compartimentos de líquidos corporales en la habitación del paciente (cuadro 4-2).
F. La variación diaria de TBW debido a la ingesta y pérdida de líquidos se muestra en la
figura 4-2.
1. La ingesta de agua promedio es de 2 L/día; sin embargo, varía en forma considerable.
2. Las pérdidas insensibles de agua son cercanas a 0.74 L/día debido a la evaporación
a través de la piel y la respiración.
a. La pérdida de agua a través de la piel (0.3 a 0.4 L/día) no depende de la sudación y ocurre en personas que nacen sin glándulas sudoríparas. La proporción
de agua perdida se minimiza por el estrato córneo de la piel. Cuando esta capa
de la piel se daña en pacientes quemados, las pérdidas se incrementan de manera
notable a 3 a 5 L/día.
b. La pérdida de agua por la respiración es cercana a 0-3 a 0.4 L/día. La presión
de vapor de agua en el pulmón es de alrededor de 47 mmHg. El aire inspirado
tiene menor presión de vapor, por lo que se satura del mismo. En climas fríos, la
presión de vapor en el aire es aún menor, lo que favorece una mayor pérdida de
agua.
3. En reposo, la pérdida de agua por sudación es cercana a 0.1 L/día; sin embargo,
ésta aumenta en forma considerable durante el ejercicio intenso (hasta 1-2 L/h).
4. La pérdida a través de las heces es de 0.1 a 0.2L/día. Esta cantidad aumenta en
pacientes con diarrea.
Cuadro 4-2. Estimado del volumen de los compartimentos de líquidos corporales.
Recuerda
Ejemplo en un paciente de 60 kg
Agua corporal total = peso × 60%
60 kg × 60% = 36 L
Líquido intracelular = /3 del agua corporal total
2/3 × 36 L = 24 L
Líquido Extracelular = 1/3 del agua corporal total
1/3 × 36 L = 12 L
Volumen plasmático = ¼ del volumen extracelular
¼ × 12 L = 3 L
Volumen sanguíneo = volumen plasmático
3 L ÷ (1-0.40) = 6.6 L
2
1 − hematócrito
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Alimentos y bebidas
~2 L
Metabolismo
~0.2 L
TBW
42 L
Pérdidas insensibles
~0.7 L
Sudoir
~0.1 L
Orina, heces
~1.5 L
Figura 4-2. Para una persona de 70 kg, el 60% del
peso es agua. Por lo tanto, el agua corporal total
(TBW) = 42 L. La ganancia de agua se debe a la ingesta
de alimentos y bebidas (~2 L/día) y por el metabolismo
(~0.2 L/día) y se pierde por pérdidas insensibles (~0.7
L/día) de evaporación a través de la piel y la mucosa de
la boca y el aparato respiratorio; así como por el sudor
(~0.1 L/día) y por orina y heces (~1.5 L/día).
5. Las pérdidas urinarias representan cerca de 0.5 a 1.5 L/día, pero varían dependiendo de la ingesta de líquidos. La excreción a través de los riñones constituye el
principal regulador del equilibrio hidroelectrolítico en el cuerpo.
G. El intercambio de líquido entre los compartimentos sigue ciertos principios básicos:
1. El ICF y el ECF están en equilibrio osmótico.
2. El Na+ es el principal catión del ECF.
3. El K+ es el principal catión del ICF.
4. La distribución del Na+ y K+ se mantiene por la Na+-K+ ATPasa.
5. El equilibrio entre el ICF y el ECF se debe al movimiento de agua y no al movimiento de partículas osmóticamente activas.
6. Los líquidos se difunden sin asistencia a través de las membranas celulares por diferencia en la osmolaridad.
7. El cuadro 4-3 muestra el efecto de diversas situaciones sobre el TBW, ECF, ICF, osmolaridad del ECF y niveles séricos de Na+.
TRASTORNOS DEL SODIO
•
•
•
•
CORRELACIÓN
CLÍNICA
La osmolaridad sérica es la concentración de soluto en una solución.
El sodio es el componente principal que determina la osmolaridad sérica.
La concentración de sodio en el ECF es la encargada del movimiento de agua entre el ECF y el ICF.
Tanto la hiponatriemia (disminución en la concentración sérica de Na+) como la hipernatriemia (aumento en
la concentración sérica de Na+) producen un gradiente osmótico entre el ECF y el ICF.
– La hiponatriemia hace que ingrese agua al ICF.
– La hipernatriemia causa el movimiento de agua fuera del ICF.
– La glucosa se encuentra únicamente en el ECF.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 85
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Cuadro 4-3. Efecto de diversas condiciones en la composición de los líquidos corporales.
Condición
TBW
ECF
ICF
Osmolaridad del ECF
Sodio sérico
Infusión isotónica
de NaCl
↑
↑
SC
SC
↔ Na
Diarrea
↓
↓
SC
SC
↔ Na
Ingesta excesiva
de NaCl
↑
↑
↓
↑
↑ Na
Sudación
excesiva
↓
↓
↓
↑
↑ Na
Exceso de ADH
(SIADH)
↑
↑
↓
↓
↓ Na
Insuficiencia
suprarrenal
↓
↓
↑
↓
↓ Na
ADH, hormona antidiurética.
SC, sin cambios.
– La hiperglucemia (aumento en la concentración sérica de glucosa) causa movimiento de agua fuera del ICF,
tomando así el control como principal fuerza osmótica sobre el sodio.
• La tonicidad del plasma se refiere a los factores (Na+ y glucosa) que causan movimiento de líquidos entre el ECF
y el ICF; y no es lo mismo que la osmolaridad.
II. Función renal
A. Los riñones poseen funciones excretoras, endocrinas y de regulación.
B. Los riñones regulan la composición y el volumen de los líquidos corporales mediante la
excreción y conservación de cantidades adecuadas de agua y solutos.
C. Los riñones actúan como órganos endocrinos mediante la liberación de renina, eritropoyetina y 1,25-dihidroxi-vitamina D3 a la circulación.
D. Los riñones excretan los productos finales del metabolismo (urea, ácido úrico y creatinina), así como sustancias extrañas al organismo.
E. La función renal se basa en cuatro pasos:
1. La sangre proveniente de las arterias renales llega a los glomérulos. Siendo una
quinta parte del gasto cardíaco, es el mayor flujo sanguíneo a cualquier tejido
corporal.
2. Los glomérulos forman un ultrafiltrado que fluye hacia los túbulos renales.
3. Los túbulos reabsorben y secretan agua y solutos del ultrafiltrado.
4. El líquido tubular abandona el riñón por los uréteres hacia la vejiga y a la larga hacia
el exterior a través de la uretra.
F. La cantidad de una sustancia que se excreta por vía renal está determinada por la cantidad de ésta que se filtra en el glomérulo, menos la cantidad absorbida más la cantidad
secretada (fig. 4-3).
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Arteriola
aferente
Capilar
glomerular
Arteriola
eferente
Arteria
1
Cápsula
de Bowman
2
Capilar
peritubular
1 Filtración glomerular
2 Secreción tubular
3 Reabsorción tubular
3
Túbulo
Vena
Excreción
urinaria
Figura 4-3. Función renal.
III. Anatomía renal
A. Los riñones son dos órganos retroperitoneales compuestos de una mezcla de elementos
vasculares y epiteliales.
B. El riñón humano es multilobulado y se divide macroscópicamente en corteza y médula.
C. La unidad funcional básica del riñón es la nefrona (fig. 4-4).
1. La nefrona está compuesta de un túbulo largo y delgado cerrado en uno de sus extremos (cápsula de Bowman).
2. La cápsula de Bowman envuelve a una red capilar de alta presión, el glomérulo.
3. Juntos, la cápsula de Bowman y el glomérulo funcionan como unidad de filtración,
formando el filtrado glomerular que entra al túbulo renal.
4. Los componentes tubulares de la nefrona incluyen el túbulo proximal, el asa de
Henle, el túbulo distal y el túbulo colector.
a. El líquido tubular generado por el filtrado glomerular es modificado por reabsorción y secreción a través de células epiteliales que forman la pared tubular.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 87
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Glomérulo
Glomérulo
Túbulo
contorneado
proximal
Túbulo
recto
proximal
Porción
descendente
fina
Porción
ascendente
gruesa
Porción
ascendente
fina
Conducto
colector
Figura 4-4. La nefrona.
b. Al movimiento neto de agua y solutos de la luz tubular hacia el intersticio se le
conoce como reabsorción tubular.
c. Al transporte neto de sustancias del intersticio hacia la luz tubular se le conoce
como secreción.
d. La excreción es la eliminación de una sustancia del organismo.
(1) A la excreción renal de agua se le llama diuresis.
(2) A la excreción renal de sodio se le llama natriuresis.
5. Cada nefrona posee su propia irrigación arterial compuesta por dos arteriolas y dos
sistemas capilares en serie (fig. 4-5).
a. El primer sistema capilar es el glomérulo, un sistema capilar de alta presión que
favorece la filtración y es la fuente del líquido tubular.
b. Después de recorrer la arteriola aferente, el glomérulo y la arteriola eferente,
la sangre entra al sistema capilar peritubular, un sistema de baja presión que
favorece la reabsorción.
c. Las fibras nerviosas simpáticas regulan el flujo sanguíneo, la filtración glomerular
y la reabsorción tubular.
D. Existen dos tipos de nefronas: corticales (cerca de 85%) y yuxtamedulares (15%).
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Nefrona cortical
Arteriola
aferente
Corteza
Nefrona
yuxtamedular
Arteriola
eferente
Arteria
interlobular
Vena
Interlobular
interlobular
vein
Franja
externa
Outer
zone
Zona
externa
Franja
interna
Asa de Henle
gruesa
Medula
Conducto
colector
Asa de Henle
delgada
Zona
Inner
interna
zone
Conductos
de Bellini
Figura 4-5. Anatomía de las nefronas corticales y yuxtamedulares.
1. Las nefronas corticales poseen asas de Henle cortas con capilares peritubulares. Estos
capilares difieren según su asociación con diferentes nefronas.
2. Las nefronas yuxtamedulares tienen asas de Henle largas y vasos rectos (véase fig.
4-5). Los vasos rectos son capilares largos y delgados que poseen alta resistencia al
flujo sanguíneo.
E. Una porción del plasma sale del glomérulo (producto de la filtración) para formar el
líquido tubular libre de proteínas. El resto del plasma entra al sistema capilar peritubular o vasos rectos.
F. Los riñones también funcionan como órganos endocrinos produciendo renina, eritropoyetina, prostaglandinas, 1-25OH2 vitamina D y bradicinina.
NEFROPATÍA POLIQUÍSTICA DEL ADULTO
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La nefropatía poliquística del adulto es el trastorno hereditario más común del riñón.
• Es una enfermedad autosómica dominante y se caracteriza por una progresión lenta. En 90% de los casos el
locus para la enfermedad se encuentra en el brazo corto del cromosoma 16.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 89
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• Un locus altamente polimórfico se asocia con el conjunto de genes de globina α, el cual debe ser coheredado con
la enfermedad.
• Los síntomas incluyen lumbalgia, hematuria (sangre en la orina), infecciones, hipertensión y nefrolitiasis (cálculos renales) e insuficiencia renal.
• La superficie externa de los riñones muestra múltiples quistes.
IV. Flujo sanguíneo renal y filtración glomerular
A. Alrededor de 25% del gasto cardíaco irriga a los riñones, que representan apenas el 1%
de la masa corporal total.
B. El alto flujo sanguíneo renal es necesario para generar la presión hidrostática encargada
de la formación del ultrafiltrado glomerular.
C. La mayor parte del flujo renal va a la corteza en donde se encuentran los glomérulos.
D. El flujo renal se mantiene constante dentro de un amplio intervalo de presiones arteriales. Esta autorregulación se logra por incrementos en la resistencia de la arteriola
aferente.
E. El manejo renal del ácido paraaminohipúrico (PAH) es un ejemplo de secreción
activa y del mecanismo de transporte máximo (Tm).
1. El PAH es extraño al organismo y se excreta por filtración más secreción.
2. El mecanismo de secreción tubular activa se localiza en la membrana basal lateral
del túbulo contorneado proximal.
3. El transportador del PAH es saturable y es inhibido por el fármaco probenecid.
4. El transporte del PAH aumenta en forma lineal según la concentración del PAH
(PPAH), hasta que la cantidad de éste que llega a los capilares peritubulares alcanza
el punto de Tm. En este momento, la secreción de PAH se mantiene constante
(TmPAH) y equivale a 80 mg/min/1.73m2 en un adulto joven del sexo masculino.
5. Debido a que el PAH se secreta activamente en el túbulo proximal, el TmPAH es una
medida de la función conjunta de los túbulos proximales.
F. La tasa a la cual se produce el líquido tubular se denomina tasa de filtración glomerular (GFR) (por lo general 120-125 ml/min).
1. La fuerza que promueve la filtración glomerular es la presión de ultrafiltración
neta, la cual favorece el movimiento de líquido fuera de los capilares.
2. El glomérulo es un sistema de capilares de alta presión y el sistema de capilares peritubulares (al igual que los vasos rectos) es un sistema de baja presión. Por lo tanto, la
GFR puede relacionarse con las fuerzas de Starling:
GFR = kS × ( Pgc + ␲t − Pt − ␲ gc )
donde,
Pgc = presión hidrostática del capilar glomerular (mmHg)
Pt = presión hidrostática de la luz tubular (mmHg)
␲gc = presión osmótica coloidal del capilar glomerular (mmHg)
␲t = presión osmótica coloidal de la luz tubular (mmHg)
kS= coeficiente de relación entre la fuerza de Starling y la GFR.
GFR = tasa de filtración glomerular (ml/min; varía de acuerdo con la superficie corporal, la cual es de 1.73 m2).
3. En el capilar glomerular, la presión hidrostática (Pgc) promueve la filtración, mientras que la presión oncótica en el capilar y la presión hidrostática del espacio de
Bowman se oponen a ella.
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4. Debido a que el filtrado tubular es casi libre de proteínas, éstas se concentran en el
glomérulo, así la presión osmótica del capilar glomerular (πgc) aumenta conforme la
sangre fluye a través del glomérulo. A medida que la πgc aumenta e iguala a la presión hidrostática, se alcanza el equilibrio de filtración (en donde la presión neta de
filtración es 0).
5. Un aumento en el flujo sanguíneo a través del glomérulo aumenta la GFR, ya
que la diferencia de presiones necesaria para alcanzar el equilibrio de filtración es
mayor.
6. Algunas variables que influyen en la GFR incluyen:
a. Presiones hidrostáticas en el glomérulo y la cápsula de Bowman.
b. Presiones oncóticas en el plasma glomerular y el filtrado.
c. Permeabilidad de la membrana glomerular.
d. Superficie disponible para la filtración.
e. Carga eléctrica negativa en los solutos filtrados (dificulta la filtración).
f. Flujo sanguíneo renal.
SÍNDROME NEFRÓTICO
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El síndrome nefrótico es una enfermedad glomerular caracterizada por proteinuria, edema, lipiduria, hipercoagulabilidad e hiperlipidemia.
• La proteinuria se debe a una disminución en la carga eléctrica o en la selectividad al tamaño por parte del glomérulo o a un aumento en la permeabilidad glomerular.
• Típicamente se observan líneas blanquecinas horizontales en las uñas de las manos.
SÍNDROME NEFRÍTICO
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El síndrome nefrítico es el resultado de la inflamación glomerular difusa.
• Se caracteriza por 1) hematuria de inicio repentino, 2) disminución en la GFR que resulta en un incremento
en creatinina y nitrógeno ureico en sangre (BUN), 3) oliguria, 4) hipertensión y 5) edema.
7. La depuración se define como el volumen de plasma que será depurado de una
sustancia en un tiempo determinado. Entender el concepto de depuración es fundamental para evaluar la función renal. Tenemos,
Cx =
Ux × V
,
Px
donde,
Cx = depuración de × (ml/min)
Ux = concentración urinaria de × (mg/ml)
Px = concentración plasmática arterial de × (mg/ml)
V = volumen urinario (ml/min)
a. La depuración se mide en estado de equilibrio. Si una sustancia está presente en
el plasma pero no se excreta (Ux = 0), la depuración de esa sustancia es 0.
b. Si una sustancia se secreta al líquido tubular (p. ej., una sustancia extraña), ésta no
puede excretarse a mayor velocidad que con la cual llega al riñón a través de las
arterias renales (la depuración no puede ser mayor que el flujo plasmático renal).
c. Si una sustancia X se filtra libremente, no se secreta ni se reabsorbe en los túbulos, la depuración de X puede ser usadao para medir la GFR. Por lo tanto,
la GFR para la sustancia X es igual a su depuración:
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 91
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U × V
GFR =
x
Px
=C x
8. La depuración de inulina es una medida de la GFR.
a. La inulina consiste en moléculas de fructuosa extraída de las raíces de la dalia.
9. La inulina cumple con los criterios para medir la GFR por medio de la depuración.
a. Se filtra libremente (no está unida a proteínas plasmáticas).
b. No se reabsorbe o secreta.
c. No se almacena o metaboliza en el riñón.
d. No es tóxica.
e. No altera la GFR.
f. Se mide con facilidad en plasma y orina.
10. La depuración de creatinina (CCr) es un indicador clínico útil para conocer la
GFR. Al ser endógena, la creatinina no necesita ser infundida y se utiliza en la clínica para conocer la función glomerular.
a. Aún cuando el CCr proporciona un estimado de la función glomerular y de la
GFR; la medición de UCr y del volumen urinario es incómoda. Por lo tanto, el
aumento de PCr es un indicador de disminución en la GFR.
b. En general, la CCr sobreestima la GFR en un 15 a 20% debido a que la GFR
disminuye con la edad, pero PCr permanece constante debido a la pérdida de la
masa muscular.
c. Considérese el siguiente ejemplo para el cálculo de la GFR: un paciente de 68 kg
con volumen urinario de 1.5 L/24 h, UCr de 0.9 mg/ml y PCr de 0.8 mg/100 ml.
Flujo urinario = V =
Pcr =
1 500 ml /24h
= 1.04 ml /min
1 440 min / 24h
0.8 mg
= 0.008 mg /m l
100 ml
U cr × V (0.9 mg /m l × 1.04 ml /min )
= 117 ml /min
GFR =
=
0.008 mg /m l
Pcr
d. La fracción de filtración (FF) es la fracción del volumen plasmático renal (RPF)
que se filtra en el glomérulo. Por lo tanto,
GFR
RPF
RPF = Flujo sanguíneo renal × (1 – Hct)
FF =
donde,
RBF =∼1.25 L/min =
presión aórtica – presión venosa renal
resistencia vascular renal
Hct = hematócrito (%)
(1) En condiciones normales, el 20% del RBF es filtrado, el resto fluye hacia los
capilares peritubulares.
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(2) Un aumento en la FF provoca el aumento de la concentración de proteínas en el capilar peritubular.
(3) El aumento en la resistencia posglomerular incrementa la FF y viceversa.
e. El flujo sanguíneo renal (RBF) se puede calcular a partir de la RPF si se conoce
el hematócrito (Hct, %):
100
RBF = RPF
(100 − Hct )
11. La GFR aumenta cuando la presión capilar glomerular aumenta y disminuye cuando
la presión capilar glomerular lo hace.
12. Los cambios en las resistencias vasculares renales preglomerulares y posglomerulares
afectan el RBF, GFR y FF (cuadro 4-4).
G. La depuración del ácido paraaminohipúrico (PAH) es una medida del flujo plasmático renal.
1. La mayor parte del plasma que entra al riñón se perfunde a través del túbulo proximal.
2. El flujo plasmático arterial renal se divide en dos vías paralelas. Una vía perfunde
la porción del túbulo proximal utilizado para producir orina (tejido secretor) y la
otra, que mantiene el tejido renal vivo, perfunde el tejido inerte.
3. Lo anterior es utilizado para desarrollar el método de Fick, con el cual se mide el
plasma total que fluye por el riñón utilizando al PAH como marcador, asumiendo
que las condiciones de estado de equilibrio existen (PAH que entra al riñón/min =
que PAH que sale del riñón/min):
PaPAH RPF = PvPAH RPF + U PAH V
RPF (PaPAH − PvPAH ) = U PAH V
Por lo tanto,
RPF =
U PAH V
,
( PaPAH − PvPAH )
Cuadro 4-4. Consecuencias de la vasoconstricción y vasodilatación independientes de las arteriolas aferentes
y eferentes.
Alteración
Presión del capilar
glomerular
Presión del capilar
peritubular
Flujo de plasma
en la nefrona
Constricción eferente
⇑
⇓
⇓
Dilatación eferente
⇓
⇑
⇑
Constricción aferente
⇓
⇓
⇓
Dilatación aferente
⇑
⇑
⇑
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 93
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donde,
PaPAH = concentración en plasma arterial de PAH
PvPAH = concentración en plasma venoso de PAH
RPF = Flujo plasmático renal total
4. Si asumimos que el total del PAH será removido del plasma arterial por parte de los
riñones, entonces la concentración plasmática venosa de PAH será 0, y la ecuación
de Fick será igual a la depuración de PAH.
RPF =
U PAH V
= C PAH
( PaPAH − 0)
5. Debido a que una fracción del plasma arterial no perfunde las nefronas sino el
tejido inerte, la concentración plasmática venosa de PAH no es 0. La concentración de PvPAH es cercana a 10% de PaPAH con niveles bajos de PPAH.
6. Por lo tanto, si se mide CPAH cuando los niveles de PPAH son bajos, el resultado
es cercano a 90% del RPF total (fig. 4-6). El CPAH mide el flujo plasmático renal
efectivo (ERPF). El flujo plasmático renal total se conoce como RPF.
V. Mecanismos de transporte en los segmentos la nefrona
A. Túbulo proximal (fig. 4-7)
1. Las zonas de oclusión laxas hacen que el túbulo proximal sea permeable al agua.
2. La mayor parte de los solutos filtrados se reabsorbe en este segmento. Por ejemplo, 60% del Na+, Cl-, K+, Ca2+ y H2O filtrados se reabsorbe; así como 90% del
HCO3−.
PaPAH =
0.01 mg/ml
PvPAH =
0.001 mg/ml
Figura 4-6. Relación entre el ácido
paraaminohipúrico (PAH) y el flujo renal.
PaPAH = cantidad de PAH en sangre arterial;
PvPAH = cantidad de PAH en sangre venosa.
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94 USMLE Road Map para Fisiología
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Na+
Luz del túbulo
proximal
Na+
ATP
Líquido
peritubular
K+
Na+
Glucosa
Na+
K+
ATP
HCO3–
Aminoácido
Na+
CO2
HCO3–
+
H+
H+
CA
CA
CO2
Siguen al Na+
H2O, K+, Cl–
Figura 4-7. Mecanismos de transporte en el túbulo proximal.
AC = anhidrasa carbónica, enzima que conduce la reacción.
3. Se reabsorben toda la glucosa y los aminoácidos.
4. El transporte de fosfato está regulado por la hormona paratiroidea.
5. La osmolaridad no cambia debido a la reabsorción pasiva de agua.
B. Asa de Henle (fig. 4-8)
1. El volumen de líquido que llega al asa de Henle representa apenas la tercera parte
del volumen filtrado originalmente.
2. La porción descendente es permeable al agua, aumentando así la osmolaridad del
líquido tubular.
3. La porción ascendente es impermeable al agua, disminuyendo así la osmolaridad
del líquido tubular. A este segmento se le llama segmento de dilución, ya que el
líquido hipotónico sale del túbulo.
4. La reabsorción de Mg2+ se lleva a cabo en el asa de Henle.
5. El cotransportador Na+-K+-Cl2- se localiza en esta porción y es inhibido por los
diuréticos de asa (p. ej., furosemida).
6. El líquido tubular fluye a través del asa de Henle con cierta lentitud, permitiendo al
riñón mantener la elevada osmolaridad medular.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
SÍNDROME DE BARTTER
• El síndrome de Bartter es una nefropatía caracterizada por pérdida de Na+, K+ y Cl-.
• Los niveles de renina y aldosterona están elevados; sin embargo, la presión arterial se mantiene baja.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 95
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Líquido
tubular
Sangre
Na+
Na+
Cl–
2 Cl–
K+
K+
ATP
K+
HCO–3
K+
CA
Na+
H+
+
H2O
CO2
+
+
Mg2+ Na
Ca2+
K+
Difusión
paracelular
H2O
Figura 4-8. Mecanismos de transporte en el asa de Henle.
• Los síntomas incluyen poliuria (volumen urinario excesivo), nicturia (necesidad de levantarse al baño por las
noches), retraso en el desarrollo y deshidratación.
• El defecto primario se encuentra en la reabsorción de Cl-, en la porción ascendente del asa de Henle, lo que conlleva a una menor tonicidad intersticial y por consiguiente a la incapacidad para concentrar la orina.
• Este síndrome resulta en alcalosis metabólica hipopotasiémica (descrita más adelante en el capítulo).
• El tratamiento está dirigido a mantener el equilibrio de K+ mediante suplementos orales.
C. Nefrona distal (fig. 4-9)
1. El túbulo contorneado distal y el túbulo colector reabsorben cantidades variables
de agua, dependiendo de los niveles circulantes de hormona antidiurética (ADH)
y aldosterona.
2. La ADH aumenta la permeabilidad al agua en el túbulo contorneado distal y el túbulo
colector, produciendo así un líquido tubular isosmótico con el líquido intersticial (ISF).
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Luz del túbulo
distal
Sangre
Aldosterona
ATPase
Na+
K+
Na+
K+
Libre
2–
HPO4
+
H+
+
H2PO4
–
H+
+ HCO3–
HCO3–
CA
NH3
CO2
+
NH4+
H2O
Figura 4-9. Mecanismos de transporte en la nefrona distal. AC =
anhidrasa carbónica. Los fármacos que inhiben la anhidrasa carbónica
disminuyen la secreción de ácido (H+) en el túbulo proximal.
3. La aldosterona aumenta la reabsorción de Na+ y la secreción de K+.
4. Estas hormonas regulan la excreción de K+ y las concentraciones urinarias finales de
K+, Na+ y Cl−.
5. Existen dos tipos de células presentes en la nefrona distal.
a. Células principales encargadas del transporte de Na+ y agua.
b. Células intercaladas que secretan H+ y reabsorben K+.
6. Estos procesos permiten al riñón secretar orina diluida o concentrada según sea necesario para mantener la homeostasis.
7. El inicio del túbulo contorneado distal es el sitio de acción de los diuréticos tiacídicos, que inhiben al cotransportador Na+-Cl-.
VI. Regulación del transporte de NaCl
A. Debido a que las sales de sodio son el principal soluto extracelular, el sodio corporal
total determina el volumen del líquido extracelular.
1. El equilibrio glomerulotubular estabiliza la fracción reabsorbida de Na+ en el túbulo
proximal ante alteraciones en la carga filtrada de sodio.
B. Los principales sistemas de regulación que responden a cambios en el volumen de líquidos corporales son el sistema nervioso simpático, el sistema renina-angiotensinaaldosterona, el péptido natriurético auricular (ANP) y la ADH o AVP (arginina
vasopresina).
1. El sistema nervioso simpático posee receptores de distensibilidad en algunos vasos
sanguíneos como son la vena cava, los vasos pulmonares y las aurículas.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 97
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a. Una disminución en la tasa de transmisión de los impulsos en los nervios
aferentes de estos receptores de volumen aumenta la descarga simpática en los
centros cardiovasculares medulares.
b. La aldosterona, el aumento en el tono simpático y la ADH incrementan la
reabsorción de Na+.
2. La secreción de aldosterona está controlado por el sistema renina-angiotensina
(fig. 4-10).
a. Las células granulares en la pared de las arteriolas aferentes, las cuales forman
parte del aparato yuxtaglomerular, liberan renina, una enzima que convierte al
angiotensinógeno hepático en angiotensina I.
b. La producción de renina está controlada por tres mecanismos (fig. 4-11):
(1) La disminución en la cantidad de cloruro de sodio que llega a las células de la mácula densa en la porción ascendente del asa de Henle produce
la liberación de renina.
(2) Los barorreceptores en la pared de la arteriola aferente responden a la
disminución de la presión, distensión o estrés de cizallamiento aumentando
la liberación de renina.
(3) La estimulación de los receptores adrenérgicos ␤ en las células granulares
yuxtaglomerulares estimula la liberación de renina.
c. La angiotensina I se convierte en angiotensina II por medio de la enzima convertidora de angiotensina (ACE).
d. El nivel plasmático de renina es el que regula la producción de angiotensina II.
e. La angiotensina II promueve la retención de sal por medio de reabsorción de
sodio en el túbulo proximal, así como por su efecto vasoconstrictor que reduce
la GFR.
3. La angiotensina II también estimula la secreción de aldosterona de la zona glomerulosa en la glándula suprarrenal, promoviendo la reabsorción de Na+ en el
túbulo colector.
SÍNDROME DE CONN
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El síndrome de Conn puede ser causado por un adenoma benigno o por hiperplasia de la zona glomerulosa
de la corteza suprarrenal.
• Es resultado de hiperaldosteronismo primario causado por la producción no regulada de aldosterona.
• La aldosterona aumenta el intercambio de Na+ por K+ e H+ en la nefrona distal, dando como resultado hipernatriemia (exceso de sodio plasmático) e hipopotasiemia (disminución de potasio plasmático).
• La pérdida de iones de H+ aumenta la reabsorción de HCO3−, dando como resultado alcalosis metabólica.
• El aumento en el volumen sanguíneo inhibe la reabsorción de Na+ en el túbulo proximal y la liberación de ADH.
• La reabsorción excesiva de Na+ resulta en hipertensión.
4. Factores natriuréticos como ANP, un péptido liberado como consecuencia de la
distensión auricular, inhiben la reabsorción de Na+ en el conducto colector y causan natriuresis. Los factores natriuréticos auriculares también incrementan la GFR.
La liberación de dichos factores aumenta con la expansión de volumen y disminuye
con la depleción del mismo.
5. La arginina vasopresina o ADH incrementa la permeabilidad de las células renales
al agua en el túbulo distal y el conducto colector, por lo tanto disminuye el volumen
e incrementa la osmolaridad urinaria.
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Volumen plasmático
Actividad simpática
de inervación renal
Presión
arterial
Efecto
directo de
disminución
en la distensibilidad
GFR, conduce a
Flujo a la mácula densa
Concentración de NaCl
en la mácula densa
CÉLULAS RENALES YUXTAGLOMERULARES
Secreción de renina
Renina plasmática
Angiotensina II plasmática
CORTEZA SUPRARRENAL
Secreción de aldosterona
Aldosterona plasmática
CONDUCTOS COLECTORES CORTICALES
Reabsorción de sodio
Excreción de sodio
Figura 4-10. 0stema renina-angiotensina.
a. La ADH es estimulada por la depleción de volumen intravascular, por lo que
promueve la retención de agua.
b. La ADH es sintetizada en los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo y se libera de la hipófisis posterior.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 99
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Glomérulo
–
Aumento en la reabsorción
de Na+ y Cl– en la mácula
densa
–
Presión arteriolar
aferente aumentada
–
–
Angiotensina II
Vasopresina
+ Aumento de la actividad
Nervios
renales
simpática de los nervios renales
+ Aumento en los niveles
de catecolaminas circulantes
+ Prostaglandinas
Arteriola
eferente
Células
yuxtaglomerulares
Arteriola
aferente
Figura 4-11. Factores que influyen sobre la secreción de renina. Los factores de
inhibición están precedidos del símbolo (−); los factores de estimulación por (+).
DIABETES INSÍPIDA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La ADH es secretada a la sangre desde la hipófisis posterior.
• La ADH incrementa la permeabilidad al agua de la porción final del túbulo contorneado distal y del conducto
colector.
• La diabetes insípida (DI) es un síndrome caracterizado por deficiencia de ADH y asociado con polidipsia (ingesta excesiva de agua) y poliuria.
• La DI hipotalámica (central) es resultado de un defecto en el circuito neuronal relacionado con la síntesis y
liberación de la ADH.
• La DI nefrógena se asocia a un defecto en el gen del receptor V2 o en el gen de la acuaporina 2 para ADH.
• La DI polidípsica se asocia con la ingesta compulsiva de agua.
VII. Regulación de potasio
A. El potasio es filtrado, reabsorbido y secretado por la nefrona.
B. La mayor parte del K+ filtrado se reabsorbe en el túbulo proximal.
C. Veinte por ciento se reabsorbe en la porción ascendente gruesa del asa de Henle, mediante el cotransportador Na+-K+-Cl2−.
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100 USMLE Road Map para Fisiología
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D. El equilibrio del K+ se logra cuando la excreción urinaria es igual a la ingesta de K+.
E. El K+ es secretado en forma pasiva por las células principales de la nefrona distal a través de un canal de K+ y por vía del cotransportador K+-Cl2-.
F. La reabsorción de K+ ocurren en las células intercaladas de la nefrona distal a través del
intercambio K+-H+.
G. La excreción de K+ aumenta en respuesta a:
1. Ingesta elevada de K+ y Na+.
2. Aumento en el pH celular del túbulo contorneado distal.
3. Aumento en los niveles plasmáticos de aldosterona.
VIII. Manejo renal de la glucosa
A. La carga filtrada de glucosa es directamente proporcional a la concentración plasmática
de la misma.
B. El túbulo proximal reabsorbe glucosa por medio de un cotransportador electrógeno
Na/glucosa (conocido como SGLT) y un mecanismo de difusión facilitada en la membrana basolateral (conocido como GLUT).
C. El número de transportadores Na+-glucosa es limitado.
D. A una concentración plasmática de glucosa de 350 mg/100 ml, los transportadores
están saturados; éste es el Tm para la glucosa (fig. 4-12). La excreción de glucosa en
orina ocurre sólo cuando la concentración plasmática excede el Tm.
0
10
mmol/L
20
30
Glucosa filtrada, excretada
o reabsorbida (mg/min)
800
40
Filtrada
600
Excretada
400
Derrame
Reabsorbida
TmGluc 375 mg/min
200
Umbral
0
0
200
400
600
Concentración plasmática
de glucosa mg/100 ml
800
Figura 4-12. Manejo renal de la glucosa. Tmgluc es el transporte
máximo o la tasa máxima a la cual el sistema de transporte renal
puede reabsorber glucosa. A mayores concentraciones, el Tmgluc
se satura y la glucosa se empieza a excretar por la orina.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 101
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IX. Regulación de la urea
A. La urea, producto final del metabolismo del nitrógeno, es un ejemplo de sustancia
con transporte pasivo.
B. El riñón filtra, reabsorbe y secreta urea. Alrededor del 50% de la urea filtrada se reabsorbe en el túbulo contorneado proximal.
C. Por lo general, el túbulo contorneado distal y el conducto colector son impermeables
a la urea. La ADH aumenta la permeabilidad de los conductos colectores medulares,
aumentando la osmolaridad intersticial medular.
D. La excreción de urea es directamente proporcional al flujo urinario incrementado.
Por lo tanto, en condiciones de ADH baja con diuresis de agua, la depuración de urea
aumenta.
E. Cerca del 40% de la osmolaridad medular se debe a la presencia de urea.
X. Regulación de fosfato
A. La mayor parte del fosfato filtrado se reabsorbe en el túbulo contorneado proximal por
medio del cotransportador apical Na/fosfato (NaPi).
B. La hormona paratiroidea inhibe la captación apical de Na/fosfato, causando fosfaturia (exceso de fosfato en la orina).
C. El fosfato es un amortiguador para el H+ en la orina y es excretado como H2PO4.
XI. Regulación renal de calcio
A. Noventa por ciento del calcio filtrado se reabsorbe en forma pasiva en el túbulo
contorneado proximal y la porción ascendente gruesa del asa de Henle.
B. Los diuréticos de asa (furosemida) inhiben la reabsorción de Ca2+, ya que esta reabsorción está ligada con la reabsorción de Na+ y es bloqueada por los diuréticos de asa.
C. Los diuréticos tiacídicos incrementan la reabsorción de Ca2+ en el túbulo contorneado distal y el conducto colector y pueden ser utilizados para tratar la hipercalciuria (exceso de calcio en la orina).
D. La hormona paratiroidea y la vitamina D elevan la reabsorción de Ca2+ en el túbulo
distal en tanto que el Ca2+ plasmático elevado inhibe la resorción de calcio.
XII. Regulación de magnesio
A. El Mg2+ se reabsorbe principalmente en la porción ascendente gruesa del asa de
Henle.
B. El Mg2+ y el Ca2+ compiten por ser reabsorbidos en la porción ascendente gruesa.
C. Por lo tanto, la hipercalciemia inhibe la reabsorción de Mg2+ y la hipermagnesiemia
inhibe la reabsorción de Ca2+.
D. La reabsorción de Mg2+ aumenta con la depleción de magnesio o calcio, la disminución en el líquido extracelular y la secreción de hormona paratiroidea.
E. Los diuréticos suelen disminuir la reabsorción de Mg2+, aumentando así su excreción.
XIII. Mecanismos concentradores y diluyentes (fig. 4-13 y 4-14)
A. Generación del gradiente osmótico corticomedular.
1. El propósito del mecanismo de contracorriente es incrementar la osmolaridad
del líquido intersticial y concentrar la orina.
2. El principio multiplicador de contracorriente requiere de energía y de diferencias en
las características de membrana de las dos porciones del asa de Henle.
3. La reabsorción activa de iones en la porción gruesa ascendente aumenta el gradiente
osmótico intersticial.
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Corteza 300
Urea
300
100
300
Médula
externa
H2O
Na+
NaCl
H2O
K+
2 Cl-
600
600
600
Urea
400
H2O
Urea
NaCl
Médula
interna
Túbulo
collector
medular
H2O
Urea
NaCl
NaCl
Urea
1200
1200
1200
Asa de Henle
NaCl
Urea
100–1200
Porción
descendiente
fina
300
300
300
300
300
300
300
300
Intersticio
Figura 4-13. Mecanismos concentradores y diluyentes.
300
300
300
300
300
300
300
300
1
Porción
ascendente
gruesa
300
300
300
300
300
300
300
300
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
2
200
200
200
200
200
200
200
200
300
300
300
300
400
400
400
400
300
300
300
300
400
400
400
400
200
200
200
200
400
400
400
400
350
350
350
350
500
500
500
500
350
350
350
350
500
500
500
500
3
150
150
150
150
300
300
300
300
4
Figura 4-14. Mecanismo multiplicador contracorriente activo.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 103
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4. La baja permeabilidad al agua de la porción ascendente previene la dilución del gradiente osmótico intersticial.
5. La alta permeabilidad al agua de la porción descendente permite el equilibrio de su
contenido con el intersticio.
B. El gradiente osmótico (figura 4-15) se mantiene por:
1. Intercambio pasivo contracorriente en los vasos rectos.
2. Tasa baja de flujo de líquidos en los túbulos y en los vasos rectos.
3. Regulación de la permeabilidad al agua y urea en los conductos colectores a
través de la ADH.
SÍNDROME DE SECRECIÓN INAPROPIADA
DE HORMONA ANTIDIURÉTICA (SIADH)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El SIADH es un hallazgo común en pacientes con lesiones cerebrales y pulmonares.
• El síndrome causa retención de líquidos e hiponatriemia.
300
1
Corteza
325
5
300
475
Médula
450
Zona
externa
625
425
600
2
775
575
4
750
925
725
900
1075
875
Zona
interna
1050
1200
1025
1200
1200
Difusión
pasiva
de H2O
Difusión
pasiva
de solutos
3
Figura 4-15. Los vasos rectos y el flujo medular son esenciales
para captar iones en la médula renal y la papila. Los vasos rectos
son capilares que permiten el libre intercambio entre la sangre y
los compartimentos intersticiales; y actúan como intercambiadores
contracorriente. 1. El agua se difunde fuera de los vasos
descendentes y entra en los ascendentes. 2.Los solutos se difunden
fuera de los vasos ascendentes que van a la corteza y entran en
los que descienden a la médula. 3. Existe un enorme gradiente
osmótico en el asa de Henle. 4. El agua se difunde a los vasos
ascendentes y los solutos al intersticio medular. 5. La osmolaridad
de la sangre al regresar a la corteza renal es similar a aquella en 1.
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• El hematócrito permanece sin cambios, ya que el agua penetra a los eritrocitos, compensando así la ganancia de
volumen extracelular.
• El tratamiento consiste en restricción en la ingesta de líquidos para convertir la secreción inapropiada de ADH a
niveles normales por deshidratación.
XIV. Equilibrio acidobásico
A. Definiciones
1. Un ácido es un donador de protones, entendiendo así a un ion o molécula capaz
de liberar un ion hidrógeno a una solución.
2. Una base es un aceptor de protones, entendiendo así a un ion o molécula capaz de
combinarse con un ion hidrógeno para removerlo de una solución.
3. H+ es el ácido y A− es la base en HA, un par acidobásico conjugado.
4. La potencia de un ácido se define con respecto a la facilidad con la cual libera H+.
5. La potencia de una base se define con respecto a la fuerza con que se une con H+.
6. Por ejemplo, cuando interactúan dos pares acidobásicos conjugados como HCl y
H2O; en este caso H2O es la base conjugada con mayor potencia uniéndose con
mayor afinidad con el H+ que con Cl−(HCl + H2O = H3O + Cl).
B. Sistemas amortiguadores
1. La concentración de H+ en los líquidos corporales está altamente regulada, ya que
pequeñas variaciones de los niveles normales causan grandes alteraciones en la tasa
de reacciones químicas en el cuerpo.
2. Los amortiguadores resisten cambios en el pH cuando iones H+ se agregan o remueven de una solución.
3. Un trastorno que afecte la concentración de H+ se refleja como un cambio en el pH
(es decir, aumento de H+ = disminución de pH).
4. La capacidad de un sistema amortiguador se relaciona con su concentración y su pK
(en relación con el pH).
5. El principal amortiguador extracelular es HCO3-.
6. El fosfato es un amortiguador extracelular menor cuyo papel principal es el de
amortiguador urinario.
7. Los amortiguadores intracelulares incluyen a los fosfatos orgánicos (ATP, ADP y
AMP) y las proteínas (de las cuales la hemoglobina es la principal).
8. La fórmula de Henderson-Hasselbach se utiliza para calcular el pH:
( pH = pK + log
[A − ]
)
[HA]
donde,
pH = −log10 [H+]
pK = constante de equilibrio de −log10 (unidades pH)
[A−] = forma base del amortiguador (mM); receptor de H+
[HA] = forma ácida del amortiguador (mM); donador de H+
a. Si se conoce la relación molar de A− con HA y el pK de HA, entonces es posible
calcular el pH.
b. Cuando la concentración de HA y A− es igual, el pH de la solución es igual al pK
del amortiguador.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 105
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Cuadro 4-5. Trastornos acidobásicos primarios.
Plasma arterial
Condición
Causa
pH
HCO3−(meq/L)
PCO2 (mmHg)
Normal
7.40
24.1
40
Acidosis metabólica
7.28
6.96
18.1
5.0
40
23
Ingesta de NH4Cl
Acidosis diabética
Alcalosis metabólica
7.50
7.56
30.1
49.8
40
58
Ingesta de NaHCO3−
Vómito prolongado
Acidosis respiratoria
7.34
7.34
25.0
33.5
48
64
Respirar CO2 al 7%
Enfisema
Alcalosis respiratoria
7.53
7.48
22.0
18.7
27
26
Hiperventilación
voluntaria
Después de 3
semanas de habitar
a 4 000 m de altura
C. Trastornos acidobásicos primarios
1. La acidosis respiratoria es producida por hipoventilación, lo cual aumenta los niveles de CO2, resultando en disminución del pH y un ligero aumento del HCO3−.
a. La acidosis respiratoria se diagnostica cuando la PCO2 es mayor de 40.
b. Otras causas posibles incluyen sobredosis de barbitúricos, edema pulmonar y
trastornos de ventilación-perfusión.
2. La alcalosis respiratoria se produce por hiperventilación, lo cual disminuye los
niveles de CO2, resultando en aumento del pH y ligera disminución del HCO3−.
a. La alcalosis respiratoria se diagnostica con PCO2 menor de 40.
b. Otras causas incluyen hiperventilación, altitud elevada, intoxicación por salicilatos, endotoxinas y ansiedad.
3. La acidosis metabólica es causada por la ganancia de un ácido o por la pérdida de
HCO3− y la disminución de pH.
a. Se diagnostica acidosis metabólica cuando HCO3− es menor de 24.
b. Algunas causas posibles incluyen cetoacidosis diabética, insuficiencia renal,
choque (acidosis láctica) y diarrea grave (pérdida de HCO3-).
4. La alcalosis metabólica es causada por pérdida de H+, dando como resultado un
aumento de HCO3− y del pH.
a. Se diagnostica alcalosis metabólica cuando HCO3− es mayor de 24.
b. Algunas causas posibles incluyen vómito grave (con pérdida de H+), abuso de
diuréticos y administración de NaHCO3−.
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D. Brecha aniónica (AG) sérica y acidosis metabólica
1. Las variaciones totales en los cationes plasmáticos siempre son iguales a la variación
total de los aniones.
2. La AG representa los iones séricos no medibles (proteínas, citrato de fosfato, sulfato). El valor normal es 5-12 meq/L.
3. La acidosis metabólica se subdivide en AG elevada y AG normal. AG elevada es
cuando el valor total es mayor a 12 meq/L.
4. Si la disminución de HCO3− es menor al aumento en la AG, se debe sospechar alcalosis metabólica coexistente.
5. Una AG de 12 significa que existen 12 iones faltantes (por lo general albúmina, fosfatos y ácidos orgánicos).
6. Si la AG está aumentada, quiere decir que otros iones (fosfatos, lactato, hidroxibutirato β) se encuentran en el organismo remplazando al HCO3−.
7. La AG elevada es más útil para diagnosticar la causa de la acidosis metabólica
con la acumulación de ácidos orgánicos como en la acidosis láctica, cetoacidosis diabética y la ingesta de sulfato.
8. En la acidosis tubular renal tipo I no puede secretarse H+ en el túbulo contorneado distal, inhibiendo la reabsorción de HCO3− y promoviendo el intercambio
K+-Na+, lo que resulta en hipopotasiemia.
9. En la acidosis tubular renal tipo II existe un defecto en la reabsorción de
HCO3− en el túbulo proximal, dando como resultado un aumento en la carga negativa de la orina dentro de los túbulos, con depleción de HCO3−, atrayendo
iones positivos como el K+, lo que resulta en hipopotasiemia.
E. Mecanismos compensatorios (CO2 w H+ + HCO3-)
1. Compensación renal en la acidosis respiratoria: el trastorno primario es un aumento de PCO2 y reducción en el pH plasmático. El riñón produce HCO3− y lo
secreta a la circulación. Por cada HCO3− que produzca el riñón, se elimina un H+ en
la orina (produciendo orina acídica).
2. Compensación renal en la alcalosis respiratoria: el trastorno primario es la disminución de la PCO2 y aumento del pH plasmático. El riñón excreta HCO3− en
la orina (produciendo orina alcalina). Por cada HCO3− excretado en la orina, un
H+ regresa a la circulación. El nivel plasmático de HCO3− disminuye con lentitud a
medida que el de H+ aumenta.
3. Compensación respiratoria en la acidosis metabólica: la acidosis metabólica ocurre cuando existe una disminución en la habilidad renal para excretar ácido, a menudo manifestada por disminución de la GFR a consecuencia de una nefropatía. La
hiperventilación reduce los niveles de CO2, desviando la reacción hacia la izquierda
y consumiendo H+.
4. Compensación respiratoria en la alcalosis metabólica: la alcalosis metabólica ocurre
con el vómito prolongado con pérdida significativa de HCl gástrico. La hipoventilación aumenta los niveles de CO2, desviando la reacción hacia la derecha y produciendo H+.
XV. Pistas para el diagnóstico de los trastornos acidobásicos
A. La disminución del pH indica acidosis.
1. El aumento de CO2 indica acidosis respiratoria.
2. CO2 normal con HCO3− disminuido indica acidosis metabólica.
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 107
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3. Aumento de CO2 y disminución HCO3- indican acidosis mixta (respiratoria y
metabólica).
B. El aumento del pH indica alcalosis.
1. La disminución de CO2 indica alcalosis respiratoria.
2. CO2 normal con HCO3− elevado indica alcalosis metabólica.
3. La disminución de CO2 y el aumento de HCO3− indican alcalosis mixta (respiratoria y metabólica)
C. Si el CO2 y HCO3− cambian en dirección opuesta, se debe pensar en trastornos
mixtos.
ACIDOSIS METABÓLICA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La diabetes mellitus es una causa importante de acidosis metabólica.
– La diabetes mellitus tipo 2 es la causa más común de cetoacidosis.
– La disminución en la secreción de insulina produce catabolismo de grasas y cetoacidosis.
– La deficiencia de insulina también se asocia con hiperpotasiemia.
– El tratamiento de la enfermedad primaria (deficiencia de insulina) corrige el trastorno acidobásico.
• La diarrea gravea es otra causa de acidosis metabólica.
– Las secreciones del intestino delgado y el colon son alcalinas, por lo que contienen altas concentraciones de
HCO3−.
– La pérdida importante de HCO3− en diarreas prolongadas causa acidosis metabólica.
– La administración de NaHCO3 es un tratamiento adecuado.
ALCALOSIS METABÓLICA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El vómito prolongado es la causa principal de alcalosis metabólica y deshidratación.
• Las secreciones gástricas contienen grandes concentraciones de H+ y Cl-.
• También puede existir depleción de potasio, lo que representa el mayor riesgo. Las secreciones gastrointestinales
contienen concentraciones de K+ dos a cinco veces mayores que el ECF.
• La alcalosis se debe sobre todo a la pérdida de Cl- plasmático y no a la pérdida de H+ gástrico.
• El tratamiento se debe llevar a cabo mediante la administración de NaCl o KCl isotónicos.
ACIDOSIS RESPIRATORIA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La acidosis respiratoria aguda puede ser causada por asma.
• Al cuadro clínico se le conoce como narcosis por CO2 e incluye cianosis, fatiga, visión borrosa, cefalea y confusión
que puede llegar al delirio, convulsiones y coma.
• El tratamiento se dirige a mejorar la ventilación mediante el uso de esteroides y broncodilatadores.
ALCALOSIS RESPIRATORIA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La hipoxia en altitudes elevadas o la anemia grave pueden producir alcalosis respiratoria.
• El cuadro clínico incluye vértigo, alteraciones de la conciencia, parestesias (cosquilleo, sensación urente) en las
extremidades y tetania (hiperexcitabilidad muscular causado por la disminución en la concentración de calcio
iónico extracelular).
• El tratamiento debe ser dirigido a disminuir el intercambio de gases; una forma efectiva es reducir la PCO2
alveolar, mediante el uso de una bolsa de papel.
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XVI. Trastornos acidobásicos selectos
HIPONATRIEMIA CON EDEMA (P. EJ., SÍNDROME NEFRÓTICO)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Caracterizada por la incapacidad glomerular para filtrar proteínas, resultando en proteinuria e hipoalbuminemia.
• El edema implica un aumento en la presión hidrostática o una disminución en la presión oncótica.
• Las alteraciones en las fuerzas de Starling producen la fuga hacia el espacio intersticial de un transudado, lo
que resulta en edema compresible.
• Debido a que la mayor parte del líquido se encuentra en el espacio intersticial, el retorno venoso está disminuido,
dando como resultado disminución del gasto cardíaco y del volumen sanguíneo, así como estimulación de renina-angiotensina, aldosterona y ADH.
Ácidos y bases
orgánicas H+
Túbulo contorneado
proximal
Túbulo distal
Isotónico
0
Más hipotónico
1
Asa de Henle
descendente
3
Hipotónico
Urea, NaCl,
NaHCO3,
H2O, glucosa,
aminoácidos
Na+
H+
K+
Na+
Cl–
4
Na+
K+
Asa de Henle
ascendente
K+
H+
Urea
Urea
H 2O
H2O
2
Hipertónico
Na+
Cl–
Iso
Conducto
colector
K+
Na+
Hip
Cl–
ertónico
Figura 4-16. Los diuréticos osmóticos actúan a todos los niveles de la nefrona (0). Los
inhibidores de la anhidrasa carbónica (acetazolamida) bloquean el sistema de secreción de ácido en
el túbulo proximal (1). Los diuréticos de asa (furosemida) actúan en la porción ascendente gruesa
del asa de Henle, impermeable al agua y la urea (2). Los diuréticos tiacídicos (hidrocortisona)
actúan en el túbulo contorneado distal (3). Los antagonistas de aldosterona (amilorida) y los
antagonistas de los receptores V2 de vasopresina (litio) actúan en el conducto colector (4).
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 109
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• El tratamiento implica restricción en la ingesta de sal y de líquidos, al igual que diuréticos como furosemida para
favorecer la excreción de líquido.
ENFERMEDAD DE ADDISON
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La enfermedad de Addison es causada por insuficiencia suprarrenal, lo que resulta en secreción deficiente de
glucocorticoides y mineralocorticoides.
• La deficiencia de aldosterona causa hiponatriemia e hiperpotasiemia.
• El hipoaldosteronismo resultado de la disminución en la actividad mineralocorticoide puede producir pérdida
primaria de HCO3−, lo que resulta en acidosis metabólica con brecha aniónica normal.
• Existe hipoglucemia debido a la disminución en la actividad glucocorticoide.
EFECTOS DE LOS DIURÉTICOS (FIG. 4-16)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Las tiacidas y los diuréticos de asa bloquean la reabsorción de sodio causando pérdida hipertónica de sal y
agua.
• La pérdida de Na+ produce disminución en el volumen circulatorio.
• El aumento en el intercambio de Na+ por H+ y K+ causa hipopotasiemia y acidosis metabólica.
TRASTORNOS DEL POTASIO (FIG. 4-17)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
+
• La alcalosis causa hipopotasiemia debido a que los iones de H que salen de las células son intercambiados
por K+ que ingresa a la célula.
• La acidosis causa hiperpotasiemia, ya que el exceso de H+ entra a las células a cambio de K+.
A
ICF
ECF
Acidosis
H+
K+
B
ICF
ECF
Alcalosis
H+
K+
Figura 4-17. Manejo renal de potasio.
A. Hiperpotasiemia en alcalosis.
B. Hipopotasiemia en alcalosis.
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PROBLEMAS CLÍNICOS
1. Si un varón sano de 70 kg de peso pierde 2 L de sudor mientras trabaja en su jardín y al
mismo tiempo ingiere 2 L de agua simple, ¿cuál de los siguientes cambios en los líquidos corporales esperaría encontrar?
A. Aumento en la osmolaridad extracelular
B. Aumento en el volumen de líquido extracelular
C. Aumento en la osmolaridad intracelular
D. Aumento en el volumen de líquido intracelular
E. Aumento en la concentración plasmática de Na+
Un paciente tiene 40 L de líquido intracelular (ICF) y 20 L de líquido extracelular (ECF). Se le
administran por vía intravenosa 1.5 L de una solución 0.15-M de NaCl; después de 1 h existe
equilibrio de la misma con excreción insignificante.
2. ¿Cuál de los siguientes cambios en el volumen del ICF y ECF esperaría encontrar?
A. ICF = +2.0 L; ECF = -0.5 L
B. ICF = +1.5 L; ECF sin cambios
C. ICF = +1.0 L; ECF = +0.5 L
D. ICF = sin cambios; ECF = +1.5 L
E. ICF = -1.0 L; ECF = +2.5 L
Un varón de 60 kg tiene los siguientes volúmenes de distribución de agua titulada (THO): THO
35 L; albúmina sérica radioyodada 3 e inulina 8 L después de dar un tiempo adecuado para la
mezcla.
3. ¿Cuál es el volumen de líquido intersticial de esta persona?
A. 2 L
B. 4 L
C. 5 L
D. 8 L
E. 10 L
Una niña de seis años es llevada al consultorio quejándose de dificultada para caminar y debilidad, además de referir polidipsia, poliuria y nicturia por varios meses. A la exploración física se
encuentra una niña de apariencia sana con peso y talla entre los percentiles 5 y 10 para su edad. Se
obtienen los siguientes resultados de laboratorio: Na+ 136 meq/L; K+ 2.8 meq/L; Cl− 90 meq/L y
HCO3− 32 mmol/L. Los niveles plasmáticos de renina se encuentran elevados. La búsqueda intencionada de diuréticos en orina es negativa.
4. Con los datos antes referidos, ¿cuál es el diagnóstico más probable?
A. Síndrome de Conn (hiperaldosteronismo primario)
B. Ingesta crónica de regaliz
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C. Síndrome de Bartter
D. Tumor de Wilms
E. Hiperaldosteronismo secundario
Un paciente masculino de 19 años acude a consulta por poliuria y polidipsia. Se obtienen los
siguientes estudios de laboratorio: Na+ 144 meq/L; K+ 4.0 meq/L; Cl− 107 meq/L y HCO3− 25
meq/L. La osmolaridad urinaria es de 195 mosm/kg de agua. Después de 12 h de restricción de
líquidos, el peso corporal ha disminuido 5%. Los análisis de orina revelan Na+ 24 meq/L y K+ 35
meq/L. Una hora después se le administran 5 UI de vasopresina (ADH), lo cual no modifica los
electrólitos ni la osmolaridad urinaria.
5. ¿Cuál es el diagnóstico más probable de este paciente?
A. Diabetes insípida nefrógena
B. Diuresis osmótica
C. Nefropatía perdedora de sal
D. Polidipsia psicógena
E. Diabetes insípida central
A un paciente se le administra un fármaco que incrementa el volumen urinario con una osmolaridad de 100 mosm/L.
6. Este fármaco:
A. Inhibe la secreción de renina
B. Disminuye el transporte activo de Cl− en la porción ascendente del asa de Henle
C. Aumenta la permeabilidad al agua en el conducto colector
D. Inhibe la secreción de ADH
E. Aumenta la GFR
Un paciente con cirrosis y ascitis es tratado agresivamente con un diurético potente (furosemida).
Al cabo de unos días tiene debilidad, calambres musculares, vértigo postural y confusión. Es hospitalizado y se obtienen los siguientes resultados de laboratorio: Na+ plasmático 137 meq/L; K+
plasmático 2.5 meq/L; pH arterial 7.58 y pCO2 50 mmHg.
7. ¿Cuál es el diagnóstico más probable?
A. Alcalosis respiratoria sin compensación renal
B. Alcalosis respiratoria crónica con compensación renal adecuada
C. Alcalosis metabólica sin compensación respiratoria
D. Alcalosis metabólica con compensación respiratoria parcial
E. Diabetes insípida
Una paciente de mediana edad, con antecedentes de asma desde la niñez y tabaquismo considerable desde el inicio de la adolescencia se queja de disnea progresiva (dificultad para respirar)
y somnolencia. A la exploración física se encuentra una mujer caquéctica (mala salud general y
desnutrida) con respiración laboriosa, espiración prolongada y tos. Los estudios de laboratorio
revelan: pH arterial 7.35; HCO3− 32 meq/L; PCO2 60 mmHg y PO2 60 mmHg.
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8. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. Acidosis metabólica aguda con compensación renal
B. Acidosis respiratoria aguda sin compensación renal
C. Acidosis metabólica crónica con compensación renal adecuada
D. Acidosis respiratoria crónica con compensación renal adecuada
E. Acidosis mixta (acidosis respiratoria más acidosis metabólica)
RESPUESTAS
1. La respuesta es D. El paciente ha perdido 2 L de sudor, los cuales contienen NaCl. Se ha perdido líquido extracelular. Debido a que el Na+ es un catión principalmente extracelular, la ingesta de agua simple es hipotónica en relación con el líquido intracelular (ICF) hipertónico,
por lo que el agua libre pasará a éste, aumentando su volumen. Un aumento en la osmolaridad extracelular (opción A) es incorrecto debido a que la pérdida de NaCl en el sudor y la
ingesta de agua simple no repondrán la osmolaridad extracelular. El aumento en el volumen
extracelular (opción B) es incorrecto porque la ingesta de agua simple después de la sudación
excesiva causa el movimiento de agua al líquido intracelular. El aumento de la osmolaridad
intracelular (opción C) es incorrecto porque el agua simple entra al ICF para hacerlo más
hipotónico e incrementar su volumen. El aumento en la concentración plasmática de Na+
es incorrecto (opción E), ya que en el sudor se pierde Na+, el cual no se repone mediante la
ingesta de agua.
2. La respuesta es D. NaCl 0.15 M es igual a solución salina isotónica (NaCl 0.9% o 0.9 g de
NaCl por 100 ml). El Na+ es el principal catión extracelular. Por lo que todo el cloruro
de sodio administrado (1.5 L) permanece en el líquido extracelular; de tal forma que las
demás opciones de respuesta son incorrectas (A, B, C y E).
3. La respuesta es C. La albúmina sérica radioyodada se utiliza para medir el volumen plasmático, que es igual a 3 L. La inulina es utilizada para medir el volumen de ECF, que es de 8 L.
Para medir el líquido intersticial (ISF) se debe restar el volumen plasmático (PV) al volumen
de ECF. ISF + PV = ECF; por lo tanto, ECF – PV = ISF u 8 – 3 = 5 L.
4. La respuesta es C. El síndrome de Bartter se caracteriza por pérdida de Na+, K+ y Cl− junto
con niveles elevados de renina y aldosterona. Los resultados de laboratorio en este caso muestran disminución en los valores de iones; además, los niveles de renina se encuentran elevados, lo que conduce a hiperaldosteronismo. Los pacientes con síndrome de Bartter tienen
depleción crónica de volumen debido a un defecto en la reabsorción de Na+-Cl− en la porción
ascendente gruesa del asa de Henle. Debido a que la búsqueda intencionada de uso de diuréticos es negativa, la hipopotasiemia sugiere síndrome de Bartter. El síndrome de Conn (hiperaldosteronismo primario) (opción A); la ingesta de regaliz (opción B), que contiene ácido
glicirrícico, sustancia agonista de aldosterona; y el hiperaldosteronismo secundario (opción E)
causan elevación plasmática de Na+. El tumor de Wilms (opción D) es una opción incorrecta,
ya que los pacientes con esta patología tienen hipertensión y niveles elevados de renina.
5. La respuesta es A. La diabetes insípida nefrógena se caracteriza por la incapacidad del riñón
de responder a la vasopresina circulante y retener agua. El origen nefrógeno se demuestra por
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Capítulo 4: Líquidos corporales, fisiología renal y equilibrio acidobásico 113
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la falta de respuesta a la ADH exógena. La diuresis osmótica (opción B) es incorrecta, ya que
la osmolaridad urinaria (195 mosm/kg de agua) no cambió tras la administración de ADH;
en casos de diuresis osmótica se espera encontrar orina hipotónica. La nefropatía perdedora
de sal (opción C) y la polidipsia psicógena (opción D) son incorrectas porque el paciente no
tiene hiponatriemia y no se observó respuesta a ADH. La diabetes insípida central (opción E)
es incorrecta, ya que no hubo incremento en la osmolaridad urinaria tras la administración de
ADH, lo que indica que la poliuria y la polidipsia no son causadas por la falta de ADH.
6. La respuesta es D. El fármaco administrado aumenta el volumen de orina hipotónica, por lo
que inhibe la secreción de ADH. La inhibición de renina (opción A) es incorrecta ya que la
pérdida de acción de la renina conlleva a disminución de Na+ y retención de agua, lo que incrementa la osmolaridad urinaria. La disminución en el transporte de Cl− (opción B) provocaría orina hipertónica, no hipotónica. El aumento en la permeabilidad al agua del conducto
colector (opción C) disminuye el volumen urinario, por lo tanto es incorrecta. Un aumento
en la GFR (opción E) no necesariamente aumenta o disminuye el volumen urinario y no es
relevante para esta pregunta.
7. La respuesta es D. La alcalosis metabólica con compensación respiratoria parcial se presenta
con pH elevado y aumento de PCO2. La alcalosis se asocia con hipopotasiemia, como en este
caso. La alcalosis metabólica puede ser resultado de la reducción del ECF por el uso de diuréticos. La alcalosis respiratoria sin compensación renal (opción A) es incorrecta, ya que en
la alcalosis respiratoria existe hipocapnia que no tenía este paciente. La alcalosis respiratoria
crónica con compensación renal adecuada (opción B) es incorrecta, ya que en la alcalosis respiratoria crónica se encuentran niveles normales de potasio. La alcalosis metabólica sin compensación respiratoria (opción C) es incorrecta, ya que los niveles de PCO2 están elevados
en este caso, lo cual indica cierta compensación respiratoria. La diabetes insípida (opción E)
es incorrecta, ya que ésta se caracteriza por orina diluida con hipernatriemia, no con niveles
normales de sodio como en este caso.
8. La respuesta es D. La acidosis respiratoria crónica con compensación renal adecuada presenta un pH ligeramente ácido aun cuando los niveles de CO2 se encuentran elevados. Los
antecedentes del paciente obligan a pensar en neumopatía obstructiva crónica (COPD) grave
debido a asma crónica. Los resultados de laboratorio muestran hipercapnia asociada con generación renal de HCO3−. Debido a la enfermedad obstructiva, el paciente produce más CO2
y la neumopatía con deterioro de la ventilación alveolar promueve la retención de dióxido
de carbono, asociada con hipoxemia. La acidosis metabólica aguda con compensación renal
(opción A) y la acidosis respiratoria aguda sin compensación renal (opción B) son descartadas
debido a la larga historia de COPD de esta paciente, lo que indica un problema crónico y no
agudo. La acidosis metabólica crónica con compensación renal adecuada (opción C) es incorrecta debido a que en la acidosis metabólica los niveles de HCO3− y de CO2 están elevados,
no disminuidos. La acidosis mixta (acidosis respiratoria más acidosis metabólica) (opción E)
es incorrecta ya que aunque existe evidencia de acidosis respiratoria (incremento en los niveles de CO2 con aumento secundario de HCO3−), no existe evidencia de acidosis metabólica
(disminución de HCO3− con disminución secundaria de los niveles de PCO2).
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SI OLOGÍA
GAST ROINTES TINAL
I. Regulación: músculos, nervios y hormonas del intestino
A. Los músculos del intestino tienen que ver con el movimiento y el procesamiento mecánico del contenido luminal: el traslado, mezclado y almacenamiento de los alimentos
ingeridos.
B. El músculo voluntario se localiza en la parte alta (boca, faringe y el 33% inicial del
esófago) y baja (el esfínter anal externo) del tubo gastrointestinal (GI).
C. Las estructuras de músculo liso tienen un sistema propio que puede actuar sin inervación extrínseca (fig. 5-1).
D. Ese sistema nervioso entérico (ENS) coordina todas las actividades y está constituido
por el plexo mientérico, localizado entre las capas musculares longitudinal y circular y
el plexo submucoso, entre la capa circular de músculo y la muscular de la mucosa.
1. El ENS es un “minicerebro” con neuronas sensoriales, internunciales y motoras.
2. Los receptores en la pared del intestino pueden ser quimiorreceptores, que responden a las sustancias químicas, como los iones hidrógeno, o mecanorreceptores, que
responden a la distensión o tensión.
3. Las fibras eferentes se conectan con los músculos para causar contracción, con las
células endocrinas para la liberación de péptidos y con las células secretoras para la
liberación de secreciones.
4. El eje cerebro-intestino controla la función GI a través del sistema nervioso autónomo, las hormonas GI y el sistema inmunitario.
a. La mucosa del antro gástrico y el intestino delgado contienen sobre todo células
endocrinas.
b. Hay cuatro péptidos reguladores principales en el intestino:
(1) La gastrina que se libera de células G del antro gástrico por distensión estomacal, la inervación vagal y productos de la digestión de proteínas. Estimula
la secreción gástrica, la movilidad y el crecimiento de la mucosa.
(2) La colecistocinina (CCK) es liberada por las células I duodenales estimuladas por grasa y aminoácidos. La CCK estimula sobre todo la secreción por
células pancreáticas y la contracción de la vesícula biliar.
(3) La secretina es liberada por las células S del duodeno en presencia de ácido.
Estimula la secreción de HCO3− del páncreas y el hígado e inhibe la movilidad y secreción gástricas.
(4) El péptido inhibidor gástrico o péptido insulinotrópico con glucosa
(GIP) es liberado por la presencia de grasas, carbohidratos y aminoácidos
de la dieta (en las células duodenales). Estimula la secreción de insulina e
inhibe la movilidad y secreción gástricas.
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 115
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Células intersticiales Quimorreceptores Células
Sistema nervioso entérico
de Cajal (tipo I)
Plexo
submucoso
Plexo
mientérico
Mucosa
secretoras
Mecanorreceptor
Células endocrinas
Mucosa
Músculo de la muscular
Plexo mientérico
Vaso sanguíneo
Músculo circular
Mucosa de
la muscular
Plexo submucoso
Músculo de Músculo Capa de músculo Serosa
la muscular circular longitudinal
Capa muscular propia
Capa muscular
longitudinal
Serosa
Figura 5-1. El músculo liso se encuentra entre los dos extremos del tubo digestivo y se dispone en tres
capas: longitudinal externa, circular interna y muscularis mucosa, todas actuando como unidad.
E. Aunque todo el sistema puede funcionar sin inervación extrínseca, las fibras parasimpáticas extrínsecas en general se encargan de los efectos colinérgicos y excitatorios, y las
simpáticas de los efectos adrenérgicos e inhibitorios.
F. La contracción y relajación del músculo liso GI tienen relación con el contenido de
calcio de las células de músculo liso, cuyo aumento en el citosol produce contracción y
viceversa.
II. Secreción salival
A. Consideraciones anatómicas
1. Se producen entre 1 y 1.5 L de saliva al día por la secreción continua de tres glándulas salivales.
2. La secreción salival es una combinación de productos de tres glándulas.
a. La glándula parótida, que produce 25% de la secreción total y está constituida
por células serosas que producen secreciones acuosas.
b. La glándula submandibular, que contribuye con 70% de la secreción total y
produce moco (proteínas) y secreciones serosas.
c. La glándula sublingual, que contribuye con 5% de la secreción total y produce
secreciones sobre todo mocosas (proteínicas).
3. Cualquier sustancia presente en la boca aumenta la secreción por vía aferente al estimular el centro salival.
B. Constituyentes inorgánicos de las secreciones
1. Los constituyentes orgánicos e inorgánicos salivales forman una secreción hipotónica porque los conductos salivales son impermeables al agua.
2. Los electrólitos elementales en la saliva incluyen Na+, Cl−, HCO3− y K+ (fig. 5-2).
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116 USMLE Road Map para Fisiología
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Concentración en saliva (mmol/L)
140
120
100
Na+
80
HCO3–
Cl–
60
40
K+
20
0
1
2
3
4
Flujo salival (ml/minuto)
Figura 5-2. Concentración de electrólitos
en la saliva. (Adaptada de Thaysen JH,Thorn
NA, Schwartz IL. Excretion of sodium, potassium,
chloride, and carbon dioxide in human parotid
saliva. Am J Physiol 1954;178:155.)
a. Las células de los conductos salivales producen un líquido hipotónico de contenido bajo en NaCl y alto en KHCO3.
b. Ante tasas elevadas de secreción de saliva no hay suficiente tiempo para que ocurra la absorción normal. Así, aparecen cantidades mayores de Na+, Cl− y HCO3−
en la saliva.
c. La aldosterona, un mineralocorticoide, aumenta la resorción de Na+, en tanto
la estimulación parasimpática aminora la absorción de Na+ por las células de los
conductos.
C. Constituyentes orgánicos de las secreciones
1. Las células de los acinos salivales secretan diferentes proteínas.
2. La ptialina, una amilasa salival α, actúa en los enlaces α1−4 glucosídicos del almidón para producir maltosa, maltotriosa y dextrinas límite α. La ptialina continúa
actuando en el estómago en tanto el bolo alimenticio se mantenga intacto, incluso si
no se mantiene el pH óptimo de la amilasa (de 6.9) para su función.
3. La lipasa lingual inicia la digestión de grasas.
4. La calicreína es una enzima que fragmenta proteínas vasodilatadoras (como las bradicininas) del plasma. Si se inyecta saliva a un animal, las propiedades vasodilatadoras de esa secreción producen descenso de la presión arterial de quien la recibe.
5. Los esteroides sexuales también se secretan en la saliva.
a. Las glándulas salivales secretan testosterona; por tanto, la concentración de la
hormona en la saliva puede indicar el estado endocrino de un varón.
b. Estrógenos y progesterona también se secretan en la saliva.
6. Las mucinas son glucoproteínas que lubrican y protegen la mucosa bucal.
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 117
D. Funciones de la secreción salival
1. Digestión: la amilasa salival inicia la fragmentación del almidón, actúa de manera
óptima a un pH de 6.9 y se inhibe una vez que alcanza el estómago dado su pH
bajo (∼3.9). La lipasa lingual inicia la digestión de las grasas.
2. Lubricación: las mucinas proveen la lubricación necesaria para facilitar el habla y la
deglución.
3. Equilibrio del agua: cuando las reservas de agua corporal son bajas, la boca se seca
y estimula la sed.
4. Protección: la saliva tiene una función de limpieza ayudada por inmunoglobulina A,
lisozimas, tiocianato, lactoferrina y HCO3−, este último, que contribuye a neutralizar
el reflujo ácido proveniente del estómago, inhibe la formación de caries dentales por
neutralización del ácido producido por las bacterias que actúan sobre los alimentos.
5. Endocrina: los esteroides y péptidos endocrinos aparecen en la saliva en cantidades
que reflejan las cifras plasmáticas. Así, los esteroides sexuales que se encuentran en
la saliva pueden ayudar al diagnóstico de hipogonadismo. También se encuentran el
péptido intestinal vasoactivo (VIP) y el factor de crecimiento epidérmico (EGF)
en la saliva. Este último se relaciona con la erupción dental, la maduración del revestimiento celular del intestino y la citoprotección del esófago.
6. Excretora: se eliminan sustancias en la saliva. Ciertos síntomas pueden indicar la
presencia de venenos o virus en ella (p. ej., la presencia de encías azules lleva al diagnóstico de intoxicación por plomo).
E. Regulación de la secreción
1. El sistema nervioso central controla la secreción.
2. El centro salival está en el cuarto ventrículo y recibe impulsos del sistema límbico.
3. La estimulación simpática causa vasoconstricción y aumento de la secreción de saliva espesa y viscosa.
4. La estimulación parasimpática por los pares craneales VII, IX y XII causa una secreción acuosa copiosa.
5. Ocurre salivación excesiva antes del vómito. Los centros del vómito y de la salivación se localizan en estrecha proximidad en el bulbo raquídeo.
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HIPERASALIVACIÓN E HIPOSALIVACIÓN
• El síndrome de Sjögren es una enfermedad autoinmunitaria crónica que afecta la secreción salival, sobre todo
en mujeres.
• Las pacientes generan anticuerpos que reaccionan contra sus glándulas salivales y causan pérdida del intercambio de Cl−-HCO3.
• Los síntomas incluyen boca seca, pérdida del sentido del gusto y dificultad para el habla y la deglución.
• No hay tratamiento específico disponible
• La disminución de la salivación en la enfermedad por reflujo gastroesofágico (GERD) aminora la capacidad
de neutralización de la saliva, que da lugar a esofagitis. El tabaquismo contribuye a la hiposalivación.
• Ocurre salivación excesiva por el uso de fármacos anticolinesterasa (neostigmina) e insecticidas (parathion).
III. Deglución
A. La deglución es coordinada por el centro de la deglución en el bulbo raquídeo, que es
estimulado por señales sensoriales desde la boca a través de los pares craneales, V, IX y X.
B. Una vez iniciado el movimiento de alimentos hacia la parte posterior de la boca, la secuencia procede hasta concluir a través de mensajes eferentes a los músculos de la boca,
la faringe y el esófago.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
N
118 USMLE Road Map para Fisiología
1. La fase orofaríngea se caracteriza por el paso de alimentos a la parte posterior de la
boca, la elongación del paladar blando para cerrar la nasofaringe, la detención de
la respiración, la elevación de la epiglotis para obstruir las vías respiratorias, el movimiento ascendente del hueso hioides y la laringe y la relajación del esfínter esofágico
superior.
2. La fase esofágica se caracteriza por una onda peristáltica primaria que impulsa el
bolo hacia el estómago, así como la relajación del esfínter esofágico inferior (LES),
que permite al alimento ingresar al estómago. Una segunda onda peristáltica elimina
el material residual que se quedó atrás.
C. El LES constituye una barrera contra el reflujo del contenido gástrico hacia el esófago y, por tanto, en estado de reposo mantiene una presión mayor que la gástrica.
1. Los alimentos que disminuyen la presión de LES incluyen chocolate, menta y alcohol; las comidas ricas en proteínas aumentan la presión de LES.
2. Son hormonas importantes que aminoran la presión de LES la progesterona, una
hormona esteroide sexual femenina presente en cifras más altas durante el embarazo
y en la fase lútea del ciclo menstrual, la CCK, un péptido gastrointestinal secretado
por el intestino delgado en respuesta a la grasa y las proteínas de los alimentos.
3. La contracción y relajación de LES es mediada por neurotransmisores: acetilcolina, que causa su contracción, VIP y óxido nítrico (NO), que producen su relajación.
4. Así, la inervación parasimpática de LES es tanto excitatoria (por secreción de acetilcolina), como inhibitoria (por secreción de VIP y NO).
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DISFUNCIÓN MOTORA ESOFÁGICA
• La GERD es causada por una barrera gastroesofágica defectuosa (que disminuye la presión de LES) y mecanismos de depuración ineficaces (p. ej., ondas peristálticas secundarias ineficaces).
– El reflujo de ácido en forma crónica daña la mucosa y causa su inflamación (esofagitis) y, en un momento
dado, produce la sustitución del epitelio cilíndrico por epitelio escamoso o plano estratificado (esófago de Barret), un trastorno precanceroso.
– Las modificaciones del estilo de vida que pueden evitar el daño incluyen la elevación de la cabecera de la cama,
la pérdida del exceso de peso y la evitación de alimentos que disminuyen la presión de LES.
– Los medicamentos incluyen antiácidos, para neutralizar el ácido gástrico, y bloqueadores del receptor de histamina (H2 ), para disminuir la secreción de ácido, los inhibidores de la bomba de protones, para interrumpir la
secreción de ácido, y los fármacos parasimpaticomiméticos, que aumentan la presión de LES (p. ej., metacolina).
• La acalasia es una enfermedad en la que el LES no se relaja y hay ausencia de peristaltismo esofágico. Se caracteriza por la presencia de dolor al ingerir alimentos o bebidas.
– Aunque se desconoce su causa exacta, se cree que los síntomas se deben a una ausencia de neuronas inhibidoras en el plexo esofágico intrínseco.
– El tratamiento más eficaz de este trastorno implica dilatación neumática, en la que el aire a presión elevada
distiende el músculo de LES constreñido para inducir su relajación.
– Se puede recurrir a la intervención farmacológica, constituida por anticolinérgicos, nitratos y bloqueadores de
los conductos del calcio, para relajar el LES.
– También se usa la esofagomiotomía u operación de Heller, un procedimiento quirúrgico en el que se corta el
músculo longitudinal para inducir su relajación.
IV. Función motora gástrica
A. Patrón motriz de los alimentos
1. Después de una comida, las ondas peristálticas se dirigen al antro y el esfínter pilórico, con propulsión lenta de la mezcla de alimentos y ácido gástrico hacia el duodeno.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
N
Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 119
a. El peristaltismo es controlado por una onda de despolarización parcial conocida
como ritmo eléctrico básico (BER) o de onda lenta.
b. El BER se inicia en un grupo de células marcapasos en la curvatura gástrica
mayor y se dirige hacia el píloro sobre la capa muscular externa longitudinal.
(1) El BER pudiese o no acompañarse de una contracción del músculo circular
subyacente.
(2) Por ejemplo, cuando se activan las fibras vagales por distensión del estómago,
las células musculares circulares se despolarizan lo suficiente para alcanzar un
umbral, de manera que se presenten potenciales de acción y contracción.
(3) Ocurren contracciones del músculo circular en conjunción con la onda de
despolarización inducida por BER que se dirige al antro.
(4) Se presentan ondas gástricas sólo cuando las despolarizaciones de BER alcanzan el umbral de acción para la descarga del potencial.
(5) Una combinación de estímulos de distensión, neurales (vagales) y humorales
(gastrina) determina un que BER alcance el umbral.
2. Las tres principales actividades motoras del estómago después de que recibe alimentos incluyen relajación receptiva, mezclado y vaciamiento.
a. Con cada deglución, la porción proximal del estómago se distiende para recibir
alimentos provenientes del esófago, lo que implica sólo un pequeño aumento de
la presión intragástrica (relajación receptiva).
b. La relajación receptiva de la porción proximal del estómago es un reflejo de mediación vagal.
c. La porción distal del estómago tritura y mezcla los alimentos para disminuir el
tamaño del bolo, de manera que pueda trasladarse hacia el intestino delgado a
través del esfínter pilórico.
d. Las contracciones musculares del antro controlan la cantidad de alimento que sale
del estómago, para no sobrecargar la capacidad digestiva del intestino delgado.
e. La cantidad de quimo (material semilíquido producido por la digestión gástrica
de los alimentos) que se produce depende de la fortaleza de la onda peristáltica y
del gradiente de presión entre el antro y el duodeno.
f. El píloro limita el tamaño de las partículas que se vacían y actúa para prevenir el
reflujo de contenido duodenal hacia el estómago.
g. El volumen y la composición del contenido del estómago (es decir, osmolaridad,
pH y contenido calórico) influyen en el vaciamiento gástrico.
B. Patrón motor en ayuno: complejo motor de traslado (MMC)
1. El MMC es el patrón de un estado de ayuno o interdigestivo, que se divide en
tres fases (fig. 5-3).
2. El MMC transporta el contenido gástrico a través del intestino hacia la válvula
ileocecal durante el ayuno nocturno.
3. El MMC realiza una función de barrido, al dirigir ácido gástrico al ileon para prevenir el sobrecrecimiento bacteriano en el intestino.
4. El péptido regulador GI, motilina, se vincula con el inicio del MMC en el estómago.
5. La ingestión de alimentos interrumpe la actividad del MMC por motivos desconocidos.
C. Control del vaciamiento gástrico
1. Volumen: el vaciamiento de líquidos isotónicos no calóricos es proporcional al volumen o distensión del estómago.
2. Osmolaridad: el líquido hipertónico e hipotónico se vacía más lentamente que el
isotónico, tal vez por factores neurales y hormonales.
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N
120 USMLE Road Map para Fisiología
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I
II
III
Fase MMC
Duración (min)
% de ondas lentas
con espigas
45–60
30–45
5–10
0
50
100
Actividad
mioeléctrica (mV)
Amplitud
de la contracción
(mmHg)
Tiempo
Figura 5-3. El patrón motor en ayuno tiene tres fases, ilustradas por el
complejo motor de traslado (MMC). La fase I es un período de quietud
que dura de 45 a 60 min. En la fase II, que dura de 30 a 45 min, 50% de
las ondas lentas se vincula con contracciones. En la fase III, 100% de las
ondas lentas se vincula con contracciones fuertes. Aunque esta fase dura
sólo 5 a 10 min, el material gástrico se mueve grandes distancias.
3.
4.
5.
6.
pH: a menor pH el vaciamiento es más lento.
Contenido calórico: el duodeno regula el aporte de calorías.
Tamaño de las partículas: las partículas grandes disminuyen la tasa de vaciamiento.
Presión intragástrica: ante peristaltismo antral y presión intragástrica mayores hay
un vaciamiento más rápido.
7. Resistencia del esfínter pilórico: una mayor resistencia hace más lento el vaciamiento y viceversa.
8. Presión duodenal: el aumento de la presión duodenal hace más lento el vaciamiento y viceversa.
9. Retroalimentación negativa: el control de vaciamiento es mediado por factores
neurales y humorales activados por los nutrientes.
DISFUNCIÓN MOTORA GÁSTRICA
• La disfunción más frecuente es la gastroparesia, un retraso del vaciamiento gástrico en ausencia de absorción
mecánica.
– Un antecedente prolongado de diabetes relacionado con neuropatía periférica puede causar gastroparesia en
el individuo afectado.
– El fracaso en la generación de suficiente fuerza para vaciar el estómago puede ser secundario a diversos trastornos, como avance anormal de onda lenta o pérdida de la inervación extrínseca (p. ej., por vagotomía).
– La causa más frecuente de retraso del vaciamiento gástrico en adultos es la obstrucción del píloro por cicatrización y edema en quienes presentan enfermedad ulceropéptica.
• Los trastornos vinculados con vaciamiento gástrico rápido a menudo se relacionan con procedimientos quirúrgicos, como la vagotomía o la resección pilórica.
– La incompetencia del esfínter pilórico permite un paso muy rápido de material hipertónico al intestino delgado
y da lugar al síndrome de vaciamiento.
– La vagotomía causa pérdida de la distensibilidad gástrica y aumento de la velocidad de vaciamiento de líquidos.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
N
Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 121
– Los pacientes con úlceras duodenales tienen un vaciamiento gástrico rápido, que pudiese deberse a la pérdida
de los mecanismos de control por retroalimentación negativa duodenal.
V. Secreción gástrica
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A. La mucosa gástrica tiene dos divisiones principales: la oxíntica o parietal glandular y la
glandular pilórica.
B. La mucosa glandular oxíntica (parietal) constituye 85% de la región glandular total.
1. Las células parietales secretan ácido clorhídrico y factor intrínseco (requerido para
la absorción intestinal de la vitamina B12).
a. Una bomba de H+-K+ se encarga de la secreción de ácido por las células parietales
gástricas.
2. Las células principales (pépticas) secretan múltiples pepsinógenos, que se convierten en pepsinas por el pH bajo de la superficie gástrica e inician la digestión de proteínas.
a. Las células principales son estimuladas por las vías de cAMP (secretina) y Ca2+
(ACh-gastrina, CCK).
3. Las células similares a las enterocromafines (ECL) producen histamina, que junto
con la acetilcolina y la gastrina estimulan a las células parietales para secretar ácido.
4. Las células mucosas de la superficie glandular gástrica secretan moco, que lubrica y
protege a la mucosa gástrica por su elevado contenido de HCO3−.
a. Las células superficiales son estimuladas por la acetilcolina, ácidos y prostaglandinas para secretar moco.
5. Las células mucosas del cuello glandular secretan moco y sirven como células
madre para otras células glandulares.
C. Con tasas crecientes de secreción de jugos gástricos, el [H+] aumenta y el [Na+] disminuye.
D. La mucosa glandular pilórica secreta moco y péptidos reguladores GI.
1. Las células mucosas de las regiones superficial y del cuello glandular secretan moco,
que tiene función de protección.
2. Las células G secretan gastrina, un estimulante importante de la secreción de ácido
y pepsinógeno, así como del crecimiento de la mucosa.
3. Las células D secretan somatostatina, un péptido inhibidor universal, que reduce la
secreción gástrica.
E. La barrera mucosa gástrica puede alterarse por la presencia de diversas sustancias (cuadro 5-1).
1. La mucosa gástrica normal es impermeable a H+, lo que previene lesiones.
Cuadro 5-1. Agentes que se sabe alteran la barrera de la mucosa gástrica.
Agentes
Ejemplos
Ácidos débiles
Ácido acetilsalicílico
Alcoholes
Etanol
Fármacos antiinflamatorios no esteroides
Indometacina
Detergentes
Sales biliares
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122 USMLE Road Map para Fisiología
2. La permeabilidad de esa barrera es aumentada por los salicilatos, el etanol y los ácidos
biliares. Como resultado, el ácido se difunde de regreso a la mucosa gástrica y causa:
a. Dolor por estimulación de la movilidad.
b. Estimulación de la secreción de pepsinógeno inducida por el ácido.
c. Secreción de histamina inducida por ácido, que estimula su mayor secreción.
d. Aumento de la permeabilidad capilar y vasodilatación (causados por la histamina
de liberación local), que llevan al edema de la mucosa.
e. Hemorragia desde los vasos dilatados, que va desde la superficial hasta la exanguinante.
f. En presencia de una lesión grave, las células inflamatorias liberan varios agentes,
como leucotrienos y tromboxanos, que producen isquemia y daño hístico.
F. Hay tres principales estimulantes de la secreción ácida que actúan a través de Ca2+/
diacilglicerol o cAMP (fig. 5-4):
1. La acetilcolina liberada por fibras vagales eferentes difusas se une a los receptores
muscarínicos en las células parietales.
2. La gastrina interactúa con los receptores CCKB en las células parietales.
3. La histamina, liberada por células ECL en el fondo gástrico y por células cebadas en
el antro, se une a los receptores H2 en la superficie de las células parietales.
a. La histamina potencia la respuesta de la célula parietal a la acetilcolina y gastrina, interacción que lleva a una respuesta mayor que la suma de las de cada agente aislado.
b. Esa potenciación provee la base de acción de los fármacos que bloquean el receptor H2 (p. ej., cimetidina), lo que inhibe la secreción de ácido.
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1
En la vía directa, la acetilcolina, gastrina e
histamina estimulan a la célula parietal y
desencadenan la secreción de H+ hacia la luz
2
En la vía indirecta la acetilcolina y la gastrina también
estimulan la célula ECL, lo que resulta en la secreción de
histamina, que entonces actúa sobre las células parietales
ACh
Desde el nervio vago
Células
parietales
ENS
ACh
M3 (receptores
de ACh)
Histamina
+
K+
H+
H+
+
H2 (receptor de histamina)
+
CCKB (receptores
de gastrina)
Luz
del antro
Célula ECL
Gastrina
Espacio intersticial
Figura 5-4. Las acciones directas e indirectas de los tres secretagogos ácidos: acetilcolina, gastrina e
histamina. ACh, acetilcolina; CCKB colecistocinina B; ECL, cuasienterocromafin; ENS, sistema nervioso entérico.
(Reimpreso de Boron y Boulpaep: Medical Physiology, Figure 41-5, © 2003, con autorización de Elsevier, Inc.)
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 123
Cuadro 5-2. Mecanismos de inhibición de la secreción de ácido gástrico.
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Inhibe la secreción
Región
Estímulo
Mediación
Antro
Ácido
Somatostatina
+
Duodeno
Ácido
Secretina
+
Duodeno y yeyuno
de gastrina
Inhibe directamente
la secreción de ácido
+
Reflejo nervioso
+
Soluciones
hiperosmóticas
Enterogastrona
no identificada
+
Ácidos grasos
GIP
+
+
G. Los siguientes mecanismos llevan a la inhibición de la secreción (cuadro 5-2):
1. La somatostatina, secretada por células del antro gástrico cuando el pH de la luz
alcanza cifras menores de 2.0, inhibe la secreción adicional de gastrina y actúa como
mecanismo principal de inhibición de la secreción de ácido.
2. La secretina, liberada a la circulación por las células S en el duodeno, actúa sobre las
células parietales para inhibir la secreción de ácido.
3. Se cree que la prostaglandina E2 inhibe la secreción de ácido al bloquear la estimulación de las células parietales por la histamina.
H. Las tres fases de secreción de ácido vinculadas con la ingestión de alimentos son: cefálica, gástrica e intestinal (cuadro 5-3).
Cuadro 5-3. Fases de la secreción gástrica.
Porcentaje de la
secreción total
Fase
Estimulante
Vía
Mediador
Cefálica
Vista, olfato y sabor
de alimentos
Vagovagal directapéptido secretor
de gastrina
Acetilcolina
>30
Gástrica
• Distensión
• Aminoácidos
• Productos de digestión
de proteínas
Vagovagal
Intramural
Estimulación de
células G
Gastrina
>50
Intestinal
• Distensión
• Productos de digestión
de proteínas
Aminoácidos
en sangre
Gastrina
5-10
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124 USMLE Road Map para Fisiología
DISFUNCIÓN SECRETORA GÁSTRICA
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• Hipersecreción: fisiopatología vinculada.
– La úlcera duodenal se relaciona con infección por Helicobacter pylori, que lleva a una mayor secreción de
ácido gástrico. La hipersecreción de ácido causa metaplasia de células gástricas en el duodeno, colonizadas por
H. pylori, lo que lleva a la formación de una úlcera duodenal. La cifra plasmática de gastrina es normal o apenas
ligeramente elevada.
– El síndrome de Zollinger-Ellison (gastrónoma) implica un tumor secretor de gastrina en el páncreas o el
intestino que produce cifras elevadas de gastrina circulante y lleva a un grado elevado de secreción de ácido
gástrico y una úlcera péptica resultante.
• Hiposecreción: fisiopatología vinculada.
– En la enfermedad ulcerosa gástrica, el reflujo de bilis y enzimas pancreáticas desde el duodeno causa úlcera
gástrica.
– En la anemia perniciosa, la falta de secreción del factor intrínseco produce deficiencia de vitamina B12, que
lleva a una insuficiente maduración de eritrocitos y anemia microcítica.
– Ese trastorno suele vincularse con atrofia gástrica, aclorhidria y cifras elevadas de gastrina, que se observan a menudo en el anciano. Así, la secreción del factor intrínseco por las células parietales convierte al estómago en un órgano indispensable para la vida.
VI. Movilidad del intestino delgado
A. El intestino delgado es el principal sitio de digestión y absorción de alimentos y se
divide en tres secciones: duodeno, yeyuno e ileon (fig. 5-5).
1. Noventa y cinco por ciento de los nutrientes por lo general ya se ha absorbido para
el momento que el alimento alcanza el yeyuno distal.
2. El resto del intestino se dedica sobre todo a la absorción de agua y electrólitos.
3. El intestino delgado completo tiene capacidad de absorción de nutrientes, lo que
constituye una reserva funcional para el cuerpo.
4. El ileon tiene mecanismos de absorción específicos para cobalamina (B12) y ácidos
biliares.
5. El tiempo de tránsito del quimo por el intestino delgado es de 2 a 4 h.
Duodeno
Yeyuno
FUNCIÓN
Duodeno
Secreción
CCK,
secreción,
GIP, HCO3–
Digestión
Digestión intraluminal y superficial
Absorción
Motilidad
Fe
Yeyuno
Ileon
PYY,
HCO3–
Ácidos
Iones,
biliares
nutrientes,
Vitamina B12
H2O
Segmentación (fase digestiva)
Peristaltismo (fase interdigestiva)
Ileon
Figura 5-5. Divisiones funcionales del intestino delgado.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 125
B. La digestión y la absorción de alimentos dependen de una conducta contráctil normal
del intestino delgado.
1. Las ondas lentas intestinales determinan la frecuencia y los patrones de contracción
(fig. 5-6).
2. La frecuencia de ondas lentas es máxima en la porción proximal del intestino delgado (12/minuto).
3. Hay un decremento gradual en la frecuencia desde el duodeno (12/minuto) hasta el
ileon (8/minuto).
4. Los patrones de motilidad difieren dependiendo de la presencia o no de alimentos.
5. Las actividades motoras vinculadas con las contracciones en presencia de alimentos
son segmentación (mezcla) y peristaltismo (propulsión) (fig. 5-7).
a. En el intestino delgado, la contracción del músculo liso circular produce eliminación temporal de los efectos inhibidores del sistema nervioso entérico.
b. El momento de aparición de las contracciones es determinado por la despolarización de ondas lentas.
c. La segmentación se caracteriza por contracciones aisladas que mueven el quimo
en ambas direcciones y constituye el tipo más frecuente de contracción intestinal.
d. La segmentación aumenta la exposición del quimo a las enzimas y su contacto
con las células de absorción.
e. El peristaltismo no se considera un componente importante del tránsito intestinal porque impulsa el quimo sólo unos cuantos centímetros cada vez.
6. En la actividad motora en ayuno, el propósito del MMC es mantener el intestino
delgado limpio de bacterias, residuos indigestibles de comidas, células descamadas y
secreciones.
a. La inhibición de la actividad motora intestinal en la rata (con morfina) lleva al
sobrecrecimiento bacteriano en el ileon en 6 h.
b. Cuando se lesiona un segmento intestinal, genera MMC espontáneos a una velocidad mayor que el intestino íntegro.
c. No todo MMC avanza hasta alcanzar el ileon terminal.
Frecuencia de ondas lentas
(ciclos/min)
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12
11
10
9
8
Duodeno
Píloro
Yeyuno
Ileon
Unión
ileocecal
Figura 5-6. La frecuencia de ondas lentas disminuye
en forma gradual del duodeno al ileon.
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126 USMLE Road Map para Fisiología
A
B Bolo
1cm/min
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c. 12–18 x/min
Figura 5-7. Actividades motoras intestinales. A. Segmentación, B. Peristaltismo.
d. La presencia de alimento interrumpe el MMC interdigestivo e inicia el patrón de
motilidad correspondiente, que es más conducente a la absorción que el correspondiente en ayuno.
e. Aunque se desconocen los mecanismos fisiológicos encargados del cambio del
patrón motriz en ayuno al de presencia de alimentos, la administración de neurotensina, un péptido GI que se libera en presencia de alimentos, se vincula con
inhibición del MMC en seres humanos.
DISFUNCIÓN MOTORA INTESTINAL
• Los síntomas como náusea, vómito, distensión abdominal, cólico, diarrea y estreñimiento pueden ser secundarios a anomalías de movimiento del contenido luminal en el intestino delgado.
• El vómito es un conjunto complejo y coordinado de descargas motoras programadas en el centro del vómito en
el bulbo raquídeo.
– El vómito se inicia por activación directa del centro del vómito o de la zona de descarga de quimiorreceptores,
en el bulbo raquídeo.
– Antes del vómito aparece una actividad de espigas intensas en la porción media del intestino delgado, que se
dirige al píloro a una velocidad de 2 a 3 cm/s.
– El estómago y el esófago están relajados.
– El contenido gástrico se impulsa entonces en forma ascendente al exterior a través de la boca por la contracción forzada de los músculos abdominales (arqueo) y el diafragma.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 127
– Las sustancias químicas en la sangre, como la apomorfina, estimulan el vómito a través de la zona desencadenante por quimiorreceptores.
– Las fibras aferentes del estómago y el intestino pueden estimular directamente el centro del vómito.
– El vómito en proyectil, que es un fenómeno forzado no vinculado con náusea, es producto de estimulación directa del centro del vómito en el bulbo raquídeo.
• El peristaltismo de lucha es anormal en seres humanos pero común en animales que consumen heces.
– Se caracteriza por ondas peristálticas fuertes que mueven el quimo por grandes distancias.
– Causa mala digestión, absorción deficiente y diarrea en seres humanos.
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VII. Páncreas exocrino
A. El páncreas tiene una doble función, con 90% de su masa constituido por células exocrinas y 10% de endocrinas.
B. El conducto pancreático recorre toda la longitud de la glándula y se une con el conducto biliar común antes de desembocar en el duodeno a través de la ampolla de Vater.
C. La unidad funcional del páncreas exocrino consta de células acinares y ductales.
1. Las células acinares se especializan en la síntesis de proteínas y producción de enzimas y las células ductales en el transporte de líquidos y electrólitos y la generación
de una secreción acuosa de HCO3− para neutralizar el ácido gástrico que ingresa al
duodeno.
2. La cantidad de secreción de HCO3− es proporcional a la carga de ácido gástrico que
llega al duodeno por debajo del umbral de pH de 4.5.
D. Durante las fases cefálica y gástrica de la digestión ocurre algo de secreción pancreática
como resultado del reflejos colinérgicos vagovagales y aumento de la gastrina sérica.
E. La fase intestinal de la digestión contribuye con la mayor parte de la estimulación de
la secreción pancreática a través de secretina y CCK.
1. El quimo ácido que ingresa al duodeno causa la secreción de secretina, que estimula
una secreción isotónica de Na HCO3 por las células ductales.
2. El HCO3− en las secreciones neutraliza el ácido del conducto pancreático y así elimina el estímulo para la mayor liberación de secretina.
F. Los productos de digestión de grasas y proteínas que ingresan al duodeno estimulan la secreción de CCK, que promueve la secreción de enzimas pancreáticas.
1. Estas enzimas hidrolizan proteínas, almidones y grasas.
2. Casi 80% de las enzimas pancreáticas producidas son proteolíticas y se liberan en su
proforma, inactiva.
3. El tripsinógeno se convierte en tripsina por acción de la enterocinasa, una enzima
del borde en cepillo de las células. La tripsina convierte después las proenzimas proteolíticas restantes a sus formas activas.
4. La cantidad total de enzimas producidas se secreta. No hay reserva enzimática en el
páncreas.
5. El principal segundo mensajero es Ca2+ para la secreción de enzimas pancreáticas.
G. La secretina y CCK potencian los efectos estimulantes de una sobre la otra.
1. Además, la acetilcolina proveniente de la inervación parasimpática del páncreas potencia los efectos de CCK y secretina. Así, la vagotomía puede disminuir la respuesta
secretora del páncreas por más del 50% ante una comida.
2. La CCK también puede actuar por una vía vagovagal para estimular de manera refleja la secreción pancreática.
3. Varios mecanismos protegen al páncreas de su autodigestión por enzimas proteolíticas.
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128 USMLE Road Map para Fisiología
a. Las enzimas se mantienen dentro de gránulos secretores en el páncreas.
b. La enzima convertidora se localiza lejos del páncreas.
c. El inhibidor de tripsina impide la activación de la enzima dentro del páncreas.
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PANCREATITIS CRÓNICA
• La pancreatitis crónica se vincula más a menudo con el antecedente de abuso prolongado de alcohol.
• No ocurre absorción deficiente hasta que la capacidad de secreción de enzimas pancreáticas disminuye en 90%.
• La menor secreción de enzimas digestivas en la pancreatitis crónica produce digestión deficiente de grasas y
causa una pérdida calórica importante y absorción deficiente, que llevan a una disminución de la captación de
vitamina B12.
• El tratamiento incluye la administración oral de enzimas pancreáticas.
VIII. Secreción biliar
A. La bilis es secretada en forma continua por los canalículos hepáticos y en un momento
dado fluye hacia el duodeno a través del conducto biliar común.
1. La tasa de secreción depende de que haya presencia de alimentos o no.
2. La vesícula biliar es un reservorio de almacenamiento que puede enviar bilis al duodeno para la solubilización de los lípidos de la dieta.
B. La bilis contiene sales biliares, lecitina (un fosfolípido), colesterol, pigmentos biliares
(p. pj., bilirrubina), agua y electrólitos.
C. Los constituyentes biliares están disueltos en una solución alcalina similar al jugo pancreático. La bilis tiene una participación importante en la digestión y absorción de lípidos en el intestino.
D. Los principales ácidos biliares, cólico y quenodesoxicólico, se sintetizan en el hígado
a partir del colesterol. Los ácidos biliares liposolubles se conjugan con lisina o taurina.
E. Puesto que están ionizados a pH neutro, los ácidos biliares conjugados se encuentran
como sales de sodio o potasio y, por tanto, se conocen como sales biliares.
F. Los ácidos biliares secundarios se forman por desconjugación y deshidroxilación de
las sales biliares primarias por las bacterias intestinales, que forman así ácido desoxicólico a partir del ácido cólico y ácido litocólico a partir del quenodesoxicólico.
G. El ácido litocólico es hepatotóxico y normalmente se excreta en las heces.
H. La reserva de ácidos biliares, que bajo condiciones normales es de dimensiones constantes (de casi 2-4 g), corresponde a una masa de ácidos biliares primarios y secundarios.
I. Ocurre absorción de ácidos biliares sobre todo en el ileon, donde hay un mecanismo
de transporte activo. Se absorbe casi 95% de la reserva total.
J. La absorción de ácidos biliares en el colon es mínima. Cuando es excesiva, los ácidos
biliares aumentan la secreción en el colon dependiente de la concentración, que lleva a
una diarrea acuosa.
K. Las sales biliares regulan su propia síntesis por retroalimentación negativa desde el intestino.
L. La síntesis de ácidos biliares aumenta con la disminución del retorno de ácidos biliares
al hígado y disminuye con el mayor retorno de éstos.
M. Este reciclado de sales biliares al hígado a través de la circulación porta después de su
resorción por el intestino se llama circulación enteropática de sales biliares (fig. 5-8).
Los ácidos biliares son captados por los hepatocitos desde la sangre, reconjugados y después secretados hacia la bilis. Los ácidos biliares deben recircularse de tres a cinco veces
para la digestión de una comida normal.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
N
Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 129
ZZZULQFRQPHGLFRRUJ
Conjugación
Hígado
Sales biliares Sales biliares
primarias
secundarias
Sales biliares
Circulación
porta
Vesícula biliar
n
Almacenamiento
de bilis 1
Sales Sales
biliares biliares
2
Sales
biliares
Intestino
delgado
3
Ácidos
biliares
4
Ácido
desoxicólico
Ciego
Ácido
litocólico
Ileon
terminal
~500 mg de
ácidos biliares
se pierden
Colon
a diario en
las heces
Figura 5-8. Circulación enterohepátic a. 1 y 2 representan las sales biliares
de origen hepático, que se absorben de manera pasiva hacia la circulación
porta, en tanto 3 y 4 representan ácidos biliares en la luz intestinal sobre
los que actúan las bacterias y son deshidroxilados para formar ácidos
biliares secundarios (p. ej., ácido desoxicólico), que se absorbe de manera
activa en el ileon, y ácido litocólico, que se excreta sobre todo en las heces.
N. La secreción biliar es regulada sobre todo por la CCK, estimulada por los alimentos,
que causa contracción de la vesícula biliar y relajación del esfínter de Oddi.
O. La secretina estimula los conductillos y conductos biliares para secretar un líquido
acuoso rico en HCO3−.
P. Cuando las sales biliares se concentran forman micelas, o grandes agregados moleculares hidrosolubles en el exterior y liposolubles en el interior. Así, proveen un vehículo
para el transporte de materiales liposolubles en el medio acuoso del intestino delgado.
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N
130 USMLE Road Map para Fisiología
Q. Las micelas son vitales para la digestión y absorción de de grasas. El daño o extirpación
de la porción distal del ileon causa deficiencia de sales biliares y lleva a la digestión de
grasas y absorción deficientes.
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COLELITIASIS (CÁLCULOS BILIARES)
• La colelitiasis es un trastorno de la secreción de bilis y eliminación del colesterol.
• Casi todos los cálculos están constituidos por colesterol.
• Los factores epidemiológicos vinculados con la formación de cálculos biliares incluyen la localización geográfica y el grupo étnico (estadounidenses naturales del desierto), la edad (40+), el género (sobre todo mujeres), la
obesidad (+) y la paridad (multíparas).
• La bilis es la única vía de excreción del colesterol en el cuerpo. Cuando la cantidad de colesterol rebasa la concentración de las sales biliares que lo solubilizan, se puede originar precipitación de cálculos de colesterol.
• Así, la bilis litogénica o formadora de cálculos es sobresaturada por colesterol, como resultado de la producción elevada del mismo o por una baja de ácidos biliares.
• Los cálculos biliares a menudo obstruyen los conductos biliares, lo que impide que la bilis regrese al intestino y
cause dolor importante en el cuadrante superior derecho abdominal.
• La estasis biliar causa secuestro de bilis en la vesícula y una obstaculización de la respuesta secretora ante CCK.
• La ultrasonografía abdominal es el principal método diagnóstico de cálculos biliares.
• El tratamiento primario es quirúrgico por colecistectomía laparoscópica. Un nuevo tratamiento no quirúrgico
incluye la administración de sales biliares sintéticas para disolver los cálculos, proceso que puede ser prolongado
y costoso.
IX. Digestión y absorción
A. Intestino delgado: ingreso de nutrientes al cuerpo
1. Todos los nutrientes (carbohidratos, proteínas, grasas, vitaminas y minerales) y la
mayor parte de los líquidos y electrólitos, ingresan al cuerpo a través del intestino
delgado.
2. Su superficie está constituida por pliegues, vellosidades y microvellosidades de la
mucosa, que juntos ocupan una superficie total de 2 millones de centímetros cuadrados.
3. La absorción ocurre en las puntas de las vellosidades; la secreción se presenta en
las criptas de las vellosidades.
4. La cripta es el sitio de nacimiento de nuevas células de la mucosa, que emigran en
forma ascendente por la superficie lateral hacia la punta de la vellosidad.
5. La vida media total de las células de la mucosa es de cuatro a cinco días, después de
lo cual se descaman hacia la luz.
B. Digestión y absorción de carbohidratos
1. Los carbohidratos contribuyen con más del 50% de la ingestión calórica y los almidones son su tipo predominante.
2. La digestión de almidones se inicia en la boca a través de la amilasa salival o ptialina.
La actividad de amilasa salival es inhibida parcialmente por el ácido gástrico (fig. 5-9).
a. La amilasa pancreática hidroliza la mayor parte del almidón con la formación
de disacáridos, trisacáridos y dextrinas límite α y es indispensable para la digestión del almidón.
b. La actividad de disacaridasa de las células del borde en cepillo origina los monosacáridos, glucosa, galactosa y fructosa. Por ejemplo, la sacarasa fragmenta la
sacarosa en glucosa y fructosa, la lactasa convierte la lactosa en glucosa y galactosa.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
N
Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 131
Almidón
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Luz
Amilasa salival
y pancreática
Sacarosa
Glucosa
Fructosa
Sacarasa
Oligómeros
Glucosa
de glucosa
Glucoamilasa
Lactosa
Glucosa
Galactosa
Lactasa
Borde celular
en cepillo
Figura 5-9. Digestión y absorción de carbohidratos.
3. La glucosa y la galactosa se absorben (por transporte activo secundario) a través
de un cotransportador dependiente del sodio, conocido como SGLT 1. Una elevada concentración luminal de sodio facilita la absorción y viceversa.
4. La fructosa ingresa por difusión facilitada a través del transportador 5 de glucosa
(GLUT 5), que no requiere sodio.
5. Todos los monosacáridos son transportados por la GLUT2 fuera del enterocito
hacia los capilares.
6. Excepto por la lactasa, la concentración de disacaridasas es adaptable a la dieta.
7. En condiciones normales, los carbohidratos ya se han absorbido todos para el momento que el quimo alcanza la porción media del yeyuno.
DEFICIENCIA DE LACTASA
• Esta deficiencia ocurre en 70% de los individuos de raza diferente a la blanca y causa hipersensibilidad a la lactosa, que produce distensión, producción de gases y diarrea cuando se ingiere azúcar de leche o lactosa.
• Los síntomas dependen de la carga de lactosa, la presencia de lactasa, el tiempo de tránsito intestinal y la capacidad de las bacterias del colon de fragmentar la lactosa a H2, CO2 y ácidos grasos de cadena corta.
• El consumo de leche suele producir un incremento de 25 mg/100 ml en la glucosa plasmática. Aquellos pacientes
con deficiencia de lactasa tienen menos de 20 mg/100 ml de aumento y presentan síntomas de distensión, cólicos, diarrea, y un aumento de H2 respiratorio.
• Se puede administrar lactasa sintética por vía oral a las personas con deficiencia de la misma para prevenir los
síntomas.
C. Digestión y absorción de proteínas
1. La digestión de proteínas se inicia en el estómago por la acción de la pepsina y requiere la hidrólisis a oligopéptidos o aminoácidos antes de su absorción. (fig. 5-10).
2. Casi toda la digestión de proteínas ocurre en el intestino delgado por acción de
proteasas pancreáticas.
a. Enzimas proteolíticas específicas fragmentan péptidos y oligopéptidos y los convierten en aminoácidos.
3. Los péptidos también son fragmentados por las peptidasas del borde en cepillo de
las células y convertidos en aminoácidos.
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
N
132 USMLE Road Map para Fisiología
Luz
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1
Proteínas
Pepsinas,
proteasas
pancreáticas
Oligopeptidasas
Aminoácidos
y aminoácidos
Peptidasas del
2 borde celular en cepillo
3
+
Dipéptidos
y tripéptidos
Peptidasas
citoplásmicas
citopl?asmicas
Amino?acidos
Aminoácidos
Aminoácidos
Dipéptidos
y tripéptidos
Figura 5-10. Ocurre digestión de proteínas (1) en el estómago
y la luz del intestino, (2) en el borde en cepillo intestinal, y (3)
dentro de las células.
4. Los pequeños péptidos pueden absorberse íntegros en el enterocito, que por sus propiedades intracelulares los hidroliza en aminoácidos libres, que ingresan a la circulación.
5. La absorción de proteínas completas ocurre sobre todo en el período neonatal.
6. Los aminoácidos libres en la luz intestinal se absorben por medio de un transporte
activo secundario dependiente del sodio.
7. Hay varios sistemas de acarreadores diferentes, dependientes del sodio, para diversos
tipos de aminoácidos.
8. La absorción apical de oligopéptidos ocurre a través del cotransportador H+/oligopéptidos.
9. Algunos aminoácidos se absorben con mayor facilidad como péptidos que en forma
libre.
10. Casi todos los aminoácidos y péptidos se absorben en el yeyuno.
ENTEROPATÍA POR GLUTEN
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Este síndrome es resultado de la hipersensibilidad al gluten de la dieta y también se conoce como esprue celíaco
o enteropatía sensible a gluten.
• Produce aplanamiento de las microvellosidades y absorción deficiente generalizada.
• La función normal retorna si una persona afectada se apega a una dieta sin gluten.
D. Digestión y absorción de grasas
1. Los triglicéridos son los lípidos más abundantes en la dieta.
2. Hay mecanismos especiales presentes para digerir y absorber grasas, porque son insolubles en agua.
3. La digestión de grasas se inicia en el estómago, donde se emulsionan, casi 30% se
digiere por lipasas linguales o gástricas.
4. La mayor parte de la digestión y absorción de lípidos ocurre en el intestino delgado, donde las micelas biliares emulsionan la grasa y las lipasas pancreáticas la digieren.
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 133
Monoglicéridos
glicerol
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Triglicéridos
Lipasa
pancreática
Ácidos grasos libres
Hígado
Sales biliares
conjugadas
Ileon
Enterocito
Micela
Proteína, colesterol
Fosfolípidos
Quilomicrones
Resíntesis
de triglicéridos
Linfáticos
Capilar
Figura 5-11. Digestión y absorción de grasas. Los triglicéridos
deben digerirse y después absorberse y resintetizarse, en
tanto el glicerol no tiene que digerirse y puede moverse
directamente a los capilares. Los quilomicrones son grandes
gotas de grasa muy voluminosas para los capilares y, por tanto,
deben ingresar a los conductos linfáticos.
5. Los principales productos de la digestión de triglicéridos son los monoglicéridos y
ácidos grasos libres (FFA) (fig. 5-11).
6. La adherencia de la lipasa pancreática a la emulsión requiere colipasa, un polipéptido
secretado por el páncreas, que permite a la lipasa unirse a los triglicéridos e hidrolizarlos hasta formar monoglicéridos y FFA.
7. Los productos de la digestión de grasas se solubilizan por su incorporación en micelas mixtas, compuestas por sales biliares, monoglicéridos, FFA, fosfolípidos, colesterol y vitaminas liposolubles.
8. Las micelas se difunden por la capa sin agitación y cruzan el borde en cepillo del enterocito intestinal.
9. Los lípidos digeridos se liberan de las micelas y después se difunden a las células de
la mucosa. Las sales biliares se reabsorben después desde el ileon por un transporte
activo secundario dependiente del sodio.
10. Una vez dentro del enterocito, los monoglicéridos y FFA absorbidos dan lugar a la
nueva síntesis de triglicéridos y, junto con los esteres de colesterol, se ensamblan en
gotas grasas conocidas como quilomicrones.
11. Después de que se agrega una capa de proteínas y fosfolípidos, los quilomicrones
pasan a través de la membrana basolateral e ingresan a la circulación linfática durante la alimentación.
a. En presencia de ayuno el intestino secreta lipoproteínas de muy baja densidad.
12. Los ácidos grasos de cadena corta y media son más hidrosolubles y pueden pasar por
difusión simple hacia la circulación porta, sin digestión.
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N
134 USMLE Road Map para Fisiología
ABSORCIÓN DEFICIENTE DE GRASAS
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CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La absorción deficiente de grasas, más frecuente que la de carbohidratos o proteínas, suele ser secundaria a insuficiencia pancreática o deficiencia de sales biliares.
• Produce esteatorrea o heces grasosas, voluminosas y fétidas, lo que lleva a deficiencias calóricas y de vitaminas
liposolubles significativas.
• La administración de ácidos grasos sintéticos de cadena corta e intermedia, que no requieren digestión, puede
aliviar las deficiencias calóricas y vitamínicas resultantes de la insuficiencia pancreática y biliar.
E. Absorción de líquidos y electrólitos
1. Los adultos toman casi 2 L de líquidos por día y otros siete se agregan al GI a través
de las secreciones.
2. De los 9 L diarios que ingresan al tubo GI, sólo a 100 a 200 ml se excretan en las
heces.
3. La mayor parte de los líquidos se absorbe en el intestino delgado, aunque tanto
éste como el intestino grueso absorben líquidos y la absorción de agua es más eficaz
en el colon.
4. Toda resorción de agua en el intestino es pasiva y secundaria al movimiento de solutos, que pueden ser electrólitos, como el sodio, o no electrólitos, como la glucosa.
5. El agua absorbida en el intestino está disponible después para las secreciones que se
agregan a la siguiente comida, así como para sustituir los líquidos perdidos por micción, perspiración y respiración.
6. El sodio se transporta de la luz intestinal al espacio intercelular lateral, donde se crea
un gradiente osmótico que hace que el agua fluya hacia el espacio intercelular. El
flujo de agua aumenta la presión hidrostática en el espacio intercelular, lo que hace
que el líquido fluya hacia el espacio intersticial y la sangre.
7. El cotransporte de Na/glucosa y Na/aminoácidos desde la luz intestinal hacia los
enterocitos estimula la absorción de agua.
8. Se absorbe Na+ por diversos mecanismos: difusión pasiva a través de conductos del sodio
(en el colon), cotransporte con solutos, cotransporte con Cl− e intercambio con H+.
9. Una vez en la célula intestinal, el Na+ se transporta en forma activa a través de la
membrana mediante la Na+/K+-ATPasa.
10. El intercambio paralelo Na-H y Cl-HCO3 en el ileon y el colon proximal constituye
el principal mecanismo de absorción de Na+ y Cl− durante el período interdigestivo.
11. Los conductos de Na+ epiteliales constituyen el mecanismo primario de absorción
de sodio en el colon distal.
12. Ocurre secreción de Cl− en las criptas del intestino delgado y grueso.
13. Casi todo el K+ se absorbe de manera pasiva a través de arrastre de solventes, excepto
por la absorción activa por acción de la bomba H-K en el recto.
14. Se secreta activamente K+ en el colon y el recto en respuesta a la aldosterona y cAMP.
Así, la diarrea crónica puede llevar a una hipopotasiemia significativa.
15. Así, el intestino delgado secreta HCO3− mientras el colon secreta tanto HCO3− como K+.
CÓLERA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La epidemia de cólera continúa siendo una causa importante de muerte en todo el mundo.
• La toxina del cólera estimula de manera irreversible la bomba de Cl− dependiente de cAMP en las células intestinales y resulta en una diarrea acuosa masiva rica en Cl−.
• La muerte ocurre por deshidratación extrema y desequilibrio electrolítico.
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N
Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 135
• El tratamiento incluye hidratación y reposición de electrólitos que ahora se puede hacer con fórmulas similares
a las bebidas deportivas, que promueven una rápida absorción de agua y electrólitos. Esas soluciones contienen
glucosa y fructosa, además de Na+ y K+, que establecen un gradiente osmótico en los enterocitos y un gradiente
hidrostático para mover con rapidez más líquido y electrólitos hacia la sangre
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F. Absorción de vitamina B12 (cobalamina)
1. La cobalamina (CBL) se une a las proteínas en los alimentos.
2. El ácido gástrico y la pepsina liberan CBL de las proteínas de la dieta.
3. Las glándulas salivales y gástricas secretan haptocorrina, que se une a CBL.
4. Las células parietales gástricas secretan el factor intrínseco (IF).
5. Las enzimas proteolíticas pancreáticas fragmentan la haptocorrina unida a CBL.
6. Se forma el complejo IF-CBL.
7. Las células del ileon absorben el complejo IF-CBL.
8. La atrofia de la mucosa gástrica causa deficiencia de IF y de la secreción de ácido, lo
que produce deficiencia de CBL.
9. La deficiencia de vitamina B12 produce anemia perniciosa, que se caracteriza por
glositis y neuropatía.
10. La administración parenteral de CBL revierte e impide las manifestaciones de la
anemia perniciosa.
G. Absorción de hierro y calcio
1. La absorción activa de Ca2+ ocurre en el duodeno y es regulada sobre todo por
la vitamina D3, o 1,25 dihidroxicolecalciferol, que estimula la síntesis de la proteína de unión de Ca2+ en los enterocitos.
2. Se absorbe Ca2+ por difusión pasiva a través del intestino delgado y es regulada por
la vitamina D.
3. El transporte activo de Ca2+ a través de la membrana basolateral por la bomba de
Ca2+ y el intercambiador de Na-Ca también es regulado por la vitamina D3.
4. La hormona paratiroidea activa la vitamina D para formar la D3 en el riñón, que
resulta en una mayor conversión cuando las cifras de Ca2+ son bajas.
5. La absorción deficiente de grasas por deficiencia pancreática o biliar lleva a una menor
absorción de vitamina D, que en forma subsiguiente reduce la absorción de Ca2+.
6. Ocurre absorción de hierro sobre todo en el duodeno y tiene regulación estrecha
con base en las necesidades corporales.
7. El hierro heme y no heme se absorbe por diferentes mecanismos celulares.
a. El hierro heme se absorbe con mayor eficacia que el no heme.
8. El hierro no heme se une al transportador de cationes divalentes en el borde en cepillo de la membrana celular, que cotransporta Fe2+ y H+ al interior de la célula.
9. El hierro heme de mioglobina y hemoglobina se absorbe por endocitosis o una proteína del borde en cepillo y después es fragmentado por la oxidasa de heme para
liberar Fe3+ libre, que se convierte en Fe2+, y después se maneja de la misma forma
que el hierro no heme.
10. Si la necesidad es mucha, el hierro se transfiere con rapidez hacia la sangre para ser
transportado por una proteína llamada transferrina.
11. Si la necesidad es escasa, el hierro se une a la apoferritina para formar ferritina, su
forma de almacenamiento.
12. Después de una hemorragia se requieren de cuatro a cinco días antes de que se absorba más hierro, porque las células intestinales cargadas del metal deben descamarse
y nuevas células emigrar a las puntas de las vellosidades para ajustarse a la nueva
necesidad de hierro.
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N
136 USMLE Road Map para Fisiología
13. El ácido ascórbico reduce el hierro no heme de la forma férrica (Fe3+) a la ferrosa (Fe2+)
para aumentar su absorción, mientras los taninos del té forman complejos insolubles
de hierro y disminuyen su absorción.
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X. Movilidad de colon y recto
A. El colon conserva agua y electrólitos y participa en la formación, almacenamiento y
eliminación periódica de materiales indigestibles.
1. Las haustras o saculaciones del colon son producto del rearreglo anatómico del
músculo longitudinal, que se concentra en tres haces, o tenias del colon, en lugar de
la hoja sólida de la parte superior del tubo GI.
2. No hay haustras en la parte inferior del colon o recto, porque el músculo longitudinal vuelve a formar una capa uniforme.
3. Si bien el tránsito de alimentos a través del estómago y el intestino delgado se mide
en horas, el correspondiente en el colon se mide en días.
4. La mayor parte del mezclado y el retraso en el tránsito ocurre en el hemicolon derecho.
5. La frecuencia de las ondas lentas en el colon aumenta en sentido de proximal a distal, a diferencia de la del intestino delgado.
B. Ocurren contracciones segmentarias haustrales en 90% de las ocasiones, impulsando
el contenido con lentitud hacia delante y atrás para incrementar la absorción de agua y
electrólitos.
1. En 10% de las ocasiones ocurre segmentación de haustras múltiples, donde varias
de ellas se contraen juntas y mueven el contenido por una distancia corta.
2. Se presentan movimientos masivos por lo general después de la primera comida del
día y mueven más material a larga distancia, a menudo con estimulación de la urgencia de defecar. Los movimientos masivos se vinculan con el reflejo gastrocólico,
iniciado por distensión del estómago por los alimentos, y el reflejo ortocólico, estimulado por la adopción de la bipedestación después de estar acostado por la noche.
C. La urgencia defecatoria es estimulada por la distensión de la región del rectosigmoides, que despierta el reflejo rectoesfintérico, o relajación del esfínter anal interno y la
contracción voluntaria del esfínter anal externo.
1. Si la defecación no es socialmente apropiada, tanto el esfínter externo como el interno se contraen y se presenta un reflejo de relajación adaptativo, o disminución
de la sensibilidad a la distensión de la pared rectal.
2. Los mecanorreceptores en la pared rectal pueden discriminar entre sólidos, líquidos y
gases, capacidad que se pierde en personas con colitis ulcerativa por daño de la mucosa.
3. Si la defecación es socialmente apropiada, los esfínteres anales interno y externo se relajan y se realiza la maniobra de Valsalva o espiración forzada contra una glotis cerrada.
D. La actividad contráctil del colon es inhibida por el sistema nervioso entérico, como
en el intestino delgado.
1. La estimulación de la inervación parasimpática aumenta la contracción del colon.
2. La estimulación de los nervios simpáticos del colon suprime la motilidad.
3. El quimo grasoso en el ileon o el colon da lugar a la secreción de péptido YY, que
inhibe la motilidad de colon y estómago, así como las secreciones gástrica y pancreática.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
DISFUNCIÓN DEL COLON
• Ocurre diarrea cuando el volumen de líquido que llega al colon rebasa su capacidad de absorción y da lugar
a un contenido de agua de las heces mayor de 500 ml.
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 137
– La diarrea es producto de una menor absorción de líquidos y electrólitos o de su mayor secreción.
– Los fármacos antidiarreicos actúan al aumentar la absorción de líquidos o disminuir su secreción.
• La enfermedad de Hirschprung (aganglionosis o megacolon) es una ausencia congénita del plexo entérico en el colon distal.
– En ausencia de neuronas inhibidoras, el tono del colon aumenta y da lugar a un estreñimiento prolongado.
– La zona por arriba del segmento contraído presenta dilatación notoria y causa megacolon.
– El tratamiento incluye la exéresis del segmento crónicamente contraído y la unión de los segmentos restantes
normales.
– Las personas con acalasia a menudo tienen megacolon.
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PROBLEMAS CLÍNICOS
Una mujer de 25 años con antecedente de diabetes mellitus de tipo 1 (es decir, deficiencia de insulina) manifiesta desde los 15 años estreñimiento prolongado, distensión abdominal y agruras intensas. Un estudio del tubo GI con bario y la exploración del intestino delgado muestran un estómago
dilatado, pero sin datos de obstrucción de la salida del órgano. El colon está lleno de heces.
1. ¿Cuál de las siguientes frases acerca de este caso es correcta?
A. Los síntomas se deben a la ausencia congénita de neuronas inhibidoras en el estómago
B. El tratamiento ideal es una dieta rica en fibra con suplemento de laxantes
C. Los síntomas se deben a un retraso del vaciamiento gástrico vinculado con neuropatía
diabética
D. Las pruebas diagnósticas señalan una enfermedad ulceropéptica
E. La mejor opción para aliviar los síntomas es la cirugía gástrica
2. ¿Cuál de los siguientes aspectos hace más lento el vaciamiento gástrico?
A. Grasa en el duodeno
B. Almidón en el duodeno
C. Proteína en el duodeno
D. pH alto en el quimo duodenal
E. NaCl isotónico en el duodeno
Un pintor de 50 años de edad manifiesta antecedente de dolor epigástrico intenso, cansancio y
diarrea oleosa fétida. Aunque su apetito ha sido bueno y ha ingerido una dieta bien equilibrada,
perdió 9 kg en los últimos cinco meses. Admite haber abusado del alcohol en los fines de semana
durante más de 20 años. A su ingreso al hospital su amilasa sérica (25 UI/L; normal 30-110 UI/L)
y la concentración de lipasa (20 UI/L; normal 23-100 IU/L) estaban disminuidas y el análisis de
heces mostró una concentración de triglicéridos de 18 g (normal <7 g) y fibras de carne no digeridas. Las cifras de bilirrubina sérica fueron normales y no había datos de ictericia. Una radiografía
de abdomen mostró muchos sitios de depósito de sales de calcio en el páncreas.
3. ¿Qué sugiere la concentración de grasa y la presencia de fibras de carne no digerida en las
heces?
A. Atrofia gástrica
B. Insuficiencia exocrina del páncreas
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N
138 USMLE Road Map para Fisiología
C. Deficiencia de vitamina B12
D. Enfermedad ulceropéptica
E. Tumor secretor de VIP
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Un varón de 60 años tiene antecedente de dos meses de disfagia, o dificultades para la deglución. Los estudios con administración de bario revelan estenosis de la unión gastroesofágica. Los
estudios de manometría del esófago mostraron aumento de la presión en reposo del esfínter gastroesofágico y ausencia de su relajación con la deglución. Además hay ausencia de contracciones
peristálticas progresivas después de la deglución.
4. ¿Qué diagnóstico sugieren estos resultados?
A. GERD
B. Acalasia
C. Enfermedad de Hirschprung
D. Ondas peristálticas secundarias
E. Acedía acuosa
Una mujer de 65 años con antecedente prolongado de enfermedad de Crohn ingresa al hospital
con pérdida importante de peso, debilidad general y diarrea acuosa grave. Ha tenido múltiples
resecciones intestinales, la más reciente con retiro de 150 cm de ileon. Su tratamiento actual está
constituido por suplementos de vitamina B12 y ácido fólico. Un estudio de radiografía con contraste en la región quirúrgica no muestra datos de enfermedad recurrente. El estudio de las heces
es negativo para moco y sangre.
5. ¿Cuál es la causa más probable de su diarrea?
A. Deficiencia de ácido fólico
B. Absorción deficiente de ácidos biliares
C. Tumor secretor de VIP
D. Toxina colérica
E. Enfermedad de Crohn recurrente
Una mujer de 63 años de edad ha sido objeto de gastrectomía total por un carcinoma gástrico.
Después de la operación no recibió suplementos o asesoramiento nutricionales. Cuatro años después ella acude al consultorio de su médico con anemia importante y fatiga extrema.
6. ¿Cuál es la causa más probable de su anemia?
A. Deficiencia de vitamina D
B. Deficiencia de vitamina K
C. Deficiencia de vitamina B12
D. Deficiencia de vitamina A
E. Deficiencia de vitamina E
7. El mucopolisacárido o mucopolipéptido en la secreción gástrica normal que se combina con
la vitamina B12 y la pone a disposición del intestino para su absorción se llama
A. Secretina
B. Factor intrínseco
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Capítulo 5: Fisiología gastrointestinal 139
C. Pancreocimina
D. Factor A antihemofílico
E. Piridoxina
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RESPUESTAS
1. La respuesta es C. Se presenta retraso del vaciamiento de sólidos y líquidos del estómago
(gastroparesia) en 30 a 50% de los pacientes con diabetes. Se cree que el fenómeno se debe
a neuropatía autonómica vagal gástrica. La distensión de la porción caudal del estómago estimula un reflejo excitatorio vagovagal, que favorece el mezclado y después la actividad de
vaciamiento. Con una ausencia congénita de neuronas inhibidoras (opción A) habría una
contracción tónica de la musculatura gástrica con poco llenado o vaciamiento. El tratamiento
con una dieta rica en fibra (opción B) aumentaría la movilidad intestinal, pero no ayudaría a
la mala movilidad gástrica. Las pruebas diagnósticas en este caso no señalan una enfermedad
ulceropéptica, ya que no hay informe de exceso de secreciones ácidas (opción D). La exéresis
quirúrgica del tejido gástrico (opción E) no mejoraría los síntomas. El tratamiento óptimo
incluye un control también óptimo de la glucemia, una dieta de bajo residuo y agentes procinéticos, que estimulan la movilidad gástrica.
2. La respuesta es A. El aumento del contenido de grasa en el duodeno estimula los mecanismos
de retroalimentación por liberación de la inhibición neural (reflejo entrogástrico) y la colecistocinina hormonal (CCK), que aminoran la movilidad gástrica. La presencia de almidón
en el duodeno (opción B), de proteínas en el duodeno (opción C), el pH alto en el duodeno
(opción D) y el NaCl isotónico en el duodeno (opción E), tienen poca influencia sobre el
vaciamiento gástrico.
3. La respuesta es B. Las cifras elevadas de grasa y la presencia de hebras de carne no digeridas
en las heces, así como una concentración baja de enzimas, indican mala digestión y una deficiencia de la secreción pancreática de enzimas. La atrofia de la mucosa gástrica (opción A)
no suele vincularse con mala digestión grave. La deficiencia de vitamina B12 (opción C) causa
anemia perniciosa, no deficiencia de enzimas pancreáticas. La enfermedad ulceropéptica (opción D) se vincula con un aumento de la secreción de ácido gástrico, no con una deficiencia
de enzimas pancreáticas. El tumor secretor de VIP (opción E) se relaciona con una diarrea
acuosa importante, no con la diarrea oleosa fétida descrita en este caso.
4. La respuesta es B. El aumento de la presión del esfínter esofágico inferior y la ausencia de
peristaltismo del esófago son característicos de la acalasia (falta de relajación del esófago). El
trastorno se debe a una ausencia de neuronas intramurales inhibidoras en el esófago. La enfermedad por reflujo gastroesofágico (GERD) (opción A) se vincula con una disminución de
la presión del esfínter esofágico inferior, no con su aumento. La enfermedad de Hirschsprung
(opción C) o megacolon es producto de la ausencia de neuronas inhibidoras en la pared del
colon distal, que causa contracciones del segmento afectado y estreñimiento prolongado. Las
ondas peristálticas secundarias (opción D) en el esófago son ondas de depuración que retiran
el material residual restante después de que concluye una onda peristáltica primaria. La acedía acuosa (opción E) es un incremento súbito en el flujo de salida, que se cree producto de
un reflejo por reflujo de ácido gástrico hacia la porción distal del esófago.
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5. La respuesta es B. El ileon terminal contiene células especializadas encargadas de la absorción
de sales biliares por transporte activo. Dichas sales son necesarias para la digestión y absorción adecuadas de grasa. En ausencia del ileon terminal habrá una mayor cantidad de ácidos
biliares en el colon, que aumentan el contenido de agua de las heces por promoción de la
secreción mayor de agua hacia la luz intestinal, lo que provoca una diarrea acuosa. La opción
A es incorrecta porque el tratamiento actual en este paciente incluye suplementos de ácido
fólico. El tumor secretor de VIP (opción C) causa un exceso de secreción acuosa por las glándulas intestinales, lo que provoca el avasallamiento de la capacidad de absorción del colon y
una diarrea acuosa, pero no es resultado de la resección ileal. La toxina del cólera (opción D)
estimula la producción de cAMP y una secreción intestinal acuosa masiva y diarrea, pero no
hay datos de cólera en este caso. La enfermedad de Crohn recurrente (opción E) produciría
diarrea, pero los estudios radiográficos en este caso no muestran datos de enfermedad recurrente.
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6. La respuesta es C. La gastrectomía total daría lugar a la exéresis de las células parietales gástricas, que son la fuente del factor intrínseco necesario para la absorción de vitamina B12
que se requiere para la maduración eritrocítica. La deficiencia de vitamina D (opción A), la
deficiencia de vitamina K (opción B), la deficiencia de vitamina A (opción D) y la deficiencia de vitamina E (opción E) serían secundarias a la mala absorción de grasas relacionada con
deficiencia de ácidos biliares o lipasa pancreática, porque todas son vitaminas liposolubles.
7. La respuesta es B. El factor intrínseco secretado por las células parietales de la mucosa gástrica
se combina con la vitamina B12 de la dieta en el intestino delgado y ese complejo factor intrínseco-B12 se transporta al ileon terminal donde se absorbe por transporte activo. La secretina (opción A) es una hormona peptídica liberada por la acidificación del intestino delgado y
no se vería afectada por la gastrectomía total. La pancreocimina (PZ) (opción C) es el antiguo
nombre de la colecistocinina (CCK), que alguna vez se conoció como CCK-PZ y es una hormona del intestino delgado cuya secreción es estimulada por la presencia de grasa y proteínas
de la dieta. El factor antihemofílico A (opción D) no se vincularía con anemia, porque tiene
relación con la detención de la pérdida de sangre. La piridoxina (opción E) es una forma de
vitamina B6 usada para el tratamiento de su deficiencia, no de la de vitamina B12.
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C
P
CA
A
PÍÍT
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LO
O 6
6
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F ISI OLOGÍA
E N DOCRINA
I. Principios generales
A. Mecanismo de acción de las hormonas
1. Las hormonas son mensajeros químicos secretados a la circulación por glándulas sin conducto. Junto con el sistema nervioso, el endocrino integra aparatos y sistemas orgánicos a través de hormonas secretadas por tejidos o glándulas endocrinas.
2. Las hormonas hidrosolubles (p. ej., péptidos y aminas biógenas) se unen a receptores en la membrana plasmática de la célula blanco.
a. Los receptores de hormonas hidrosolubles estimulan la producción de segundos
mensajeros intracelulares (p. ej., cAMP, diacilglicerol, 1, 4,5 trifosfato de inositol,
aumento de Ca2+) que modifican las proteínas intracelulares (a menudo enzimas)
y dan lugar a la respuesta biológica de la hormona.
b. Las hormonas hidrosolubles circulan libres (no unidas) en el plasma y están continuamente disponibles para su fragmentación, lo que contribuye a sus vidas medias plasmáticas breves (por lo general de 1 a 30 min).
3. Las hormonas liposolubles (p. ej., esteroides y hormonas tiroideas) atraviesan las
membranas plasmática y nuclear de sus células blanco con facilidad y se unen a receptores en la cromatina nuclear.
a. El complejo hormona-receptor activa a la polimerasa de RNA, que transcribe
una porción específica del genoma.
b. Las hormonas liposolubles circulan unidas a proteínas plasmáticas que sirven
como acarreadores y que las hacen menos disponibles para su fragmentación, lo
que contribuye a sus vidas medias más prolongadas (por lo general horas para las
hormonas esteroides y días para las tiroideas).
c. Las hormonas pueden circular libres o unidas a proteínas acarreadoras.
d. Sólo las hormonas no unidas pueden entrar a la célula blanco e iniciar su actividad.
4. Los receptores hormonales actúan como amplificadores de la acción de las hormonas. Esto es, un complejo hormona-receptor puede dar lugar a numerosas copias
de la molécula del segundo mensajero o a una proteína de nueva síntesis.
a. Bajo casi todas las condiciones fisiológicas normales, el número de receptores de
hormonas no limita la velocidad de la acción hormonal. Por tanto, la determinación de la concentración plasmática de una hormona refleja su grado de actividad.
b. En general, si hay un exceso de hormonas en el plasma, el número de sus receptores en células blanco decrece (regulación descendente).
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c. Las hormonas pueden tener actividades complementarias y antagonistas.
(1) Un ejemplo de acción complementaria es la estimulación de receptores de
progesterona por el estradiol en el endometrio.
(2) Un ejemplo de acción antagonista sería la inhibición de la gluconeogénesis
por la insulina y su estimulación por el glucagon.
B. Relaciones neuroendocrinas
1. El hipotálamo y la hipófisis proveen el control central de múltiples órganos
endocrinos.
a. Las venas del sistema porta hipotalámico-hipofisario proveen un enlace por el
que el sistema nervioso central modifica la velocidad a la que se secretan hormonas hipotalámicas específicas hacia los vasos porta de la hipófisis anterior.
2. Las hormonas liberadoras hipotalámicas, hormona liberadora de tirotropina
(TRH), hormona liberadora de corticotropina (CRH), hormona liberadora de
hormona del crecimiento (GHRH), somatostatina y el factor inhibidor de la
prolactina (PIF), se sintetizan en los cuerpos neuronales de los núcleos ventromedial, arqueado y paraventricular (cuadro 6-1). La hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) se sintetiza en el núcleo preóptico.
3. Las terminaciones nerviosas convergen en la eminencia media y las hormonas
se secretan hacia el sistema porta hipofisario y se transportan a la hipófisis anterior.
4. Las hormonas hipotalámicas se unen a receptores en las células de la hipófisis anterior y modifican la secreción de la hormona estimulante de la tiroides (TSH,
tirotropina), hormona adrenocorticotrópica (ACTH), corticotropina), hormona
luteinizante (LH), hormona foliculoestimulante (FSH), hormona de crecimiento (GH) y prolactina.
5. Casi todas las hormonas hipotalámicas promueven la secreción de su respectiva
hormona hipofisaria. Son excepciones la somatostatina, que inhibe la secreción de
GH, y el PIF, que inhibe la secreción de prolactina.
6. Ocurre regulación endocrina por control de retroalimentación. La tasa de secreción de hormonas trópicas (p. ej., TSH, LH, ACTH, FSH), es inversamente
proporcional a la concentración plasmática de la hormona secretada por su glándula blanco respectiva.
7. La secreción hormonal es sobre todo pulsátil en el sistema hipotalámico-hipofisario
anterior.
8. La secreción pulsátil de GnRH impide la regulación descendente de sus receptores
en los gonadotropos de la hipófisis anterior. Así, una administración constante de
GnRH disminuirá la secreción de LH y FSH y se utiliza para tratar la pubertad
precoz.
9. Cuando es retirada de la influencia de las hormonas blanco hipotalámicas, la hipófisis anterior disminuye su secreción de todas las hormonas, excepto de prolactina.
10. La secreción de prolactina aumenta porque se ha eliminado la fuente crónica de inhibición (p. ej., PIF).
11. Las cifras de prolactina aumentan durante el embarazo en respuesta a las concentraciones elevadas de estrógenos y progesterona. Sin embargo, el efecto lactogénico de
la prolactina parece inhibido por la concentración elevada de estrógenos durante el
embarazo.
12. Ocurrido el parto, la cifra de estrógenos decrece y permite así que se presenten el
efecto lactogénico de la prolactina y la lactogénesis.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 143
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Cuadro 6-1. Hormonas hipotalámicas.
Hormona hipotalámica
Purificado Sintetizado
Estimula
Inhibe
Localización
de los cuerpos
celulares
Vasopresina
Sí
Nonapéptido
ACTH
0
SO, PVN
Hormona liberadora
de corticotropina (CRH)
Sí
Péptido de 41
AA
ACTH
0
PVN
Hormona liberadora de LH
(LHRH)
Sí
Decapéptido
LH, FSH
0
POA, MBH
Factor liberador de FSH
Sí
No
FSH
0
PVN/POA?
Hormona liberadora
de tirotropina (TRH)
Sí
Tripéptido
TSH, PRL
0
PVN
Péptido
de 44 AA
GH
0
ARC
Sí
Hormona liberadora de la
hormona de crecimiento (GHRH)
Secretagogos de la hormona
de crecimiento
No
Sólo se
dispone de un
hexapéptido
sintético
GH
0
¿?
Somatostatina
Sí
Tetradecapéptido
0
GH, PRL,
TSH,
gastrina,
glucagon,
insulina
APR
Prolactina (PRL)-factores
inhibidores (PIF), dopamina,
PIF peptidérgico
Sí
Sí
0
PRL
ARC
No
No
0
PRL
¿?
20-31 AA
Nonapéptido
−
PRL
PRL
PRI
0
0
0
DMH, SN
SO, PVN
PVN, SO
Factores liberadores de PRI (PRF)
Péptido liberador de prolactina Sí
Sí
Oxitocina
Sí
TRH,VIP, PHI, angiotensina II,
neurotensina, sustancia P
Factor liberador de MSH (MRF)
Sí
No
MSH
0
Factor inhibidor de MSH (MIF)
Sí
No
0
MSH
Péptido activador de la ciclasa
de adenilato hipofisaria (PACAP)
Sí
27 y 38 AA
ACTH,
GH
0
SO, PVN
APR, región periventricular anterior; ARC, núcleo arqueado; DMH, hipotálamo dorsomedial; MBH, hipotálamo medial basal; MSH,
hormona estimulante de los melanocitos; PHI, péptido de isoleucina histidina; POA, región preóptica; PVN, núcleo paraventricular;
SN, núcleo solitario; SO, núcleo supraóptico;VIP, péptido intestinal vasoactivo; 0, se desconoce; ¿?, no se ha identificado aún; -, no se
ha sintetizado aún.
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13. Después del parto, la prolactina es estimulada sobre todo por la succión del bebé.
14. La actividad regular de succión durante el amamantamiento puede conservar las cifras de prolactina suficientemente altas para aminorar la secreción de GnRH e inhibir la ovulación.
HIPERPROLACTINEMIA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El prolactinoma es el tumor hipofisario más frecuente.
• Los prolactinomas producen amenorrea y galactorrea secundarias (secreción persistente de leche en ausencia
de parto) en mujeres, e impotencia en varones.
• La bromocriptina, un análogo de dopamina, a menudo se usa para inhibir la secreción de prolactina.
• El hipotiroidismo primario (disminución de la secreción de hormona tiroidea) también causa hiperprolactinemia por aumento de TRH, un potente estimulante de la prolactina.
C. Hormonas de la hipófisis posterior
1. A diferencia de la hipófisis anterior, la posterior es en realidad parte del cerebro.
2. La hormona antidiurética (ADH) o arginina vasopresina (AVP) se sintetiza en el
hipotálamo, pero se almacena y secreta en la hipófisis posterior.
3. La ADH aumenta la permeabilidad al agua en el conducto colector renal por ubicación de los conductos de agua en la membrana.
a. El agua se reabsorbe en forma pasiva y atraviesa las membranas por la mayor
osmolaridad del intersticio.
b. La urea, un soluto liposoluble, puede pasar junto con el agua, pero los electrólitos no.
4. La secreción de ADH es regulada sobre todo por la hipovolemia y la osmolaridad plasmática.
a. La disminución del volumen sanguíneo causa distensión de receptores venosos y arteriales, que envían menos señales al sistema nervioso central y disminuyen la inhibición crónica de la secreción de ADH. Ese mecanismo es en especial importante para
restablecer el volumen del líquido extracelular (ECF) después de una hemorragia.
b. Un aumento de sólo 1% en la osmolaridad del ECF que baña a los osmorreceptores hipotalámicos provoca una mayor tasa de efectos de ADH. De esa manera,
la osmolaridad de ECF se mantiene muy cerca de 300 mosm/L.
c. La secreción de ADH es inhibida por la ingestión de etanol y la ausencia de peso
o ingravidez.
5. La oxitocina se origina sobre todo en los núcleos paraventriculares del hipotálamo y causa expulsión de leche (es decir, bajada) por la mama.
6. La secreción de oxitocina es estimulada por la succión mamaria, la actividad sexual y
factores emocionales (p. ej., oír llorar al bebé).
7. La oxitocina causa contracción de las células mioepiteliales de la glándula mamaria y
contracciones uterinas a término.
DIABETES INSÍPIDA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La excreción de grandes cantidades de orina diluida con aumento de la osmolaridad sanguínea hace el diagnóstico de diabetes insípida (DI).
• La DI central se vincula con la secreción baja de ADH.
• La DI nefrógena se debe a la imposibilidad de los riñones de responder a la ADH.
• El síndrome de secreción inadecuada de ADH (SIADH) causa aumento de la secreción de ADH y exceso de resorción de agua en los conductos colectores.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 145
II. Corteza suprarrenal
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A. Hormonas suprarrenales secretadas por la corteza de la glándula suprarrenal
1. Los mineralocorticoides, como la aldosterona, se producen en la zona glomerulosa y
regulan sobre todo el equilibrio de sales.
2. Los glucocorticoides se sintetizan a partir del colesterol en las zonas fasciculada y reticular y tienen una función metabólica.
3. El cortisol es la principal hormona glucocorticoide en los seres humanos.
4. Los esteroides sexuales, como la dehidroepiandrosterona (DHEA), se producen sobre
todo en la zona reticular y tienen una función en la reproducción.
B. Síntesis de hormonas suprarrenales a partir del colesterol
1. El paso limitante de velocidad es la conversión de colesterol en pregnenolona.
2. La desmolasa, una enzima mitocondrial del citocromo P-450 de fragmentación de la
cadena, se encarga de la conversión.
3. La ACTH estimula la actividad de desmolasa por células suprarrenocorticales.
4. En la zona glomerulosa, la angiotensina II también estimula la actividad de desmolasa.
C. Producción de aldosterona (fig. 6-1)
1. Las células de la zona glomerulosa sintetizan aldosterona a partir del colesterol vía progesterona.
2. En el retículo endoplásmico liso, la 21-β-hidroxilasa convierte la progesterona en 11desoxicorticosterona (DOC), que tiene actividad mineralocorticoide.
3. La 11-β-hidroxilasa actúa sobre DOC en las mitocondrias para formar corticosterona, con actividad glucocorticoide y mineralocorticoide débil.
4. Dos enzimas mitocondriales activas sólo en las células de la zona glomerulosa, 18-hidroxilasa y 18-hidroxideshidrogenasa, convierten la corticosterona en aldosterona.
D. Síntesis de cortisol (véase fig. 6-1)
1. La 17-α-hidroxilasa, una enzima del retículo endoplásmico liso, actúa sobre la pregnenolona para formar 17-hidroxipregnenolona.
2. La 17-hidroxiprogesterona es hidroxilada en el C21 para formar 11-desoxicortisol.
3. El 11-desoxicortisol es hidroxilado después en C11 para formar el cortisol, el más potente glucocorticoide natural en seres humanos.
E. Síntesis suprarrenal de andrógenos
1. La 17-hidroxipregnenolona es convertida en DHEA por una enzima del retículo endoplásmico liso, la 17, 20ligasa.
2. Aunque la DHEA es producida en gran cantidad, tiene actividad androgénica suprarrenal relativamente débil. Sirve sobre todo como precursora de la δ4 androsten-3,
17-diona, que es un andrógeno más potente.
3. La androstendiona puede reducirse en C17 para formar testosterona.
4. De los cinco a 13 años de edad, en correspondencia con el crecimiento de la capa reticular en la corteza suprarrenal, la producción de andrógenos suprarrenales (adrenarquia) se incrementa. Los andrógenos suprarrenales tienen participación primordial en
la aparición del vello púbico y axilar en mujeres.
5. Pueden ocurrir varias deficiencias enzimáticas congénitas en las vías de síntesis de hormonas suprarrenocorticotrópicas y se conocen como síndrome suprarrenogenital.
SÍNDROME SUPRARRENOGENITAL
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La deficiencia de 21-hidroxilasa es el trastorno enzimático más frecuente que contribuye al síndrome.
• La secreción de ACTH está aumentada porque hay una baja producción de cortisol.
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Hipófisis
–
ACTH
LDL
cAMP
Acetato
Andrógenos suprarrenales
Colesterol
17-cetosteroides
Desmolasa
17-OH esteroides
Pregnenolona
17-α-hidroxilasa
(17-a-OH)
3-β-hidroxiesteroideshidrogenasa
(3-β-OH SDH)
17-hidroxipregnenolona 17, 20 ligasa
(17, 20)
(3-β-OH
SDH)
(3 β-OH SDH)
Progesterona
21-β-hidroxilasa
(21-β-OH)
(17-α-OH)
17-hidroxiprogesterona
Dehidroepiandrosterona
(DHEA)
(17, 20)
Androstendiona (A)
(3 β-OH SDH)
11-desoxicorticosterona,
un mineralocorticoide
débil
11-β-hidroxilasa
(11-β-OH)
11-desoxicortisol
(11 β-OH)
Corticosterona, un
glucocorticoide débil
Aldosterona
Cortisol, el principal
glucocorticoide
Cortisol
Andrógenos suprarrenales
Figura 6-1. La aldosterona es producida en la zona glomerulosa a través de la sintasa de aldosterona.
• Se producen andrógenos suprarrenales con gran exceso y causan virilización.
• Las consecuencias clínicas pueden ser espectaculares. En mujeres, los genitales ambiguos pueden llevar a la asignación incorrecta del género al nacer.
F. Control de las secreciones de la corteza suprarrenal
1. La principal actividad de ACTH es el estímulo de la desmolasa para la conversión
de colesterol en pregnenolona.
2. El cortisol inhibe la secreción de ACTH en la hipófisis y el hipotálamo, a manera de
retroalimentación negativa, en tanto el estrés actúa estimulando ese eje.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 147
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3. La CRH del hipotálamo estimula la secreción de ACTH, que a su vez promueve la
liberación de cortisol de la corteza suprarrenal.
a. Casi 70% de la secreción diaria de cortisol ocurre entre las 12 AM y las 8 AM. La
secreción máxima ocurre entre las 6 y las 8 AM.
b. El punto bajo de en la secreción de CRH ocurre durante el anochecer.
4. El estrés estimula la secreción de ACTH. El AVP es un potente secretagogo de ACTH
y puede tener participación fisiológica en la secreción de ACTH durante el estrés.
5. La ACTH también aumenta la secreción de andrógenos suprarrenales.
6. La ACTH no regula en forma directa la secreción de aldosterona, pero actúa como
facilitador de su regulación primaria, como el sistema renina-angiotensina.
G. Secreción de aldosterona
1. La producción de aldosterona es regulada por el sistema renina-angiotensina.
a. Las células yuxtaglomerulares, localizadas en las paredes de las arteriolas aferentes del glomérulo renal, responden a los barorreceptores y secretan renina en
respuesta a cambios de la presión de perfusión.
b. La mácula densa, una zona especializada cercana a las células yuxtaglomerulares,
vigila la composición tubular y media la secreción de renina.
c. Los factores que disminuyen el volumen de líquidos (p. ej., deshidratación o pérdida
sanguínea) o aminoran la concentración de Na+ estimulan la secreción de renina.
d. Los nervios simpáticos renales que inervan las células yuxtaglomerulares median
ciertos efectos sobre la secreción de renina, que incluyen los del sistema nervioso
central, como la hipovolemia, y efectos posturales. Esa mediación es independiente de los barorreceptores renales y los efectos de las sales.
e. La secreción de renina también parece mediada por la producción local de prostaglandinas.
f. La enzima renina actúa sobre el sustrato angiotensinógeno (una α2-globulina de
origen hepático) para producir el decapéptido angiotensina I.
g. La enzima convertidora de angiotensina (ACE), que se encuentra sobre todo
en los pulmones, retira dos aminoácidos carboxiterminales de la angiotensina I,
lo que origina la angiotensina II.
(1) La angiotensina II estimula en forma directa la producción de aldosterona.
(2) La angiotensina II también aumenta la vasoconstricción arteriolar.
h. En seres humanos, la angiotensina II puede fragmentarse para formar angiotensina III.
i. La aldosterona actúa en el túbulo distal y las células del túbulo colector del riñón
para estimular la actividad de resorción de Na+ y la secreción tubular de K+ y H+.
j. La aldosterona ejerce una retroalimentación negativa indirecta sobre el sistema
renina-angiotensina por aumento del volumen circulante y disminución de la
concentración plasmática de K+.
k. El péptido natriurético auricular, que se sintetiza y secreta en los miocitos auriculares en respuesta a un aumento del volumen vascular, puede disminuir la
secreción de aldosterona.
ALDOSTERONISMO PRIMARIO Y SECUNDARIO
• Los adenomas de las células de la zona glomerulosa pueden causar aldosteronismo primario. Sus manifestaciones incluyen hipertensión, hipopotasiemia, hipernatriemia y alcalosis.
• En pacientes con estenosis de la arteria renal, edema y aldosteronismo secundario, se han observado manifestaciones similares junto con el aumento de la concentración de renina y angiotensina II.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
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H. Actividades metabólicas de los glucocorticoides
1. Los glucocorticoides promueven la movilización de reservas energéticas, en especial
aminoácidos de las proteínas, y ácidos grasos y glicerol de los triglicéridos del tejido adiposo.
2. Inhiben la captación de glucosa en casi todos los tejidos (p. ej., muscular, linfoide y
conjuntivo), lo que así reserva la glucosa plasmática para el metabolismo cerebral.
3. Mientras inhiben la captación de aminoácidos y la síntesis de proteínas en casi todos
los tejidos, los glucocorticoides promueven la fragmentación de proteínas.
4. El mayor aporte de aminoácidos al hígado y la actividad aumentada de enzimas de
la gluconeogénesis y glucosa 6-fosfato en el órgano permite una mayor generación
de glucosa a partir de fuentes proteínicas (gluconeogénesis).
5. Cuando hay exceso de glucocorticoides, la producción de glucosa 6-fosfato aumenta tanto que también lo hace la formación de glucógeno.
6. El cortisol aumenta la capacidad de acción del glucagon y las catecolaminas.
a. El glucagon y la adrenalina promueven la glucogenólisis y lipólisis, pero debe
haber cortisol para que el glucagon y la adrenalina ejerzan sus efectos glucogenolíticos y lipolíticos completos.
b. Las catecolaminas, adrenalina y noradrenalina, promueven la vasoconstricción
y broncodilatación, pero debe haber cortisol presente para que dichos efectos se
manifiesten por completo.
7. La secreción de cortisol y la resistencia al impacto fisiológico del estrés están relacionadas.
a. La capacidad de tolerar el estrés depende de la secreción adecuada de glucocorticoides.
b. El estrés es un potente estimulante de la secreción de CRH, ACTH y cortisol.
EXCESO DE CORTISOL (SÍNDROME DE CUSHING)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El síndrome de Cushing es una manifestación de hipercortisolismo, con frecuencia debida al tratamiento a largo
plazo con glucocorticoides.
• El 90% de los pacientes muestra aumento de peso, distribución anormal de la grasa en la cara (cara de luna) y
una giba dorsal (giba de búfalo), además de obesidad troncal.
• Muchos pacientes tienen hipertensión diastólica e intolerancia de la glucosa.
• La menor síntesis de colágena y el aumento de su fragmentación causan adelgazamiento de la piel que da lugar
a marcas y distensión (estrías púrpura).
• El aumento de la resorción ósea y la disminución de la formación de hueso causan osteoporosis.
• Ocurre una mayor linfopenia (disminución del número de linfocitos en sangre), con menor producción de anticuerpos y mala cicatrización de heridas.
• La mejor prueba de detección es la cuantificación de cortisol libre urinario en 24 h, que corresponde al exceso de
cortisol no unido.
• El síndrome de Cushing se vincula con disminución de ACTH, en tanto la enfermedad de Cushing (una enfermedad hipofisaria) se relaciona con un aumento de la concentración de ACTH.
INSUFICIENCIA SUPRARRENAL (ENFERMEDAD DE ADDISON)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La destrucción autoinmunitaria de las glándulas suprarrenales es la causa más frecuente de la enfermedad de Addison.
• Los hallazgos clínicos principales incluyen hipotensión, debilidad muscular, anorexia, pérdida de peso e hiperpigmentación difusa.
• El trastorno se vincula con aumento plasmático de ACTH, hiponatriemia, hiperpotasiemia, hipoglucemia en
ayuno y eosinofilia.
• El tratamiento implica la reposición de glucocorticoides.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 149
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III. Médula suprarrenal
A. La médula suprarrenal es en esencia un ganglio simpático especializado, que vincula
los sistemas nervioso, simpático y endocrino.
1. La médula suprarrenal es inervada por fibras colinérgicas preganglionares.
2. Su principal producto de secreción es la adrenalina.
a. Las células cromafines de la médula suprarrenal son las únicas capaces de sintetizar adrenalina.
3. La noradrenalina es la principal catecolamina del sistema nervioso simpático.
4. Las catecolaminas se unen a suprarrenorreceptores α y β en la superficie celular y
actúan a través de proteínas G heterotriméricas.
B. Las acciones de la adrenalina, noradrenalina y dopamina en un tejido particular dependen de los tipos de receptores presentes, su afinidad por la catecolamina y la catecolamina involucrada (fig. 6-2).
La glucosa plasmática está disponible
para su reingreso al músculo como fuente
de energía y para su reciclado en lactato.
Glucogenólisis
Glucosa 6-Fosfato
Glucosa plasmática
Gluconeogénesis
Glucógeno
Músculo
Muscle
glycogenolysis
Glucogenólisis
muscular
Lactato
plasmático
Hígado
Pyruvate
Piruvato
Glicerol, un sustrato menor
para la gluconeogénesis
Tejido
adiposo
los ácidos grasos libres
disponibles como
fuente de energía.
Lipólisis
Triglicéridos
La adrenalina estimula una mayor lipólisis
por aumento de la actividad de la lipasa
sensible a la hormona en tejido adiposo.
Figura 6-2. Acción metabólica de la adrenalina.
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1. Las tres clases de receptores adrenérgicos están vinculadas con diferentes actividades.
a. Los receptores α-adrenérgicos son mediadores de la vasoconstricción.
b. Los receptores β1-adrenérgicos son mediadores de la actividad inotrópica y cronotrópica cardíaca.
c. Los receptores β2-adrenérgicos son mediadores de la relajación del músculo liso
bronquiolar.
2. El isoproterenol es un agonista sintético que actúa sobre los receptores β.
3. Los receptores dopaminérgicos D1 son mediadores de la vasodilatación renal.
4. Los receptores dopaminérgicos D2 se vinculan con náusea e inhibición de la liberación de prolactina.
FEOCROMOCITOMA Y NEUROBLASTOMA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Un feocromocitoma es un tumor secretor de catecolaminas relativamente raro.
– Casi 66% de los pacientes tiene hipertensión sostenida y el otro 33% hipertensión episódica (p. ej., en la bipedestación o ante el estrés).
– Si la adrenalina es el principal producto de secreción, la frecuencia cardíaca por lo general aumenta.
– Si la noradrenalina es el principal producto de secreción, la frecuencia cardíaca disminuye de manera refleja en
respuesta a una vasoconstricción periférica notoria.
– Los feocromocitomas pueden ser adenomas unilaterales benignos o malignos de la médula suprarrenal.
• Un neuroblastoma es un tumor maligno de células pequeñas originado en las crestas neurales que por lo general se presenta en la médula suprarrenal de los niños.
– Los principales hallazgos clínicos incluyen una tumoración abdominal palpable, hipertensión diastólica y aumento de las catecolaminas urinarias.
– El pronóstico depende de la edad; la tasa de curación es alta en niños menores de un año y baja en los de
mayor edad.
IV. Páncreas endocrino
A. Los islotes de Langerhans son tejidos endocrinos y paracrinos.
1. Las células α producen la hormona glucagon y constituyen 20 a 25% de los islotes
pancreáticos.
2. Las células β producen insulina y constituyen de 65 a 75% de los islotes pancreáticos.
3. Las células δ producen somatostatina y contribuyen con 5% de los islotes pancreáticos.
4. Las células F secretan el polipéptido pancreático.
B. Producción y secreción de insulina
1. La insulina al inicio se sintetiza como prehormona. Se traducen un péptido de
señal terminal N de 23 aminoácidos y las cadenas B, C y A, en ese orden.
2. El péptido de señal dirige la molécula en formación hacia las cisternas del retículo
endoplásmico y después la libera.
3. El retiro del péptido de señal deja a la molécula de proinsulina, que provee la conformación óptima para la formación de puentes disulfuro.
4. En el aparato de Golgi, proteasas específicas fragmentan la molécula de proinsulina
para producir insulina y péptido C, que se almacenan en cantidades equimolares
dentro de los gránulos secretores.
5. Aunque el péptido C no tiene actividad biológica, se secreta en una razón molar 1:1
con la insulina y sirve como marcador útil de su secreción.
6. En respuesta a Ca2+, los gránulos se mueven hacia la membrana plasmática donde se
expulsa su contenido por exocitosis.
7. El estímulo primario para la secreción de insulina es la glucosa sanguínea, fragmentada por las células β.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 151
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A Insulina
Músculo
Hígado
Tejido
adiposo
Glucógeno
+
+
–
Glucosa
Glucosa-P
+
+
–
Aminoácidos
–
Glucosa
–
Piruvato
CO2
Ácidos
grasos
libres
+
–
Cetoácidos
+
–
Estimulación
Inhibición
B Glucagon
Glucógeno
+
Glucosa
Aminoácidos
+
+
Glucosa-P
+
+
Glucosa
+
Ácidos
grasos
libres
Piruvato
+
Cetoácidos
Figura 6-3. Efectos de la insulina (A) y el glucagon (B).
C. Acciones específicas de la insulina
1. La insulina promueve el depósito de grasas y su almacenamiento en el tejido adiposo (fig. 6-3A).
a. La insulina estimula la actividad de la lipasa de lipoproteínas que causa fragmentación de triglicéridos respecto de lípidos de muy baja densidad y quilomicrones, en ácidos grasos, que son captados por el tejido adiposo.
b. La insulina estimula la captación de glucosa por el tejido adiposo. El glicerol-P es necesario para la síntesis de triglicéridos y su producción depende de la
captación de glucosa.
c. La insulina inhibe la lipasa sensible a hormonas, con disminución de la lipólisis
y liberación de ácidos grasos libres al plasma.
d. Se inhibe la formación de cetoácidos por una menor fragmentación de ácidos
grasos.
2. En el músculo, la insulina estimula la captación de aminoácidos y síntesis de
proteínas, en tanto aminora la proteólisis y secreción de aminoácidos a la sangre
para inhibir la gluconeogénesis.
3. En el hígado, la insulina promueve el almacenamiento de glucosa como glucógeno, la glucólisis y la síntesis de ácidos grasos.
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a. La insulina promueve la actividad de glucocinasa, con atrapamiento de glucosa
en las células en su forma de glucosa 6-fosfato.
b. La insulina activa el complejo de la enzima sintetasa de glucógeno e inhibe la
actividad de fosforilasa para promover la formación de glucógeno.
c. La insulina también disminuye la glucosa 6-fosfatasa, lo que así reduce la secreción de glucosa por el hígado.
4. La insulina promueve la síntesis de proteínas y disminuye la gluconeogénesis hepática.
5. La captación de glucosa es estimulada con disminución de la glucemia.
6. La fosfofructocinasa y piruvatocinasa son estimuladas por la insulina.
7. En los adipocitos, la insulina estimula la lipogénesis al promover la captación de
glucosa y su conversión en triglicéridos para almacenamiento.
8. La insulina aumenta la captación celular de K+, lo que disminuye su cifra plasmática.
9. La insulina también promueve el secuestro hepático de colesterol por activación de la
reductasa hidroximetilglutaril CoA, la enzima limitante en la síntesis de colesterol.
D. Estimulantes de la liberación de insulina (cuadro 6-2)
1. La glucosa es el principal regulador de la secreción de insulina.
a. Las cifras normales de glucosa plasmática son de casi 90 mg/100 ml.
b. En la diabetes tipo 2 no hay fase de ayuno, lo que resulta en un aumento más
gradual de la secreción de insulina.
c. La glucosa ingresa a las células β a través del transportador 2 de glucosa (GLUT
2) y es fragmentada. El ATP generado causa abertura de los conductos de Ca2+ y
la liberación posterior de insulina.
d. El glucagon es la principal hormona contraria a la insulina pues posee efectos
opuestos. El glucagon plasmático es bajo cuando la glucosa es alta y alto cuando
ésta es baja. El glucagon aumenta la cifra de glucosa plasmática.
2. Los aminoácidos estimulan la secreción de insulina. También lo hacen con la secreción de glucagón, que contrarresta el efecto de la insulina y mantiene constante la
cifra de glucosa.
3. Las hormonas gastrointestinales (GI), como el péptido inhibidor gástrico (GIP) y
el péptido 1 similar al glucagon, estimulan la secreción de insulina.
4. El glucagon aumenta la secreción de insulina.
5. La estimulación vagal por liberación de acetilcolina durante la alimentación y la
administración de acetilcolina no aumentan la secreción de insulina.
6. La teofilina es un inhibidor de la fosfodiesterasa que aumenta el cAMP en células β
y lleva a una mayor secreción de insulina.
7. Las sulfonilureas (agentes hipoglucemiantes orales) reducen la glucosa sanguínea
por estimulación de la secreción de insulina. Son útiles en el tratamiento de la diabetes tipo II (donde hay presencia de insulina), pero no en el tratamiento de la
diabetes tipo I.
8. Los salicilatos pueden inhibir la ciclooxigenasa y bloquear la inhibición de la secreción de insulina ejercida por las prostaglandinas.
E. Inhibidores de la secreción de insulina
1. La estimulación adrenérgica α2 (por adrenalina), en particular durante el ejercicio, inhibe la secreción de insulina.
a. En una situación de estrés (p. ej., infección), los pacientes con diabetes tienen
mayor riesgo de presentar hiperglucemia.
b. El aumento de la actividad simpática (adrenalina y noradrenalina) causa inhibición de la secreción endógena de insulina.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 153
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Cuadro 6-2. Factores que afectan la secreción de insulina.
Inhibición
Estimulación
Fisiológica
Glucosa
Aminoácidos
Hormonas peptídicas gastrointestinales
(en especial GIP)
Cuerpos cetónicos
(en especial durante el ayuno)
Glucagon
Somatostatina
Estimulación parasimpática
Estimulación simpática (nervio esplácnico)
Estimulación adrenérgica β
Estimulación adrenérgica α
Farmacológica y experimental
AMP cíclico
α-desoxiglucosa
Teofilina
Manoheptulosa
Sulfonilureas
Diazóxido
Salicilatos
Prostaglandinas
Difenilhidantoína
Venenos para las células β: aloxana,
estreptozocina
c. La estimulación simpática produce un efecto adrenérgico β2 que estimula la secreción de insulina.
2. La somatostatina inhibe la secreción de insulina y glucagon.
3. El diazóxido, un fármaco antihipertensivo, es inhibidor de la secreción de insulina.
4. Las prostaglandinas pueden inhibir la secreción de insulina.
5. La difenilhidantoína es un fármaco anticonvulsivo que suprime la secreción de insulina.
F. Receptores de insulina
1. Un receptor de insulina contiene dos subunidades α y dos β.
2. Las subunidades β tienen actividad de cinasa de tirosina.
3. Debido a que las cifras altas de insulina producen regulación descendente de sus
receptores, el ayuno aumenta y la obesidad disminuye el número de receptores de
insulina.
V. Glucagon
A. Estructura del glucagon
1. El glucagon es una hormona peptídica de una sola cadena.
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2. Contiene 29 aminoácidos secretados por las células α de los islotes pancreáticos.
3. Las células α de los islotes pancreáticos secretan glucagon en respuesta a la ingestión
de proteínas.
B. Acciones del glucagon
1. El glucagon es una potente hormona glucogénica que promueve la síntesis de glucosa por el hígado y aumenta la concentración de glucosa en sangre (fig. 6-3B).
2. El glucagon estimula la lipólisis, en especial cuando las cifras de insulina son muy
bajas, lo que lleva a la formación de cuerpos cetónicos.
3. Así, el glucagon es una hormona cetogénica; la insulina es una hormona anticetogénica.
C. Control de la secreción de glucagon
1. La disminución de la glucosa sanguínea es el principal estimulante de la secreción de glucagon.
2. La ingestión de proteínas aumenta la secreción de glucagon.
3. El ejercicio aumenta la secreción de glucagon.
a. El ejercicio aumenta la captación de glucosa por el músculo, lo que reduce la
cifra de glucosa plasmática.
b. Los pacientes con diabetes deben ajustar su dosis de insulina o ingestión de carbohidratos cuando prevén un aumento de actividad física.
4. El estrés, como un traumatismo o una intervención quirúrgica, es un potente estimulante de la secreción del glucagon.
5. La estimulación parasimpática (por liberación de acetilcolina) aumenta la secreción de glucagon.
6. Durante el ayuno, las concentraciones crecientes de glucagon promueven la producción de cuerpos cetónicos y la gluconeogénesis a partir de las proteínas musculares.
a. La hipoglucemia es el más importante estimulante de la secreción de glucagon.
b. La hiperglucemia es su inhibidor más importante.
D. Relación entre la secreción de insulina, somatostatina y glucagon
1. En forma experimental, la secreción de somatostatina por el páncreas puede estimularse por agentes como glucosa, aminoácidos, efectos colinérgicos y hormonas GI.
2. Después de la ingestión de una comida mixta en seres humanos, la concentración
plasmática de somatostatina aumenta algo.
3. La somatostatina es capaz de inhibir la secreción de insulina y glucagon, así como de
otras hormonas (fig. 6-4).
4. El glucagon estimula la secreción de insulina y somatostatina.
5. La insulina inhibe la secreción de glucagon y puede tener algún efecto hasta ahora
desconocido sobre la somatostatina.
DIABETES MELLITUS
La diabetes se ha descrito como “inanición en un ambiente de plenitud”. La glucosa plasmática aumenta, pero su
utilización por la mayor parte de los tejidos del cuerpo está disminuida.
• Los tres “poli” de la diabetes son los siguientes:
– Poliuria: La carga de glucosa excretada rebasa la capacidad tubular renal de resorción, lo que crea una diuresis osmótica.
– Polidipsia: La sed es estimulada por la hiperosmolaridad del plasma y la hipovolemia resultante.
– Polifagia: La utilización deficiente de glucosa por las células de los núcleos ventromediales del hipotálamo
hace que el paciente coma más.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 155
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+
Células A
Glucagon
+
Células B
Insulina
–
–
–
?
Células D
Somatostatina
Figura 6-4. Interacción de glucagon, insulina y
somatostatina. La somatostatina es un potente
inhibidor de glucagon e insulina. El glucagon estimula
la secreción de insulina y somatostatina. La insulina
produce una señal inhibitoria por medios desconocidos
para inhibir la secreción de glucagon y tiene efectos
desconocidos en la secreción de somatostatina.
• La respuesta a una carga estándar de glucosa oral, donde se ingieren 75 g de carbohidratos y se toman muestras
de sangre para cuantificación de glucosa plasmática 2 h después, se denomina prueba de tolerancia a la glucosa
y se usa para el diagnóstico clínico de diabetes. En la diabetes manifiesta, las cifras de glucemia en ayuno están
elevadas y se observa su persistencia después de la ingestión de una dosis de prueba de glucosa.
Hay dos tipos de diabetes mellitus espontánea (DM):
• La DM tipo 2, antes conocida como de inicio en el adulto o no insulinodependiente, que contribuye con casi
90% de los casos de la enfermedad.
– Se presenta sobre todo en adultos (después de los 40 años) con un antecedente familiar sólido de la enfermedad y se relaciona con aumento de la resistencia a la insulina (causado sobre todo por obesidad). La DM tipo 2 es
causada por anomalías en la secreción y acción de la insulina.
– La DM de tipo 2 temprana se vincula con morfología de células y contenido de insulina normales.
– Las cifras de insulina plasmática suelen estar elevadas, con una respuesta retrasada pero exagerada y prolongada a la glucosa.
– La resistencia a la insulina es causada por defectos prerreceptor que impiden que la hormona se una a su receptor, defectos del receptor que causan disminución de su número o defectos posrreceptor que impiden que
éste medie los efectos de la insulina en la célula.
– Los individuos con DM tipo 2 tienden a comer en forma exagerada, y la mayor estimulación de la secreción de
insulina produce una menor sensibilidad a la hormona por los tejidos blanco. Una respuesta compensadora es
un incremento adicional en la secreción de insulina.
– La DM tipo 2 ocurre cuando se rebasa la reserva pancreática.
– La mayoría de los pacientes tiene obesidad y su curva de tolerancia a la glucosa puede retornar a lo normal
con una dieta controlada y ejercicio. La pérdida de peso disminuye la resistencia a la insulina.
La DM tipo 2 parece tener un fuerte componente genético. Las tasas de concordancia en estudios de gemelos
son de casi 100%.
• La DM tipo 1, antes conocida como de inicio juvenil o insulinodependiente, se presenta sobre todo en jóvenes,
se debe con frecuencia máxima a una destrucción de los islotes de células β por un proceso autoinmunitario y se
relaciona con cetoacidosis. Es producida por una deficiencia de insulina y no se vincula con obesidad.
– La insulina plasmática es baja, con células β anormales al momento del diagnóstico.
– El glucagon plasmático aumenta a pesar de la cifra elevada de glucosa.
– La DM tipo 1 ahora se considera una enfermedad autoinmunitaria y los pacientes tratados en forma temprana
con fármacos inmunosupresores como ciclosporina, muestran mejoría notoria.
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– Casi todos los niños con DM tipo 1 tienen autoanticuerpos contra las células de los islotes y muchos los
presentan contra la descarboxilasa de ácido glutámico, que se cree importante para el inicio de la destrucción de las células β.
– Las reacciones de insulina, que causan incoordinación y habla farfullada, son frecuentes en individuos con
diabetes de tipo 1.
– Los cetoácidos aumentan y elevan la concentración de hidrogeniones. Si el pH sanguíneo alcanza cifras
muy bajas puede presentarse el coma u ocurrir la muerte por cetoacidosis.
– Las tasas de concordancia de la DM de tipo 1 son de sólo 33% en estudios de gemelos. Así, la DM de tipo 1
no muestra un componente genético sólido.
• La hipoglucemia es lo opuesto a la diabetes mellitus y tiene muchas causas.
– La más frecuente es un paciente con DM de tipo 1 que omite una comida o no ajusta su dosis de insulina
cuando hace ejercicio.
– Los fármacos agonistas adrenérgicos β por lo general causan hipoglucemia en pacientes con diabetes que
usan insulina.
– Los pacientes alcohólicos tienen riesgo de hipoglucemia ya que el etanol suprime la gluconeogénesis.
– Un insulinoma es un raro tumor de células de los islotes de Langerhans (por lo general benigno) que secreta
altas concentraciones de insulina hacia la corriente sanguínea.
– La hipoglucemia posprandial puede ocurrir en algunas personas por secreción exagerada de insulina mucho
tiempo después de una comida.
VI. Hormona del crecimiento humana
A. Hormona de la hipófisis anterior
1. La GH, una hormona polipeptídica secretada por somatotropos de la hipófisis anterior, es el principal regulador endocrino del tamaño somático.
2. GH, prolactina y somatomamotropina coriónica constituyen una familia de hormonas con homología considerable de su secuencia. Todas tienen actividad promotora
del crecimiento y la lactogénesis.
B. Acciones de la hormona de crecimiento
1. El efecto más notorio de GH es la estimulación del crecimiento lineal posnatal.
El principal mediador de esa acción promotora del crecimiento es (el factor 1 de
crecimiento similar a insulina, IGF-1), cuya producción por el hígado, el cartílago
y otros tejidos es estimulada por GH.
2. IGF-1 y somatomedina A (IGF-2) son compuestos con estructuras similares a la
proinsulina y actividades parecidas a las de la insulina.
a. La IGF-2 tiene acciones similares a IGF-1 pero menos dependientes de GH.
3. La GH aumenta la captación de aminoácidos y la síntesis de proteínas en el músculo.
4. La GH tiene efectos metabólicos “antiinsulina” agudos por disminución de la captación
de glucosa en el músculo y el tejido adiposo, así como aumento de la gluconeogénesis.
5. La GH estimula la lipólisis.
C. Control de la secreción de GH (fig.6-5)
1. La hipoglucemia inducida por la insulina constituye un procedimiento clínico para
la valoración de la reserva hipofisaria de GH.
2. La hiperglucemia suprime la secreción de GH.
3. La hiperglucemia estimula la secreción de insulina y la hipoglucemia resultante
estimula la secreción de GH.
4. Los aminoácidos estimulan la secreción de GH; la arginina es el más potente.
5. Hay una regulación por retroalimentación negativa de GH. Con cifras plasmáticas
bajas de IGF-1, la secreción de GH aumenta y la concentración elevada de IGF-1
impide una mayor secreción
6. Los somatotropos secretan GH en forma pulsátil y las máximas espigas se presentan en la etapa IV del sueño.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 157
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IGF-1
+
+
–
SST
–GHRH
Factores adicionales que
inhiben la secreción de GH
• Hiperglucemia
• Sueño REM
• Ácidos grasos
no esterificados
• Activación del receptor
adrenérgicoβ
+
Somatotropo
hipofisario
Factores adicionales que
promueven la secreción
de GH
• Hipoglucemia
• Ejercicio
• Aminoácidos (p. ej.,
arginina, leucina)
• Sueño profundo
• Leptina
• Activación del receptor
adrenérgico α
Hormona de
crecimiento (GH)
Figura 6-5. El control de la secreción de la hormona de crecimiento (GH) ocurre sobre todo por regulación de
somatostatina (SST) y la hormona liberadora de la hormona de crecimiento (GHRH). El factor de crecimiento
similar a insulina (IGF-1) y la GH estimulan la SST, que inhibe la GH (línea punteada). La GH también tiene
retroalimentación negativa para inhibir GHRH, que en condiciones normales estimula la secreción de GH.
7. El ejercicio extenuante, como correr o andar en bicicleta, aumenta la secreción de GH.
8. El estrés aumenta la secreción de GH.
9. Los glucocorticoides, los esteroides sexuales, las hormonas tiroideas y la insulina también promueven el crecimiento.
10. La somatostatina inhibe la secreción de GH.
11. Las cifras altas de progesterona en etapas avanzadas del embarazo pueden inhibir la
secreción de GH.
D. Unión de insulina, IGF-1 e IGF-2 a receptores específicos.
1. La unión de IGF-1 al receptor de insulina puede causar efectos de esa hormona y la
unión de insulina al receptor de IGF-1 puede causar efectos de IGF-1.
2. El receptor de IGF-2 es un polipéptido de una sola cadena que no muestra actividad
de cinasa de tirosina.
E. Regulación de IGF-1
1. La GH permite la regulación fisiológica normal de IGF-1.
2. El ayuno y la deficiencia de insulina disminuyen la producción y secreción de IGF-1
a pesar de cifras elevadas de GH.
3. En etapas avanzadas del embarazo, la secreción de GH es baja, pero la concentración de IGF-1 es normal.
4. Se cree que IGF-2 tiene participación en el desarrollo fetal.
ENANISMO, GIGANTISMO Y ACROMEGALIA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El enanismo hipofisario es causado por deficiencia de GH en etapas tempranas de la vida.
– El enanismo de Laron se caracteriza por cifras plasmáticas elevadas de GH y bajas de IGF-1 por deficiencia de
receptores de GH.
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– En los pigmeos hay receptores de GH, por lo que debe haber algún otro defecto.
• Un aumento de GH en la niñez (que aumenta la IGF-1) causa gigantismo.
• El aumento de GH después de la pubertad causa acromegalia, un aumento del crecimiento del hueso perióstico
de la mandíbula, las manos y los pies, así como aumento de volumen de órganos. La acromegalia se vincula con
hipertensión diastólica y diabetes mellitus.
VII. Regulación hormonal del calcio
A. Hormonas en la regulación del calcio
1. El intestino, los riñones y el hueso regulan el equilibrio de calcio y fosfato.
2. Participan tres hormonas: hormona paratiroidea (PTH), calcitonina y calcitriol
(1,25(OH)2D3), el metabolito hormonal activo de la vitamina D3.
B. Equilibrio del calcio
1. La ingestión de calcio es en promedio de 1 000 mg/día en adultos sanos y casi 350 mg se
absorben del tubo GI (intestino delgado) e ingresan al ECF al día. Casi 150 mg retornan
en las secreciones gástricas. Por tanto, la absorción neta es de casi 200 mg diarios.
2. En condiciones normales, 98% del calcio filtrado por el riñón se reabsorbe. Las pérdidas urinarias equivalen a casi 200 mg/día. Así, la absorción intestinal se equilibra
con la excreción urinaria.
3. Casi 99% del calcio corporal total se encuentra en los huesos.
4. Una reserva de calcio esquelético de intercambio rápido está en equilibrio con el
calcio del ECF.
C. Absorción intestinal de calcio
1. La vitamina D promueve la mineralización ósea al actuar en el intestino delgado.
a. En la deficiencia de vitamina D, la absorción de calcio del tubo GI disminuye.
b. Si se agrega vitamina D a la dieta ocurre absorción activa de calcio.
D. Calcio plasmático
1. El calcio del plasma se encuentra en tres formas:
a. Casi 40% está unido a proteínas plasmáticas (sobre todo albúmina).
b. El 10% del total está unido a aniones como PO43−, citrato e isocitrato.
c. El calcio 2+ libre o ionizado constituye casi 50% del total y es la fracción plasmática activa.
2. El equilibrio entre el calcio ionizado y el unido a proteínas depende del pH sanguíneo. La acidosis reduce la unión y aumenta el Ca2+ ionizado, en tanto la alcalosis
aumenta la unión y disminuye el Ca2+ ionizado.
HIPOCALCIEMIA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
2+
• Pueden ocurrir concentraciones de Ca libre extracelular bajas como resultado de tetania hipocalcémica.
• Se pueden presentar espasmos extensos de los músculos esqueléticos.
• El laringoespasmo puede hacerse tan intenso que se obstruyan las vías respiratorias y se produce una asfixia
letal.
E. Células óseas
1. El remodelado óseo depende de las actividades acopladas de osteoblastos y osteoclastos.
2. Los osteoblastos se encuentran en las superficies óseas y se encargan sobre todo de la
formación de hueso.
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3. Los osteoblastos están rodeados por matriz ósea. Las células óseas rodeadas por matriz calcificada se llaman osteocitos y envían proyecciones hacia los canalículos que
se extienden por todo el hueso.
4. Los osteoclastos son células multinucleadas grandes encargadas de la resorción ósea.
a. La osteoprotegerina es una proteína que parece ser un importante estimulante
de la diferenciación y actividad de los osteoclastos.
5. El osteoide del hueso está constituido por colágena y mucopolisacáridos.
6. Además del Ca2+, el hueso reciente o parcialmente mineralizado contiene iones
como PO43-, Mg2+, Na2+, Cl- y K+, que se pueden transferir al ECF.
F. Hormona paratiroidea
1. La PTH es un polipéptido producido por las glándulas paratiroides y regulado por
el Ca2+ plasmático.
2. La secreción es estimulada por una concentración plasmática baja de Ca2+ y suprimida por una concentración alta de Ca2+.
3. La principal acción esquelética de PTH es la estimulación de la resorción ósea por
los osteoclastos.
a. Además de la estimulación de la actividad de osteoclastos, la PTH también aumenta su número.
b. La resorción del hueso por los osteoclastos depende de un aumento de la concentración de H+ en la zona de resorción y una mayor secreción de enzimas lisosómicas para promover la fragmentación de la matriz ósea.
4. En el riñón, la PTH promueve la pérdida de PO43-, la resorción tubular renal de
Ca2+ y la 1-hidroxilación de la 25-hidroxivitamina D (calcitriol).
5. La PTH estimula una mayor absorción intestinal de Ca2+.
G. Calcitriol
1. El 7-dehidrocolesterol se convierte en colecalciferol (vitamina D3) en la piel por
efecto de la luz solar (fig. 6-6).
2. La vitamina D3 es transportada por una proteína unidora de esteroles hacia el hígado, donde se hidroxila para formar la 25 (OH)D3, principal forma circulante de
la vitamina D3.
3. La 25-(OH)D3 se transporta al riñón, donde ocurre hidroxilación para formar calcitriol, el metabolito activo de la vitamina D3.
4. La deficiencia de calcitriol en niños produce raquitismo (osteoide no calcificado) y
la deficiencia de vitamina D en adultos produce osteomalacia.
5. Los factores que aumentan la formación de vitamina D3 incluyen:
a. PTH
b. Ca2+ sérico bajo
c. Ingestión de fosfato
d. Prolactina, GH e insulina (que no se consideran reguladores primarios).
6. Las funciones del calcitriol incluyen:
a. Aumento de la absorción de Ca2+ y PO43- por el intestino delgado.
b. Aumento de la resorción de Ca2+ por el túbulo contorneado distal renal.
c. Estimulación de la resorción ósea con altas concentraciones.
7. El calcitriol media el efecto de PTH de aumento de la absorción intestinal de Ca2+.
H. Calcitonina
1. La calcitonina es un polipéptido sintetizado por las células C parafoliculares de la glándula tiroides.
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Ingestión de vitamina D3
en la dieta
7-dehidrocolesterol
(Provitamina D)
(se sintetiza en la piel)
Catalizado por luz
ultravioleta
Vitamina D3 (colecalciferol)
25-hidroxilasa
(hígado)
25 (OH) D3, la forma principal en la circulación
pero con muy baja actividad
24-hidroxilasa
(riñón)
24, 25(OH)2 D3
(biológicamente
inactivo)
1α
α-hidroxilasa en el
túbulo proximal renal,
su actividad aumenta
por disminución de
fosfato y la hormona
paratiroidea, y disminuye
por 1, 25(OH)2 D3.
1, 25(OH)2 D3
(forma activa
de la vitamina D3)
Figura 6-6. Regulación de la vitamina D3.
2. La calcitonina inhibe a los osteoclastos, pero no parece importante en seres humanos desde el punto de vista fisiológico.
3. El sistema nervioso secreta el péptido relacionado con el gen de la calcitonina
(CGRP), una potente sustancia vasodilatadora.
TRASTORNOS QUE AFECTAN LA FORMACIÓN ÓSEA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• La enfermedad de Paget se caracteriza por un aumento de la actividad de los osteoclastos. Se han usado calcitriol y bifosfonatos en clínica para reducir el elevado recambio óseo vinculado con ese trastorno.
• La osteoporosis es una disminución de la masa del hueso cortical y trabecular producto de un decremento en la
matriz ósea.
– Puesto que las hormonas esteroides sexuales promueven el depósito de hueso, el principal factor de riesgo de
osteoporosis es la disminución de la cifra de estrógenos en mujeres que envejecen.
• Los agentes para la prevención o inhibición de la aparición de osteoporosis incluyen fármacos contra la
resorción (bifosfonatos, calcitonina, estrógenos) y aquellos que estimulan la formación de hueso (calcitriol y fluoruro de sodio).
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• El hipoparatiroidismo se debe a una menor función de las glándulas paratiroides que causa disminución de
PTH y se caracteriza por hipocalciemia, hipofosfatemia y disminución de la excreción de PO43• El hipoparatiroidismo primario suele deberse a un adenoma aislado que aumenta la secreción de PTH y produce:
– Aumento del calcio plasmático total (hipercalciemia).
– Aumento de Ca2+ ionizado en el plasma
– Disminución de Po43- plasmático (hipofosfatemia)
– Aumento de la excreción urinaria de PO43- (fosfaturia)
– Aumento del Ca2+ urinario cuando el Ca2 plasmático aumenta más allá de la concentración que el riñón puede
resorber.
VIII. Hormonas tiroideas
A. Formación de las hormonas tiroideas
1. Las hormonas tiroideas se forman por agregación de yodo a moléculas de tirosina en
la tiroglobulina.
2. El yoduro se oxida a yodo por acción de la tiroperoxidasa.
3. El yodo se incorpora a las moléculas de tirosina para formar monoyodotirosina
(MIT) o diyodotirosina (DIT).
4. Dos DIT se acoplan para formar la tetrayodotironina (T4).
5. Una MIT y una DIT se acoplan para formar T3 o T3 inversa (rT3).
6. En la glándula tiroides casi todo el yodo se encuentra en MIT y DIT y se almacena
como parte de las moléculas de tiroglobulina en los folículos tiroideos.
7. Se secreta tiroxina (T4) en cantidades mayores que T3, la principal forma hormonal
activa; se secreta rT3, pero carece de actividad.
B. Metabolismo del yodo
1. Puesto que el yoduro no se encuentra en gran abundancia, el cuerpo tiene mecanismos sensibles para atraparlo y transportarlo.
2. Sólo la glándula tiroides incorpora yodo a las proteínas de manera significativa.
3. El yoduro se transporta al interior de la tiroides en la membrana basal de las
células foliculares por un proceso activo que pudiese involucrar Na/K+-ATPasa en el
mecanismo de atrapamiento.
4. El yoduro es oxidado a yodo en la luz folicular.
a. El yodo se incorpora a las moléculas de tirosina (organificación) para formar
MIT y DIT.
b. Ocurre acoplamiento de MIT y DIT para formar T4 y T3.
5. T4 y T3 se almacenan como parte de las moléculas de tiroglobulina en la glándula
tiroides.
6. La estimulación por TSH causa captación de las moléculas hacia el interior de las
células foliculares por endocitosis.
7. En la célula folicular, las moléculas de tiroglobulina se someten a la acción de enzimas lisosómicas y proteasas para constituir T4 y T3, que se liberan a la corriente
sanguínea para unirse a la globulina unidora de hormonas tiroideas (TBG) y otras
proteínas.
C. Transporte de las hormonas tiroideas
1. La TBG es una glucoproteína producida por el hígado que se une a casi 70% de T4
y 80% de T3 en el plasma.
2. La albúmina tiene una afinidad mucho menor de unión con hormonas tiroideas que
TBG, pero su alta concentración produce la unión de casi 20% de T4 y 11% de T3.
3. Las alteraciones de las proteínas unidoras de hormonas tiroideas pueden modificar
la concentración total de hormonas tiroideas.
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a. Durante el embarazo, el aumento de estrógenos incrementa la producción de
TBG. Sin embargo, las embarazadas no se tornan hipertiroideas porque la concentración de hormonas tiroideas libres se mantiene relativamente constante.
b. Numerosos fármacos (p. ej., salicilatos) compiten con T4 y T3 por los sitios de
unión en TBG, lo que produce cifras bajas totales de hormonas tiroideas, pero,
de nuevo, la concentración de hormona libre se mantiene relativamente normal.
c. Los tejidos periféricos retiran yodo de T4 para producir T3.
D. Regulación de la función tiroidea por retroalimentación
1. Aunque la principal retroalimentación negativa ocurre en la hipófisis, también hay
regulación por retroalimentación negativa en el hipotálamo, con bloqueo de la secreción de TRH.
2. T3 y T4 libres tienen retroalimentación negativa e inhiben la síntesis de TRH por
neuronas hipotalámicas y la secreción de TRH desde la hipófisis anterior.
3. La somatostatina y la dopamina actúan para inhibición de la secreción de TSH al
impedirla.
E. Homeostasia del yodo y las hormonas tiroideas
1. El yodo es mediador de la biosíntesis y secreción de hormonas tiroideas.
2. Un exceso o una deficiencia de la ingestión de yoduro puede alterar la función tiroidea.
3. La disminución de yoduro en la dieta reduce la secreción de T4 y T3, lo que da lugar
a un aumento de TSH por ausencia de retroalimentación. El aumento de la cifra de
TSH causa hipertrofia e hiperplasia de la tiroides (bocio).
4. Con la menor disponibilidad de yodo, la tiroides compensa mediante secreción de
la hormona activa T3.
5. La ingestión elevada de yoduro reduce la biosíntesis y secreción hormonas tiroideas
(efecto de Wolff-Chaikoff).
6. Se usa yoduro radioactivo para estudios diagnósticos, por ejemplo, en la valoración de
su mayor captación en el hipertiroidismo (secreción excesiva de hormonas tiroideas).
7. La ablación tiroidea en individuos con hipertiroidismo puede hacerse con 131E en
lugar de intervención quirúrgica.
F. Acciones fisiológicas de las hormonas tiroideas
1. T4 y T3 entran a las células por difusión pasiva y actúan a través de receptores nucleares en tejidos blanco.
2. El principal efecto de las hormonas tiroideas es un aumento de la tasa metabólica
basal (acción calorígena) en todos los tejidos corporales, excepto cerebro, testículos y
bazo.
a. Las hormonas tiroideas aumentan la tasa metabólica basal (BMR) por producción de calor o consumo de oxígeno.
(1) Tanto la respiración como el gasto cardíaco aumentan para aportar más O2 a
los tejidos.
(2) Si la BMR aumenta y no se provee combustible adecuado (mayor ingestión
de alimentos), ocurre catabolismo y pérdida de peso (los individuos hipertiroideos a menudo pierden peso y los hipotiroideos aumentan).
(3) El consumo muscular generalizado en presencia de altas concentraciones
de hormonas tiroideas se vincula con debilidad muscular y fatigabilidad.
(4) Las cifras altas de hormonas tiroideas también causan aumento de la excreción de Ca2+ y PO43-, así como disminución de la masa ósea y en ocasiones
fracturas patológicas en mujeres ancianas.
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(5) Las hormonas tiroideas estimulan la producción de calor (termogénesis).
(a) Los individuos hipertiroideos presentan vasodilatación periférica y sudación.
(b) Los individuos hipotiroideos tienen vasoconstricción periférica e intolerancia al frío.
3. Las hormonas tiroideas son necesarias para el crecimiento y desarrollo normales.
a. Los individuos hipotiroideos desde el nacimiento son enanos y tienen retraso
mental, circunstancia conocida como cretinismo y que ocurre en regiones de
deficiencia endémica de yodo.
b. Si no se inicia la reposición de hormonas tiroideas al término del primer mes que
sigue al nacimiento, no pueden revertirse los defectos neurológicos que producen
retraso mental.
4. Muchas acciones de las hormonas tiroideas se deben a una interacción sinérgica con
el sistema nervioso simpático (p. ej., termogénesis, lipólisis, glucogenólisis, gluconeogénesis). El bloqueo adrenérgico atenúa muchas de las manifestaciones cardiovasculares y del sistema nervioso (p. ej., temblores) del hipertiroidismo.
HIPERTIROIDISMO E HIPOTIROIDISMO
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Hipertiroidismo
– La enfermedad de Graves es una enfermedad autoinmunitaria con predominio en mujeres y es la causa más
frecuente de hipertiroidismo.
– La enfermedad de Graves es producto de una inmunoglobulina anormal (TSI) que se une al receptor de TSH y
lo activa.
– Los mecanismos normales de retroalimentación se alteran en la enfermedad de Graves; tanto la supresión de
T3 como la retroalimentación de TRH se ven afectadas.
– Las manifestaciones clínicas del hipertiroidismo incluyen taquicardia sinusal, nerviosismo, pérdida de peso,
intolerancia al calor, diarrea y bocio.
– Una minoría de pacientes con enfermedad de Graves presenta exoftalmia (protrusión ocular).
• Hipotiroidismo
– El hipotiroidismo en Estados Unidos es causado más menudo por tiroiditis de Hashimoto, una enfermedad
autoinmunitaria que produce anticuerpos antitiroideos y se presenta sobre todo en mujeres.
– Las características clínicas incluyen debilidad, piel gruesa, intolerancia al calor, aumento de peso, edema periférico, estreñimiento y bocio indoloro.
IX. Hormonas de la reproducción masculina
A. Vida fetal
1. En varones normales, el gen determinante del testículo (TDF) se localiza en el cromosoma Y. Se trata de un solo gen llamado SRY, que estimula la porción medular
de la gónada indiferente para desarrollarse hacia un testículo.
2. Los conductos de Wolff y Müller están presentes al inicio en sujetos masculinos
y femeninos. En ausencia de estímulo hormonal (es decir, en el feto femenino normal), se desarrollan estructuras internas y externas femeninas (es decir, se desarrollan
los conductos de Müller).
3. El desarrollo masculino normal requiere la presencia de tres hormonas: testosterona, dihidrotestosterona (DHT) y el factor inhibidor de los conductos de Müller (MIH).
a. El testículo sintetiza andrógenos y MIH necesarios para el patrón masculino de
diferenciación sexual.
b. Las células de Sertoli secretan MIH, que causa regresión de los conductos de Müller.
c. La gonadotropina coriónica humana (hCG) y la LH estimulan a las células de Leydig para secretar testosterona, que estimula el desarrollo de los conductos de Wolff.
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d. En ciertos tejidos (p. ej., próstata), la 5-α-reductasa convierte la testosterona en
DHT, que estimula el desarrollo de órganos del seno urogenital y el tubérculo
genital.
4. En ausencia de MIH se desarrollan los conductos de Müller, lo que da lugar a su
diferenciación en estructuras femeninas internas.
5. Los conductos de Wolff se diferencian en la mayor parte de las estructuras internas
masculinas, a saber, epidídimos, conductos deferentes y vesículas seminales.
6. El seno urogenital y el tubérculo genital se diferencian en escroto, pene y próstata.
DEFICIENCIA DE 5-α REDUCTASA E INSENSIBILIDAD A ANDRÓGENOS
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Deficiencia de 5-␣-reductasa
– Aunque los individuos con una deficiencia de 5-α-reductasa tienen testículos y desarrollo de los conductos de
Wolff, los genitales externos son femeninos por carencia de DHT.
– Las grandes cantidades de testosterona en la pubertad a menudo pueden estimular lo suficiente a DHT para
causar algo de virilización.
• Insensibilidad a andrógenos (feminización testicular).
– Trastorno ligado a X donde los individuos tienen testículos pero carecen de receptores de andrógenos y estructuras de los conductos de Wolff.
– Debido a la ausencia de efectos androgénicos, la persona afectada tiene genitales externos femeninos con una
vagina en fondo de saco y un útero rudimentario, por lo que se cría como mujer.
B. Pubertad
1. El hipotálamo secreta GnRH, que actúa sobre los gonadotropos en la hipófisis anterior. Esa hormona se secreta en brotes episódicos, lo que causa secreción pulsátil de
FSH y LH de la hipófisis anterior.
2. Las cifras de GnRH son bajas durante la niñez, pero en la pubertad la amplitud de
los pulsos de LH aumenta, en particular durante el sueño, e impulsa de manera ascendente la concentración promedio de LH.
3. El aumento de LH estimula a las células de Leydig (intersticiales) para secretar
testosterona.
4. Durante el desarrollo puberal disminuye la sensibilidad de los gonadotropos a la
inhibición de retroalimentación por la testosterona.
C. El adulto que envejece
1. La secreción de testosterona disminuye de manera gradual conforme pasan los años.
Sin embargo, no hay un decremento súbito de la secreción de testosterona en varones
que se parezca al decremento súbito de la secreción de estrógenos en la menopausia.
2. La declinación de la testosterona con el envejecimiento no suele vincularse con aumento de la secreción de LH que indique alguna disfunción hipotalámica-hipofisaria.
3. El tejido adiposo, la piel y la corteza suprarrenal también producen testosterona,
otros andrógenos y estrógenos.
D. Principales tipos celulares del testículo
1. Los receptores de LH se localizan en las membranas celulares de las células intersticiales de Leydig. La estimulación por LH causa aumento de la síntesis y secreción
de testosterona.
2. La testosterona sanguínea provee una señal de retroalimentación negativa al hipotálamo y la hipófisis anterior para regular la secreción de LH.
3. Gran parte de la testosterona sintetizada por las células de Leydig se difunde a las
células de Sertoli adyacentes.
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4. Una hormona unidora de andrógenos (ABP) sintetizada por las células de Sertoli
y secretada a la luz de los túbulos seminíferos ayuda a mantener una concentración
local elevada de testosterona. La FSH aumenta la síntesis de esa proteína.
5. La testosterona actúa en órganos blanco por unión a un receptor nuclear.
6. La FSH estimula a las células de Sertoli para sintetizar los productos necesarios para
las células de Leydig y el desarrollo de las espermatogonias.
7. La FSH hace que las células de Sertoli secreten inhibinas, que regulan su secreción.
8. La FSH ocupa receptores localizados en la membrana plasmática de las células de
Sertoli para aumentar la producción de proteínas como la ABP. Tanto FSH como
testosterona son indispensables para la espermatogénesis normal.
9. Las células de Sertoli son fuente de MIH.
10. Las células de Sertoli también secretan aromatasa, que transforma los andrógenos en
estrógenos, y los tumores de esas células se vinculan con feminización en animales.
E. Acciones anabólicas de los andrógenos
1. Los andrógenos aumentan la secreción de GH, que impulsa a IGF-1 a aumentar el
crecimiento de los huesos largos, con promoción del brote de crecimiento.
a. De este modo, los andrógenos estimulan el crecimiento de los huesos largos y son los
encargados de la mayor estatura promedio de los varones comparados con las mujeres.
2. Cerca del término de la pubertad, los andrógenos promueven el cierre de las placas
epifisarias de los huesos largos deteniendo el crecimiento.
3. Se estimula la síntesis de proteínas en el músculo, lo que aumenta la masa muscular
en varones comparados con mujeres.
4. Se estimula la secreción de eritropoyetina por los riñones y ello incrementa la producción de eritrocitos.
5. Hay estimulación de la secreción de glándulas sebáceas.
F. Efectos androgénicos de los andrógenos
1. Los andrógenos inducen el desarrollo de los órganos accesorios masculinos de la
reproducción y el mantenimiento de sus secreciones.
2. Impulsan el desarrollo de las características sexuales secundarias masculinas, que incluyen crecimiento, desarrollo y función de los genitales internos y externos.
3. Se requieren para los efectos conductuales, que incluyen libido y potencia.
4. Regulan la diferenciación de los genitales masculinos internos y externos en el feto.
5. Se requieren para el inicio y el mantenimiento de la espermatogénesis.
G. Regulación de la función testicular
1. La secreción pulsátil del GnRH del hipotálamo estimula la secreción de FSH y LH
por la hipófisis anterior.
2. La FSH actúa sobre las células de Sertoli para regular la espermatogénesis y dichas
células secretan inhibina, una proteína que regula la secreción de FSH por la hipófisis anterior mediante retroalimentación negativa.
3. La LH estimula la secreción de testosterona por las células de Leydig. La testosterona inhibe la LH al disminuir la secreción de GnRH del hipotálamo y la de LH de
la hipófisis anterior.
H. Regulación de la espermatogénesis
1. La espermatogénesis cesa a las temperaturas que se encuentran en el interior de la cavidad abdominal. Si los testículos no descienden (criptorquidia) al momento del nacimiento, ocurre infecundidad si no se corrige el trastorno en etapas tempranas de la vida.
2. El escroto provee un ambiente 4ºC más frío que el de la cavidad abdominal por
un intercambio de calor contracorriente que se localiza en el cordón espermático y
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el movimiento de los testículos hacia delante alejándose del cuerpo por acción del
músculo cremáster que los rodea.
3. Las células de Sertoli mantienen la espermatogénesis por regulación del metabolismo de los túbulos seminíferos.
4. Una vez producidos en el testículo, los espermatozoides maduran en el epidídimo.
I. Respuesta sexual masculina
1. La erección se encuentra sobre todo bajo control parasimpático. Las fibras parasimpáticas eferentes y las no colinérgicas no adrenérgicas que secretan óxido nítrico
(NO) son mediadoras de la erección.
2. Un importante mediador neuroendocrino de la erección es el NO, que aumenta la
concentración de cGMP en las células de músculo liso vascular.
a. La disfunción eréctil se trata hoy con fármacos como el sildenafil, que impide la
fragmentación de cGMP para mantener la función eréctil.
3. La emisión es el movimiento de semen desde el epidídimo, el conducto deferente,
las vesículas seminales y la próstata hasta los conductos eyaculadores, y está sobre
todo bajo control simpático.
4. Una contracción del esfínter interno vesical mediada por adrenérgicos simpáticos
impide la eyaculación retrógrada de semen a la vejiga. La destrucción de ese esfínter
por la prostatectomía a menudo causa eyaculación retrógrada.
5. La eyaculación es producto de la contracción rítmica de los músculos bulboesponjoso e isquiocavernosos del diafragma urogenital
FISIOPATOLOGÍA MASCULINA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Hiperplasia prostática benigna (BPH)
– En hombres ancianos, el crecimiento del lóbulo medio de la próstata ocluye la uretra y causa retención urinaria.
– La BPH depende de los andrógenos, sobre todo DHT.
– El tratamiento incluye intervención quirúrgica o el uso de inhibidores de la 5-α-reductasa para disminuir el
crecimiento de la próstata.
• Síndrome de Klinefelter
– Ocurre con expresividad variable en individuos XXY.
– Los pacientes afectados por este síndrome son altos con testículos pequeños y ginecomastia (crecimiento de
las mamas masculinas).
– Las cifras bajas de testosterona producen aumento de la concentración de gonadotropinas.
– El desarrollo de los túbulos seminíferos es anormal; ocurre azoospermia (ausencia de espermatozoides viables).
X. Hormonas de la reproducción femenina
A. Vida fetal
1. No se produce antígeno SRY; por tanto, la gónada indiferenciada se desarrolla hacia
un ovario.
2. La carencia de MIH permite el desarrollo de los conductos de Müller, que originan
el útero y las trompas de Falopio.
3. La falta de testosterona produce degeneración de los conductos de Wolff e impide el
desarrollo de estructuras masculinas.
B. Síntesis de estrógenos
1. Las células de la teca son las principales fuentes de 17-α-hidroxiprogesterona y
androstendiona (el principal andrógeno producido por el ovario). Las células de
la granulosa son la principal fuente de estradiol (E2). La LH estimula la síntesis de
progesterona a partir de pregnenolona.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 167
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2. Se producen cantidades significativas de estrógenos por aromatización periférica de
andrógenos. En varones, la aromatización periférica de la testosterona a E2 contribuye con 80% de la tasa de producción de estrógenos.
3. En mujeres, hasta 50% del E2 producido durante el embarazo proviene de la aromatización del andrógeno suprarrenal, sulfato de DHEA.
4. La conversión de androstendiona en estrona (E1) es la principal fuente de estrógenos en mujeres en la posmenopausia. Hay actividad de aromatasa en células adiposas, así como en hígado, piel y otros tejidos.
C. Efectos fisiológicos de los estrógenos
1. Los estrógenos se encargan del desarrollo de las características sexuales secundarias
femeninas, como:
a. Hombros angostos
b. Caderas anchas y un ángulo de acarreo más amplio
c. Brazos divergentes
d. Muslos convergentes y un plano de entrada pélvico más ancho.
2. Los estrógenos tienen los siguientes efectos orgánicos endocrinos:
a. Aumentan la queratinización del revestimiento vaginal para su protección.
b. Se encargan de la secreción acuosa profusa del cuello uterino que puede distenderse en hebras largas (extensibilidad o filancia) y se usa en clínica para indicar
que la ovulación es inminente.
c. Aumentan el crecimiento de la capa endometrial (secretora) y la hace tres a cuatro veces más gruesa.
(1) Aumenta la actina y miosina del miometrio y las trompas de Falopio para
promover contracciones espontáneas, que facilitan el transporte de espermatozoides.
d. Aumenta el número de receptores de LH en los folículos ováricos y su crecimiento.
e. Aumenta el desarrollo de conductos (es decir, número y tamaño) en las mamas.
3. Los estrógenos tienen los siguientes efectos metabólicos:
a. Disminuyen la concentración sanguínea de colesterol e inhiben la aterogénesis en
animales. Las dosis altas, sin embargo, promueven la trombosis.
b. Aumentan la retención de Ca2+. Así, en la menopausia ocurre pérdida de Ca2+.
Los estrógenos también promueven el crecimiento puberal y después el cierre de
las placas epifisarias.
c. Los estrógenos aumentan el número de proteínas de unión de esteroides (p. ej.,
tiroglobulina) sintetizadas por el hígado.
D. Progesterona
1. La progesterona tiene los siguientes efectos endocrinos:
a. Aumenta la infiltración de leucocitos en el epitelio vaginal.
b. Produce un moco de cuello uterino resistente a la penetración de espermatozoides (barrera natural a la fecundación).
c. Reduce la actividad espontánea del útero y la sensibilidad a la oxitocina, en tanto
aumenta la secreción de las glándulas endometriales.
d. Estimula el crecimiento de glándulas alveolares lobulillares en las mamas.
2. La progesterona tiene los siguientes efectos metabólicos:
a. Induce la natriuresis (pérdida de Na+ por el riñón) al competir por los receptores
de aldosterona.
b. Hace el aparato respiratorio más sensible al CO2 y aumenta la frecuencia respiratoria.
c. Aumenta la temperatura corporal basal casi 1ºC.
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LH plasmático
relativa con
relación a la
concentración
en el día 28
LH
(10X)
FSH
(3X)
1X
1X
Estradiol
plasmático con
relación a su
concentración
en el día 28
FSH plasmático
con relación a
la concentración
en el día 28
Progesterona
(40X)
Estradiol
(5X)
1X
1X
Progesterona
plasmática con
relación a su
concentración
en el día 28
Menstruación
Crecimiento
y secreción
de estradiol
Rotura
folicular
Función Regresión
lútea
lútea
completa
Ovario
Fase folicular
Fase lútea
Proliferativo
Menstruación
Endometrio
uterino
Moco
cervical
Secretor
Acuoso y poco espeso
Espeso
0.5–1.0°F por arriba
de la media folicular
Temperatura
corporal basal
1
9
14 15
23
28
Día del ciclo menstrual
Figura 6-7. Ciclo ovárico. FSH, hormona foliculoestimulante; LH, hormona luteinizante.
E. Ciclo ovárico: regulación hormonal de la oogénesis (fig. 6-7)
1. El aparato reproductor femenino tiene variación cíclica, en tanto el masculino tiene
producción tónica y constante de hormonas.
a. La pubertad marca la transición a la función reproductiva cíclica de la mujer
adulta.
2. La actividad cíclica en la secreción de esteroides ováricos produce cambios que se
reflejan en la descamación del revestimiento endometrial casi cada 28 días. La menstruación (derivada de la palabra mes en latín) se debe a la actividad ovárica y, por
tanto, corresponde al ciclo ovárico.
3. El ciclo se inicia con el desarrollo de 15 a 30 folículos gracias a la estimulación por FSH.
4. En el día seis, un folículo empieza a producir compuestos antifoliculares, que llevan
a la atresia de los otros folículos.
5. El folículo dominante produce estrógenos, lo que reduce los niveles de FSH y LH
por retroalimentación negativa.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 169
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6. Cerca de la mitad del ciclo, casi 48 h antes de la ovulación, un aumento importante
de la producción de estrógenos resulta en una retroalimentación positiva que produce la secreción súbita de gonadotropinas (sobre todo LH) y lleva a la rotura del
folículo y la ovulación de 16 a 24 h después.
7. Después de la ovulación, la cavidad folicular se llena de células lúteas, así llamadas
por su color amarillo debido a modificación de las células de la teca y granulosa
(cuerpo amarillo) resultante de la estimulación por LH. El cuerpo amarillo produce
progesterona y E2 durante ocho a nueve días.
8. Las cifras plasmáticas aumentadas de E2 y progesterona tienen retroalimentación negativa para mantener bajas las cifras de FSH y LH.
9. Si no hay fecundación, el cuerpo amarillo involuciona (luteólisis).
10. Los días uno a 14 del ciclo ovárico constituyen la llamada fase folicular (preovulatoria). Después de la ovulación, se inicia la fase lútea (posovulatoria) con funcionamiento del cuerpo amarillo. La fase folicular es la más variable, en tanto la fase lútea
siempre es de 14 días. Así, se puede calcular el día de la ovulación restando 14 días a
la duración total del ciclo menstrual.
11. La cifra de LH continúa declinando durante la fase lútea, en tanto la de FSH aumenta en sus etapas tardías por una declinación en la secreción de E2 y progesterona, así como por la eliminación de la retroalimentación negativa sobre el complejo
hipotálamo hipofisario.
F. Ciclo uterino (fig. 6-8)
1. El patrón hormonal en el útero refleja los cambios de la función ovárica porque es el
órgano blanco de E2 y progesterona.
2. La menstruación o descamación de la capa funcional del endometrio ocurre durante los días uno a cinco del ciclo.
3. Los días cinco a 14 representan la fase proliferativa, durante la cual se restablece el
endometrio descamado en la menstruación.
Suceso
ovárico
Ovulación
Estrógenos
Progesterona
Estrógenos
Grosor
endometrial
Fase
uterina
Fase
ovárica
Menstrual
Proliferativa
Secretora
Folicular
1
5
Menstrual
Lútea
10
15
20
25
28
5
Día del ciclo menstrual
Figura 6-8. Ciclo uterino.
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a. El endometrio crece y se desarrolla.
b. El revestimiento endometrial aumenta de grosor de tres a cuatro veces; las células
se tornan edematosas y más vascularizadas en el momento de la ovulación.
c. La duración de esta fase es muy variable.
4. Los días 14 a 28 representan la fase secretora, durante la que el útero se prepara
para la implantación del óvulo fecundado.
a. Después de la ovulación, las glándulas se vuelven ensortijadas y las secreciones
endometriales aumentan.
b. Esta fase siempre dura 14 días.
5. Si no hay fecundación, el sostén hormonal del endometrio cesa, éste involuciona y
se inicia un nuevo ciclo con el primer día de la menstruación.
G. Control hormonal del ovario
1. Las neuronas en el hipotálamo secretan GnRH en forma pulsátil, lo que estimula la
producción de FSH y LH por la hipófisis anterior.
2. FSH y LH actúan sobre el ovario para estimular el desarrollo folicular y la producción de estrógenos.
3. En la fase folicular temprana, las cifras bajas de estrógenos tienen retroalimentación
negativa al hipotálamo y la hipófisis anterior para inhibir la producción de LH.
4. La inhibina, una hormona peptídica producida por las células de la granulosa del
folículo, ejerce una retroalimentación negativa para inhibir la secreción de FSH.
5. A mitad del ciclo hay retroalimentación tanto negativa como positiva. Las cifras altas de
estrógenos predominan durante al menos 36 h para ejercer una retroalimentación positiva en la hipófisis y causar la secreción súbita de LH y FSH que origina la ovulación.
6. Después de la ovulación, cuando las cifras de progesterona y estrógenos circulantes
son altas, se inhibe la retroalimentación positiva de los estrógenos.
7. Casi todos los anticonceptivos orales contienen un progestágeno y un estrógeno sintéticos, que se combinan para prevenir la secreción de gonadotropinas.
8. Los anticonceptivos orales se administran durante 21 días y después se suspenden
durante cinco a siete para permitir que ocurra el flujo menstrual.
9. Los anticonceptivos orales multifásicos contienen diferentes cantidades de estrógenos
y progesterona, con dosis que varían a intervalos específicos durante el período de 21
días. Se cree que este tipo de fórmula impide las hemorragias intermenstruales.
10. Las píldoras de sólo progestágenos no impiden la ovulación, pero producen espesamiento
del moco del cuello uterino, disminuyen la movilidad uterina y alteran la implantación.
11. Los implantes de sólo progestágenos insertados bajo la piel pueden evitar el embarazo durante hasta cinco años.
H. Indicadores de ovulación
1. El aumento de casi 1ºC en la temperatura que se observa después de la ovulación
se vincula con la secreción de progesterona por el cuerpo amarillo e indica que ha
ocurrido la ovulación.
2. El moco del cuello uterino se vuelve copioso y acuoso y puede tener gran extensibilidad, vinculada con la concentración máxima de estrógenos antes de la ovulación,
que indica su inminencia.
ENFERMEDAD OVÁRICA
• La enfermedad poliquística ovárica es un síndrome caracterizado por la presencia de múltiples quistes en el
ovario y elevación de la concentración de E2, testosterona y LH, con disminución de la de FSH.
• Una causa propuesta del síndrome es la generación muy frecuente de pulsos de GnRH.
• El tratamiento suele incluir la resección en cuña del ovario.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 171
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I. Cambios endocrinos vinculados con el embarazo
1. En presencia de fecundación, el cuerpo amarillo no involuciona, sino que crece en
respuesta a la hCG liberada por el sinciciotrofoblasto (fig. 6-9).
2. La hCG cubre el espacio temporal entre el mantenimiento ovárico del embarazo y el
placentario.
3. La hCG es similar a LH en estructura y acción. Así, estimula la producción de progesterona, 17-hidroxiprogesterona y estradiol por el cuerpo amarillo.
4. El sinciciotrofoblasto también secreta somatomamotropina coriónica humana
(hCS), también conocida como lactógeno placentario humano (hPL), que es la
hormona de crecimiento materna del embarazo. La hCS da lugar a una menor utilización de glucosa por la madre.
5. Otro estrógeno importante del embarazo humano es el estriol, que se usa como
marcador de la salud fetoplacentaria, porque su producción requiere el desvío de las
moléculas de esteroides de la placenta al feto y de regreso.
J. Parto
1. El embarazo dura un número predeterminado de días para cada especie (270 días
desde la fecundación y 284 desde el último período menstrual precedente a la concepción en el ser humano), pero se desconocen los factores encargados de su terminación.
2. Hay 100 veces más receptores de oxitocina en el útero a término que al inicio del
embarazo, lo que tiene correlación con la mayor concentración de estrógenos a término.
3. Si bien no se conoce por completo el mecanismo por el que se inicia el trabajo de
parto, se cree que un cambio local en la razón estrógenos: progesterona aumenta la
secreción de prostaglandinas y causa el inicio de las contracciones uterinas.
4. Una vez que se inicia el trabajo de parto, la oxitocina aumenta las contracciones uterinas por acción directa sobre las células musculares e incremento de la producción
de prostaglandinas.
Tasa de excreción urinaria
Gonadotropina
coriónica
Parto
Estrógenos
Progesterona
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Meses después del inicio del último período menstrual
Figura 6-9. Concentraciones de gonadotropina coriónica humana.
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K. Modificaciones hormonales en la lactancia
1. Estrógenos y progesteronas estimulan el desarrollo de las glándulas mamarias durante el embarazo.
2. La síntesis de leche por efecto de la prolactina y hPL se inicia en el último trimestre
del embarazo.
3. La lactogénesis (síntesis y secreción de leche) no ocurre durante el embarazo porque la
progesterona y el estradiol inhiben la estimulación de la síntesis láctea por la prolactina.
4. Después del parto, la ausencia de succión permite que las cifras de prolactina se
mantengan bajas e impide la formación de leche. El amamantamiento estimula la
concentración de prolactina por un reflejo neuroendocrino.
5. El amamantamiento también estimula la secreción de oxitocina, causa contracciones
del mioepitelio alveolar y da lugar a la bajada de la leche.
6. La bajada de la leche también puede estimularse por reacciones emocionales ante la
presencia del bebé y por la actividad sexual.
7. El mantenimiento de la lactancia suprime la ovulación por la acción antigonadotrópica de la prolactina.
L. Menopausia
1. La menopausia es el período en el que ocurre el último ciclo menstrual. La edad
promedio de la menopausia ha aumentado en años recientes y es hoy de 52 años.
2. En la menopausia sólo persisten unos cuantos folículos funcionales en el ovario. La
falta de respuesta del ovario a las gonadotropinas causa los siguientes cambios endocrinos:
a. El estrógeno predominante en la premenopausia es el estradiol, pero después se
pueden encontrar cifras más altas de estrona. La estrona se produce en el tejido
adiposo periférico por aromatización de la androstendiona.
b. La concentración de gonadotropinas circulantes, en particular FSH, aumenta.
c. Ocurre atrofia gradual de los órganos de la reproducción por pérdida de sostén
hormonal.
d. La osteoporosis es frecuente por pérdida de estrógenos.
e. Se presentan inestabilidad vasomotora y bochornos.
INSUFICIENCIA OVÁRICA PREMATURA: SÍNDROME DE TURNER
• El síndrome de Turner es el ejemplo mejor conocido de disgenesia gonadal.
• Las manifestaciones clínicas del síndrome de Turner son estatura corta, cuello alado, tórax en quilla, aumento
del ángulo de acarreo con los brazos y coartación de la aorta.
• El defecto incluye la ausencia de un cromosoma X, que lleva a la pérdida de la función ovárica y las manifestaciones clínicas antes descritas.
• Se trata de la causa más frecuente de amenorrea primaria.
• En clínica, los ovarios son sustituidos por estrías fibrosas.
PROBLEMAS CLÍNICOS
Una mujer de 46 años manifiesta irritabilidad creciente, bochornos y un ciclo menstrual cada vez
más irregular durante los últimos 12 meses. Ha tenido tres embarazos sin complicaciones y no
presenta problemas además de venas varicosas.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 173
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1. ¿Cuál de los siguientes hallazgos sería de esperar?
A. Aumento de FSH
B. Disminución de LH
C. Aumento de la densidad ósea
D. Disminución del colesterol total
E. Aumento de la concentración de estradiol
Una mujer soltera de 19 años se queja de que tiene “demasiado vello”. Tiene antecedente de ciclos
menstruales irregulares, un acné cada vez peor y crecimiento de vello facial, en las mamas y la porción baja del abdomen. Tiene actividad sexual, utiliza condones para anticoncepción y está bien
desde otros puntos de vista. Los estudios de laboratorio revelaron cifras normales de testosterona,
cortisol, 17-hidroxiprogesterona y DHEA, pero aumento de las cifras de LH. No obstante, ella
está deprimida por el crecimiento de vello nuevo.
2. ¿Cuál de las siguientes es la causa más probable de esos síntomas?
A. Hiperplasia suprarrenal congénita
B. Tumor ovárico de células de Sertoli-Leydig
C. Enfermedad de ovarios poliquísticos
D. Síndrome de Cushing
E. Hirsutismo constitucional
Una paciente de 34 años de edad tiene antecedente de ocho años de menorragia (menstruación
anormal) y anemia. Los síntomas de cansancio e incapacidad para concentrarse la hicieron perder
su trabajo. También manifiesta intolerancia al frío, estreñimiento y aumento de peso. A la exploración su piel es pálida, fría, seca y con escamas. Los resultados del laboratorio indican cifras plasmáticas bajas de T4 y elevadas de TSH.
3. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. Enfermedad de Graves
B. Bocio tóxico multinodular
C. Hipotiroidismo de origen hipotalámico
D. Hipotiroidismo primario
E. Bocio tóxico difuso
Una mujer de 32 años antes sana, tiene antecedente de un año de duración de palpitaciones, sudación, intolerancia al calor y diarrea intermitente. Ha perdido 5.5 kg a pesar de su buen apetito.
Su sobrina tuvo hipotiroidismo neonatal. La exploración física revela una mujer ansiosa con una
frecuencia cardíaca de 120 por minuto y una presión arterial de 120/80 mmHg. Muestra un temblor fino de las manos y sus palmas son húmedas y calientes. Los estudios de laboratorio muestran
elevación de T3 libre y T4, así como aumento de la concentración plasmática de TSH.
4. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. Enfermedad de Graves
B. Bocio tóxico multinodular
C. Hipotiroidismo de origen hipotalámico
D. Hipotiroidismo primario
E. Mixedema
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Un varón de 30 años tiene antecedente de una semana de aumento de la sed (polidipsia) y de los
volúmenes urinarios (poliuria). Los resultados de una prueba de privación de agua revelan aumento
de la osmolaridad plasmática (>300 mosm/kg) y la urinaria (>120 mosm/kg). En la actualidad recibe
tratamiento por diabetes mellitus no insulinodependiente (tipo II), así por un trastorno bipolar.
5. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. SIADH debido a los agentes hipoglucemiantes orales
B. Hiperglucemia con diuresis osmótica
C. Diabetes insípida nefrógena por tratamiento con litio
D. Polidipsia
E. Diabetes insípida central secundaria a panhipopituitarismo
Un agricultor de 48 años tiene antecedente de 10 meses de debilidad muscular, formación fácil de
hematomas, dolor dorsal, cefalea y depresión. No ha fumado en su vida y antes estaba sano. Su
único medicamento es un agente antiinflamatorio no esteroideo que toma por dolor costal. A la
exploración se encuentra con obesidad troncal y una “giba de búfalo”, piel delgada con formación
fácil de hematomas y una presión arterial de 180/100 mmHg. Los estudios de laboratorio revelan
aumento de cortisol libre con ausencia de ritmo circadiano. Una prueba de dexametasona de dosis
alta suprimió la cifra de cortisol AM a menos del 50% de la basal.
6. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. Enfermedad de Addison por destrucción autoinmunitaria de la suprarrenal
B. Enfermedad de Cushing ectópica por un carcinoma pulmonar microcítico
C. Deficiencia de 17-α-hidroxilasa por un defecto congénito
D. Enfermedad de Cushing hipofisaria por un adenoma de la glándula
E. Hiperaldosteronismo primario por un adenoma suprarrenal
RESPUESTAS
1. La respuesta es A. La paciente experimenta una menopausia temprana que se caracteriza por
aumento de FSH en un intento por estimular el desarrollo y maduración foliculares. La disminución de LH (opción B), el aumento de la densidad ósea (opción C), la disminución del
colesterol total (opción D) y el aumento de la cifra de estradiol (opción E) no son característicos de la menopausia. Más bien, en ella ocurre lo contrario.
2. La respuesta es C. El antecedente del crecimiento de vello y los ciclos menstruales irregulares
señalan al síndrome de ovarios poliquísticos, la causa más frecuente de exceso de andrógenos
e hirsutismo. Las pacientes muestran obesidad, oligomenorrea, hirsutismo, acné e infecundidad. La distribución de un vello de crecimiento anormal refleja la intensidad del exceso de
andrógenos. Se puede excluir la hiperplasia suprarrenal congénita (opción A) porque se caracteriza por un aumento de la concentración de 17-hidroxiprogesterona. Los tumores de células
de Sertoli-Leydig (opción B) son neoplasias ováricas que secretan testosterona. Se presentan
en mujeres entre los 21 y 40 años de edad. Las pacientes con esos tumores tienen un cese
abrupto de la menstruación y presentan vello corporal extenso, así como una recesión temporal del cabello, crecimiento del clítoris, disminución del tono de la voz y un tumor ovárico.
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Capítulo 6: Fisiología endócrina 175
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El síndrome de Cushing (opción D) es poco probable, porque las cifras de cortisol libre son
normales. El hirsutismo constitucional (opción E) es aquel sin causa conocida. Las mujeres
con el trastorno tienen ciclos menstruales regulares.
3. La respuesta es D. Los resultados de las pruebas de laboratorio (disminución de hormonas
tiroideas y aumento de la concentración sérica de TSH) junto con los datos de exploración de
piel pálida, fría y seca, son compatibles con hipotiroidismo primario. La enfermedad de Graves
(opción A) es un trastorno autoinmunitario caracterizado por la producción de anticuerpos
contra el receptor de TSH. Ocurre hipertiroidismo cuando las inmunoglobulinas estimulantes
de la tiroides actúan como agonistas del receptor de TSH y promueven la síntesis y secreción
de hormonas tiroideas. El bocio tóxico multinodular (opción B) se observa más a menudo en el
anciano y es producto de hipertiroidismo no de hipotiroidismo. El hipotiroidismo de origen
hipotalámico (opción C) es una causa rara de hipotiroidismo y se debe a defectos hipotalamohipofisarios que dan lugar a disminución de la cifra de TSH, no a su aumento. El bocio
tóxico difuso (opción E) es otro nombre de la enfermedad de Graves y se caracteriza por hipertiroidismo por hiperactividad de la glándula tiroides, no por hipotiroidismo.
4. La respuesta es A. En casi todos los casos de hipertiroidismo de Graves se sabe que está presente un anticuerpo IgG contra los receptores de TSH en el suero del paciente, que estimula
a las células tiroideas. El bocio tóxico multinodular (opción B) ocurre sobre todo en ancianos.
El hipotiroidismo de origen hipotalámico (opción C), el hipotiroidismo primario (opción D)
y el mixedema, que es un hipotiroidismo prolongado (opción E), son incorrectos porque el
paciente manifiesta hipertiroidismo, no hipotiroidismo.
5. La respuesta es C. El tratamiento con litio disminuye los efectos de la ADH sobre el riñón y
resulta en poliuria y polidipsia por depleción de volumen. La SIADH (opción A) se vincula
con secreción inapropiada de ADH que lleva a hiponatriemia y a una excreción defectuosa de
la carga de agua, que es contraria a los síntomas descritos en este caso. La hiperglucemia con
diuresis osmótica (opción B) causa pérdida de agua, que resulta en una mayor secreción de
ADH cuando el hipotálamo percibe la hipovolemia y la secreta para retener agua a fin de mantener el volumen intravascular. Puesto que el paciente tiene antecedente prolongado de diabetes,
los síntomas no se presentarían en el lapso de una semana. En un paciente con polidipsia
psicógena (opción D), la osmolaridad urinaria aumentaría más que la del plasma después de
la prueba de restricción de agua, lo que indicaría que ocurre antidiuresis. La diabetes insípida
central por panhipopituitarismo (opción E) no es correcta porque una persona con panhipopituitarismo tendría múltiples deficiencias hipofisarias, que incluyen fracaso del crecimiento
e hipogonadismo, que no se mencionan en este caso.
6. La respuesta es D. La enfermedad de Cushing hipofisaria se debe a un adenoma hipofisario
benigno que secreta un exceso de ACTH y produce síntomas clínicos de concentraciones excesivas de cortisol. La enfermedad de Addison (opción A) es una insuficiencia suprarrenal por
destrucción autoinmunitaria de la glándula que lleva a síntomas de deficiencia de cortisol, no
a su exceso. La enfermedad de Cushing ectópica se debe a un tumor maligno del pulmón (opción B) que produce exceso de ACTH. Los pacientes muestran signos de tumor metastático
obvio como pérdida de peso, hipertensión, hipocaliemia e hiperpigmentación. La pérdida
de peso y la hiperpigmentación no se mencionaron en este caso. La deficiencia congénita de
17-α-hidroxilasa (opción C) causa una carencia de andrógenos y estrógenos y por tanto se
manifiesta con fenotipo femenino y ausencia de características sexuales secundarias. El hiperaldosteronismo primario (opción E) por un adenoma suprarrenal es la causa más frecuente
de aldosteronismo primario. Sus manifestaciones clínicas frecuentes incluyen hipertensión,
hipovolemia, hipomagnesiemia y alcalosis metabólica. En este caso hay síntomas de aumento
de la concentración de cortisol, no de aldosterona
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C
CA
AP
PÍÍT
TU
UL
LO
O 7
7
N
NE U ROF IS IOLOGÍA
I. Sistema nervioso autónomo
A. Organización
1. El sistema nervioso autónomo (ANS) tiene tres divisiones: simpático, parasimpático
y entérico.
2. La sinapsis entre las neuronas ocurren en los ganglios autónomos.
a. Los ganglios parasimpáticos se localizan dentro o cerca de los órganos efectores.
b. Los ganglios simpáticos se localizan en la cadena paravertebral (a lo largo de la
columna vertebral).
3. Cada división tiene dos neuronas en la distribución periférica de la inervación motora
(fig. 7-1).
a. Una neurona preganglionar tiene su cuerpo celular en el sistema nervioso central
(SNC), en las columnas celulares del tallo encefálico y la médula espinal.
(1) Las neuronas simpáticas preganglionares se originan en los segmentos toracolumbares T1-L3 de la médula espinal.
(2) Las neuronas parasimpáticas preganglionares se originan en los núcleos de los
nervios craneales (CN) III, VII, IX y X, así como los segmentos S1-S4 de la
médula espinal.
b. Una neurona posganglionar tiene su cuerpo celular en un ganglio del sistema
nervioso periférico (PNS) entre el SNC y las células blanco.
4. El efecto de la mayor actividad en cualquier sistema es excitatorio en algunos órganos
blanco e inhibitorio en otros.
5. La médula suprarrenal es un ganglio especializado del sistema nervioso simpático.
a. Las fibras preganglionares hacen sinapsis directamente en células cromafines,
que actúan como cuerpos celulares posganglionares.
b. Las células cromafines contienen feniletanolamina n- metil transferasa que convierte la noradrenalina en adrenalina.
c. Así, la médula suprarrenal secreta 80% de adrenalina y 20% de noradrenalina.
6. La división entérica del ANS es un conjunto de neuronas aferentes, interneuronales y
motoras, que forman plexos que rodean el tubo GI.
a. La división entérica es un sistema nervioso con autocontención que recibe impulsos
simpáticos y parasimpáticos.
B. Neurotransmisores
1. Todas las neuronas preganglionares secretan acetilcolina y estimulan receptores nicotínicos en las neuronas posganglionares.
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Capítulo 7: Neurofisiología 177
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Sistema nervioso central
Ganglio
Fibra nerviosa
preganglionar
Blanco
Fibra nerviosa
posganglionar
Figura 7-1. Distribución periférica de la inervación motora.
2. Todas las neuronas parasimpáticas posganglionares secretan acetilcolina y estimulan
receptores muscarínicos en los órganos blanco viscerales.
3. Casi todas las neuronas simpáticas posganglionares secretan noradrenalina hacia órganos blanco viscerales.
4. Las neuronas peptidérgicas en el sistema nervioso parasimpático secretan péptidos
neurocrinos como el péptido inhibidor vasoactivo.
C. Receptores adrenérgicos (cuadro 7-1)
1. Los receptores ␣1 son el subtipo de receptores ␣ predominante en la membrana
possináptica de las células blanco.
a. Se localizan en el músculo liso vascular gastrointestinal (GI) y esfínteres vesicales, así como fibras radiales del iris ocular.
b. Son excitatorios y producen contracción por activación de la fosfolipasa C que
lleva a la formación de trifosfato de inositol (IP3) y aumento del Ca2+ intracelular.
2. Los receptores α2 son el tipo 1 α predominante en el lado presináptico de las terminales nerviosas adrenérgicas.
a. Se localizan en las terminales nerviosas presinápticas, plaquetas, células adiposas y las paredes intestinales.
b. Son inhibitorios y producen relajación por inhibición de la ciclasa de adenilato
y disminución del AMP cíclico (cAMP).
3. Los receptores ␤1 que se encuentran sobre todo en células del músculo cardíaco son
excitatorios y producen aumento de la frecuencia y contractilidad cardíacas por
activación de la ciclasa de adenilato al aumentar la cifra de cAMP.
4. Se encuentran receptores ␤2 en el músculo liso y en efectores secretores.
a. Son inhibitorios y producen relajación (p. ej., dilatación de bronquiolos) por
aumento de la concentración de cAMP.
b. Son más sensibles a la adrenalina que a la noradrenalina.
5. Los receptores ␤3 tienen distribución limitada.
a. Hay cifras bajas en el tejido adiposo y tubo digestivo.
b. Son excitatorios y estimulan la lipólisis y la movilidad GI por aumento de la
cifra de cAMP.
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Cuadro 7-1. Efectos del sistema nervioso autónomo sobre órganos, aparatos y sistemas.
Órgano
Acción simpática
Receptor simpático
Acción parasimpática
Corazón
↑ frecuencia cardíaca
↑ contractilidad
↑ conducción del nodo AV
β1
β1
β1
↓ frecuencia cardíaca
↓ contractilidad (aurículas)
↓ conducción del nodo AV
Músculo liso vascular
Constriñe los vasos sanguíneos
cutáneos; esplácnicos
Dilata los vasos sanguíneos en
el músculo esquelético
α1
—
β2
—
Tubo digestivo
↓ motilidad
Constriñe los esfínteres
α2, β2
α1
↑ motilidad
Relaja los esfínteres
Bronquiolos
Dilata el músculo liso
bronquiolar
β2
Constriñe el músculo liso
bronquiolar
Órganos sexuales
masculinos
Eyaculación
α2
Erección
Vejiga
Relaja la pared vesical
Constriñe el esfínter
β2
α1
Contrae la pared vesical
Relaja el esfínter
Glándulas sudoríparas
↑ sudación
Muscarínico
(colinérgico
simpático)
—
Riñón
↑ secreción de renina
β1
—
Células adiposas
↑ lipólisis
β1
—
D. Receptores colinérgicos (véase cuadro 7-1)
1. Los receptores nicotínicos son possinápticos en ganglios localizados en el corazón,
músculo liso y las glándulas exocrinas.
a. Son activados por bajas concentraciones de acetilcolina o nicotina e inhibidos
por bloqueadores ganglionares (p. ej., hexametonio) y elevadas concentraciones de acetilcolina.
b. Producen excitación al actuar como conductos inespecíficos de cationes que
incrementan el ingreso de Na+ y K+ por sus gradientes electroquímicos.
2. Los receptores muscarínicos encargados de casi todos los efectos posinápticos parasimpáticos se localizan en corazón, músculo liso y glándulas.
a. Son activados por acetilcolina y muscarina e inhibidos por atropina.
b. Son inhibitorios en el corazón (p. ej., disminuyen la frecuencia cardíaca) y excitatorios en el músculo liso y las glándulas (p. ej., aumentan la secreción).
c. Producen inhibición al disminuir el cAMP, lo que lleva a la abertura de los conductos de K+ y excitación por aumento de la secreción de Ca2+ de las reservas
intracelulares mediadas por IP3.
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Capítulo 7: Neurofisiología 179
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E. Coordinación central
1. El bulbo raquídeo y la región pontina del mesencéfalo son los sitios más significativos de regulación autonómica central de variables individuales como la digestión, la
respiración, la frecuencia cardíaca y la presión arterial.
2. La información eléctrica alcanza el bulbo raquídeo-región pontina sobre todo a través del haz del núcleo solitario y la información química llega sobre todo a través
del área postrema.
3. La región bulbopontina contiene los centros vasomotor, respiratorio, neumotáxico
y de deglución y vómito.
4. La información autónoma aferente sale de los núcleos centrales por las vías simpática
y parasimpática.
5. Los eferentes simpáticos descienden por las columnas intermediolaterales de la médula espinal y se transfieren de ahí a las neuronas simpáticas preganglionares.
6. Los eferentes parasimpáticos salen de los núcleos centrales sobre todo a través del
nervio vago. Las fibras de la región sacra de la médula espinal descienden en la
región mediolateral.
7. El núcleo del haz solitario y el área postrema tienen comunicaciones extensas con
núcleos que generan información eferente: el núcleo ambiguo, el núcleo motor dorsal y los núcleos bulbares ventrolateral, rostral y caudal.
8. La superposición en el control de los sistemas del ANS puede ocurrir y es patológica.
a. Muchas neuronas en el tallo encefálico y la médula espinal tienen patrones de descarga regulados por el latido cardíaco y la actividad respiratoria.
(1) Puede ocurrir arritmia sinusal por un efecto exagerado de la actividad respiratoria sobre la frecuencia cardíaca.
II. Sistema sensorial
A. Conceptos clave
1. La transducción sensorial es el proceso de transformación de las propiedades de los
ambientes externos e internos en impulsos nerviosos, que se pueden transmitir al cerebro.
2. Las señales ambientales que pueden detectarse incluyen presión, luz, sonido, temperatura y sustancias químicas.
3. Esas señales se detectan a través de cuatro categorías de receptores sensoriales (cuadro
7-2).
a. Hay cuatro tipos de mecanorreceptores:
(1) Células vellosas cocleares, que se encuentran en el oído.
(2) Órganos del tendón de Golgi y receptores articulares, que se encuentran en
músculos y articulaciones.
(3) Corpúsculos de Pacini y Meissner, que se encuentran en la piel y las vísceras.
(4) Barorreceptores arteriales, que se encuentran en el aparato cardiovascular.
b. Hay dos tipos de quimiorreceptores:
(1) Los receptores del gusto son células epiteliales modificadas y los receptores
olfatorios son neuronas.
(2) Los receptores del dolor, los osmorreceptores hipotalámicos y los receptores
de O2 en el cuerpo carotídeo se encuentran en la piel y las vísceras.
c. Hay dos tipos de fotorreceptores: bastones y conos de la retina.
(1) La visión del color depende de las sensibilidades espectrales de los tres
tipos de conos.
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Cuadro 7-2. Receptores sensoriales.
Modalidad
Tipo de receptor
Tipo de fibra nerviosa aferente
y velocidad de conducción
Tacto
Mecanorreceptores de adaptación rápida
(p. ej., receptores de folículos pilosos).
Terminaciones nerviosas desnudas (p. ej.,
corpúsculos de Pacini)
Aβ
Diámetro de 6 a 12 µm
33-75 m/s
Tacto y presión
Mecanorreceptores de adaptación lenta (p. ej.,
discos de Merkel, corpúsculos de Ruffini)
Aβ
Diámetro de 6-12 µm
33-75 m/s
Terminaciones nerviosas desnudas
Aδ
Diámetro de 1-5 µm
5-30 m/s
Vibración
Corpúsculos de Meissner
Corpúsculos de Pacini
Aβ
Diámetro de 6-12 µm
33-75 m/s
Temperatura
Receptores del frío
Aδ
Diámetro de 1-5 µm
5-30 m/s
Receptores del calor
Fibras C
Diámetro de 0.2-1.5 µm
0.5-2.0 m/s
Terminaciones nerviosas desnudas (rápidas,
dolor punzante)
Aδ
Diámetro de 1-5 µm
5-30 m/s
Terminaciones nerviosas desnudas (lentas,
dolor urente; prurito)
Fibras C
Diámetro de 0.2-1.5 µm
0.5-2.0 m/s
Dolor
4.
5.
6.
7.
d. Hay dos tipos de termorreceptores:
(1) Receptores de frío y calor, que se encuentran en la piel.
(2) Neuronas hipotalámicas de detección de la temperatura, que se encuentran
en el SNC.
Cada tipo de receptor es excitado al máximo por un tipo específico de estímulo, que se
conoce como estímulo adecuado.
Los receptores envían su información al SNC a través de fibras nerviosas aferentes.
Cada fibra nerviosa aferente responde a un estímulo sobre una cierta región e intensidad, que se conoce como campo de recepción. Si la velocidad de descarga de la
neurona sensorial aumenta, el campo de recepción es excitatorio y viceversa.
La transducción sensorial lleva a un cambio en el potencial de membrana, que se
llama potencial del receptor (fig. 7-2).
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Capítulo 7: Neurofisiología 181
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Estímulo
Receptor
Cambio en la permeabilidad iónica
de la terminación nerviosa aferente
Cambio en el potencial de membrana
de la terminación nerviosa
Generación de potenciales de acción
hacia la terminal nerviosa aferente
Propagación de potenciales de acción
al sistema nervioso central
Integración de la información
por el sistema nervioso central
Figura 7-2. Generación del potencial del receptor.
a. La estimulación de casi todos los receptores sensoriales causa la abertura de conductos iónicos permeables a cationes, lo que lleva a la despolarización de la fibra y
generación del potencial del receptor.
b. Cuando se alcanza el umbral, se genera un potencial de acción y después se transmite al SNC por fibras nerviosas aferentes.
c. La magnitud y duración de un potencial del receptor determina el número y la
frecuencia de los potenciales de acción generados.
8. La adaptación es el descenso en la frecuencia de los potenciales de acción con el
tiempo, a pesar de una intensidad continua del estímulo.
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a. Los receptores de adaptación rápida responden al inicio de un estímulo con unos
cuantos potenciales de acción y después entran en reposo.
b. Los receptores de adaptación lenta o nula mantienen un flujo constante de potenciales de acción, en tanto se mantenga el estímulo.
9. Las vías sensoriales hacia la corteza cerebral incluyen cuatro tipos de neuronas:
a. Las neuronas de primer orden son aferentes primarias en la raíz dorsal o los
ganglios de la médula espinal que reciben la señal de transducción.
b. Las neuronas de segundo orden se encuentran en la médula espinal o el tallo encefálico y transmiten información recibida de las neuronas aferentes primarias hacia el tálamo, por lo general cruzan la línea media en un núcleo de relevo en la médula espinal.
c. Las neuronas de tercer orden se encuentran en núcleos de relevo del tálamo y
transmiten información hacia la corteza cerebral.
d. Las neuronas de cuarto orden se encuentran en regiones sensoriales de la corteza
cerebral y permiten la percepción consciente del estímulo.
B. Sistema somatosensorial
1. La piel es la interfase entre el cuerpo y el ambiente y contiene receptores de tacto, presión, vibración, temperatura y dolor (véase cuadro 7-2).
2. Hay dos vías de sistemas sensoriales: el sistema de la columna dorsal y el lemnisco
medial y el sistema anterolateral (espinotalámico).
a. El sistema de la columna dorsal y lemnisco medial transporta información sensorial para discriminar tacto, posición de articulaciones, sensaciones, vibración
y presión del tronco y las extremidades (fig. 7-3).
(1) Las neuronas aferentes primarias se localizan en células de los ganglios de la
raíz dorsal y las fibras (grupo II) ascienden por el mismo lado y coalescen con
los fascículos gracilis (de Goll) o cuneiforme (de Burdach).
(2) Esos dos fascículos forman las columnas dorsales de la médula espinal y ascienden por su longitud hasta los núcleos gracilis y cuneiforme en el bulbo
raquídeo.
(3) A partir del bulbo raquídeo, las neuronas de segundo orden cruzan la línea
media y ascienden al tálamo contralateral, donde hacen sinapsis con neuronas de tercer orden, que ascienden a la corteza somatosensorial para hacer
sinapsis con neuronas de cuarto orden.
b. El sistema anterolateral (haz espinotalámico) conduce sensaciones de dolor,
temperatura y tacto burdo provenientes de las extremidades y el tronco (fig. 7-4).
(1) Sobre todo las fibras de los grupos III y IV de las raíces dorsales ingresan a la
médula espinal y hacen sinapsis en el asta dorsal.
(2) Las neuronas de segundo orden cruzan la línea media hacia el segmento anterolateral de la médula espinal y ascienden al tálamo contralateral a través del
haz espinotalámico para hacer sinapsis con neuronas de tercer orden.
(3) Las neuronas de tercer orden ascienden a la corteza somatosensorial de
la circunvolución parietal ascendente para hacer sinapsis con neuronas de
cuarto orden.
3. Los órganos sensoriales del dolor son terminaciones nerviosas desnudas que se encuentran casi en todo tejido corporal.
a. La percepción del dolor se vincula con la detección de estímulos nocivos (a través
de nociceptores).
b. El dolor se transmite a través de dos sistemas de fibras:
(1) Fibras de dolor rápidas (fibras del grupo III) que causan una sensación localizada aguda que tiene inicio y terminación rápidos.
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Capítulo 7: Neurofisiología 183
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Pierna
Tálamo
Brazo
Cápsula
interna
Núcleo ventral
posterolateral
Cara
Núcleo ventral
posteromedial
Mesencéfalo
Ganglio del
trigémino
Núcleo principal
del trigémino
Puente
Lemnisco medial
Núcleo gracilis o de Goll
Núcleo cuneiforme o de Burdach
Núcleo trigémino raquídeo
Médula
oblongada
Ganglio
espinal
Fascículo gracilis o de Goll
Fascículo cuneiforme (de Burdach)
Médula
espinal
Figura 7-3. Sistema del lemnisco medial de la columna dorsal.
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Corteza cerebral
Circunvolución
parietal
ascendente
A
B
Derecha
Izquierda
3
Tálamo
VPL
C
Haz espinotalámico
D
Asta dorsal
2
Médula espinal
(Función:
sensaciones
de dolor y
temperatura)
Ganglio de
la raíz dorsal
1
Receptor
Figura 7-4. Sistema anterolateral (haz espinotalámico). 1. Neurona de
primer orden en el ganglio de la raíz dorsal (DRG). 2. Asta dorsal de la
neurona de segundo orden en la médula espinal. 3. Núcleo posterolateral
ventral del tálamo (VPL). A partir del núcleo VPL, las fibras talamocorticales
se proyectan a la región somatosensorial primaria de la circunvolución
poscentral en la parte más anterior del lóbulo parietal. Puesto que la
información de dolor y temperatura se cruza poco después de ingresar a
la médula espinal, las lesiones unilaterales en el haz espinotalámico causan
una pérdida contralateral de la sensación de dolor y temperatur a. Los sitios
de lesiones que producen anestesia: circunvolución poscentral (A), haz
espinotalámico entre la circunvolución poscentral y el núcleo VPL (B)
y haz espinotalámico por abajo del tálamo (C y D).
(2) Fibras de dolor lentas (fibras C), que causan un dolor difuso intenso sordo.
Se cree que el neurotransmisor de este dolor es la sustancia P, cuya secreción
es inhibida por los opioides.
c. El dolor referido es uno que se percibe en una estructura alejada de la irritación
original que lo produjo.
(1) Este tipo de dolor sigue la regla de las dermatomas, por la que se divide al
cuerpo en segmentos inervados por raíces que nacen de la misma porción embrionaria de la médula espinal.
(2) El ejemplo mejor conocido es el dolor cardíaco referido a la cara interna del
brazo izquierdo.
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Capítulo 7: Neurofisiología 185
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4. El mapeo de la corteza somatosensorial ha permitido identificar dos regiones sensoriales somáticas: SI y SII.
a. La SI se encuentra en la circunvolución parietal ascendente y SII en la pared de
la cisura de Silvio.
b. La disposición de las fibras del tálamo en SI es tal que se puede hacer un mapa del
cuerpo en orden a lo largo de la circunvolución parietal ascendente. Este mapa
del cuerpo se conoce como homúnculo sensorial, en el que se han distorsionado
las proporciones para señalar el tamaño correspondiente de las zonas de recepción
en la corteza cerebral (fig. 7-5).
LESIONES DEL SISTEMA SOMATOSENSORIAL
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Las lesiones del sistema de columna dorsal-lemnisco medial causan pérdida de la sensación de postura articular, de la sensación de vibración y presión y la discriminación táctil.
– Se valoran por pruebas de percepción vibratoria.
Tronco
Cuello
Cabeza
Hombro
Brazo
Codo
Antebrazo
Muñeca
Mano
que
meñi
r
anula l
a
cordi e
índic gar
pul
Oj
Na o
ri
Ca z
ra
La
bio
sup
eri
Labios
or
Cadera
Pierna
Pie
Dedos de
los pies
Genitales
Dedos
Labio inferior
Dientes, encías y mandíbula
Lengua
Faringe
Intraabdominal
Figura 7- 5. Homúnculo sensorial.
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– Se diagnostican por la presencia del signo de Romberg positivo en el que el paciente se balancea cuando se
pone de pie con los pies juntos y los ojos cerrados.
– Las lesiones de la columna dorsal son ipsolaterales.
• Las lesiones del haz espinotalámico causan pérdida contralateral del dolor y la percepción de la temperatura.
– El paciente experimenta analgesia en un lado por debajo de la localización de la lesión.
– Así, la lesión se manifiesta en el lado contralateral de la médula espinal o el tallo encefálico.
C. Vías visuales (fig. 7-6)
1. La visión se basa en los principios de la óptica.
a. El principal sitio de refracción es la cara anterior de la córnea.
Izquierda
Campo temporal
Derecha
Campo
nasal
Retina temporal
Nervio óptico
Quiasma óptico
Cintilla óptica
Núcleo del nervio motor
ocular común
Núcleo de Edinger
Westphal
(parasimpático)
Cuerpo geniculado
lateral
Tubérculo
cuadrigémino
posterior
Radiación óptica
Corteza visual
Figura 7- 6. Vías visuales.
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Capítulo 7: Neurofisiología 187
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b. La luz debe pasar a través de la córnea, el humor acuoso, la pupila, el cristalino y
el humor vítreo para alcanzar la retina.
c. La luz debe entonces pasar a través de las capas de la retina para alcanzar la capa de
fotorrecepción de conos y bastones.
2. Las dificultades de la visión suelen ser resultado de problemas de refracción.
a. La emetropía es la visión normal, en la que la luz se concentra sobre la retina.
b. La hiperopía es la visión de lejos, donde la luz se enfoca detrás de la retina porque
el globo ocular es muy corto. Ese problema se corrige con lentes convexas.
c. La miopía es la visión de cerca, donde la luz se enfoca frente a la retina porque el
globo ocular es muy grande. Ese problema se corrige con lentes bicóncavas.
d. El astigmatismo se refiere a una curvatura no uniforme del cristalino, que se corrige con una lente cilíndrica.
e. La presbiopía es la menor capacidad de acomodación que ocurre con el envejecimiento. Se corrige con lentes convexas.
f. El individuo con miopía pierde agudeza visual en la oscuridad porque la pupila se
dilata de manera refleja, lo que disminuye la profundidad de enfoque. En individuos
con miopía la profundidad del enfoque depende de una abertura pupilar pequeña.
3. La retina incluye varias capas y contiene conos, bastones y neuronas.
a. Las capas externas de conos y bastones transforman la energía lumínica de los fotones en potenciales de membrana.
b. Los fotopigmentos de conos y bastones absorben fotones, cambian su estructura
molecular y disminuyen la cantidad liberada de neurotransmisor.
c. Por tanto, conos y bastones liberan menos neurotransmisor en presencia de luz
y una mayor cantidad en la oscuridad.
d. Los conos y bastones tienen contactos sinápticos con células bipolares, que se
proyectan hacia células ganglionares.
e. Los axones de las células ganglionares convergen en el disco óptico para formar
el nervio óptico, que entra a la cavidad craneal a través del agujero óptico y termina en el cuerpo geniculado lateral del tálamo.
f. Las fibras de la cintilla óptica también se proyectan a los tubérculos cuadrigéminos anteriores para percepción de la mirada refleja, la región pretectal para
el reflejo de la luz y el núcleo supraquiasmático del hipotálamo anterior para la
generación de ritmos circadianos.
g. En el quiasma óptico, casi todas las fibras del nervio óptico provenientes de la mitad
nasal de cada retina cruzan y se proyectan hacia la cintilla óptica contralateral.
h. Las fibras de la retina temporal no cruzan en el quiasma y pasan hacia la cintilla
óptica homolateral.
i. Puesto que el ojo invierte las imágenes, como una cámara fotográfica, cada retina
nasal recibe información de un hemicampo nasal.
LESIONES ÓPTICAS (FIG. 7-7)
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El corte del nervio óptico produce ceguera del ojo ipsolateral.
• Un aneurisma de la arteria carótida interna derecha produce hemianopsia nasal derecha.
• La compresión del quiasma óptico por un tumor hipofisario produce pérdida de la visión periférica en ambos
campos temporales o hemianopsia bitemporal heterónima.
• Las lesiones de la cintilla óptica causan una pérdida visual del campo visual contralateral o hemianopsia
homónima.
• Las lesiones dentro de la corteza visual primaria (haz geniculocalcarino) producen una hemianopsia homónima contralateral con respeto de la visión macular (central).
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Izquierdo
Campos visuales
Derecho
Defectos
Izquierdos
Campo temporal
Campo nasal
Derechos
1
Anopsia del ojo derecho
(hemianopsia nasal y temporal
derecha)
Inversión de
la imagen óptica
Retina
3
1
2
Nervio óptico
Hemianopsia nasal derecha
2
Quiasma óptico
4
Cintilla óptica
Cuerpo
geniculado
lateral
5
3
Hemianopsia bitemporal
heterónima
Radiación óptica
6
Corteza cerebral
(corteza calcarina)
4
5
6
Hemianopsia izquierda homónima
Figura 7- 7. Lesiones ópticas.
D. Sistema auditivo (fig. 7-8)
1. El oído externo incluye el pabellón de la oreja y el meato auditivo externo y dirige
las ondas sónicas hacia la membrana timpánica haciéndola vibrar.
2. El oído medio yace en el hueso temporal y contiene los huesecillos auditivos (martillo, yunque y estribo).
a. El martillo se inserta en la membrana timpánica y el estribo se inserta en la ventana oval, una membrana entre el oído medio y el interno.
b. El movimiento del tímpano produce vibraciones de los huesecillos, que se transfieren a través de la ventana oval al líquido del oído interno.
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Estribo
Yunque
Martillo
Tímpano
Hueso
temporal
Superior
Posterior
Lateral
Conductos
semicirculares
Nervio
coclear
Ventana oval
Meato
auditivo
externo
Caracol
Vestíbulo
Concha
Ventana redonda
Pabellón
auricular
Trompa de Eustaquio
Glándula
parótida
Figura 7- 8. Estructuras del oído.
c. La cavidad del oído medio se comunica con la nasofaringe a través de la trompa
de Eustaquio, lo que permite que se equilibre la presión del aire en ambos lados de
la membrana timpánica.
3. El oído interno consta de un laberinto de sacos (utrículo y sáculo) y conductos (conductos semicirculares y coclear) interconectados.
a. El conducto coclear, los sacos y los conductos semicirculares del laberinto vestibular están llenos de endolinfa, que es importante para la función de las células
vellosas.
b. El líquido fuera del laberinto vestibular se llama perilinfa.
c. El conducto coclear es el receptor auditivo del oído interno. Contiene células
vellosas que responden a las vibraciones transmitidas por los huesecillos a la ventana oval.
d. El órgano de Corti se localiza en la membrana basal y contiene células vellosas
internas y externas, con cilios que se proyectan hacia la membrana tectoria.
e. El ganglio espiral contiene cuerpos celulares del nervio auditivo cuyos axones periféricos inervan células vellosas en el órgano de Corti.
f. Las fibras de las vías auditivas ascienden por el lemnisco lateral hacia los cuerpos geniculados posteriores y medial, y después a la corteza auditiva.
4. La transducción auditiva es el proceso de transformación del sonido en impulsos nerviosos.
a. Los cilios de las células vellosas en la membrana basal están embebidos en la
membrana tectoria.
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b. Las ondas sónicas producen vibraciones del órgano de Corti y hacen que las células vellosas se doblen.
c. La flexión de los estereocilios de las células vellosas causa abertura o cierre de los
conductos de cationes en presencia de despolarización o hiperpolarización, en ese
orden, lo que produce un potencial microfónico coclear oscilatorio.
(1) Las células vellosas internas hacen transducción del sonido, en tanto las externas agudizan la entonación del sonido.
d. Las ondas sónicas de alta frecuencia causan desplazamiento máximo de la membrana basal y estimulación de las células vellosas en la base de la cóclea.
e. Las ondas sónicas de baja frecuencia estimulan al máximo las células vellosas en
el ápice de la cóclea.
LESIONES Y PÉRDIDA AUDITIVA
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Las lesiones de la cóclea de un oído causan pérdida unilateral importante de la audición.
• Las lesiones de otras estructuras auditivas en el tallo encefálico, el tálamo o la corteza auditiva causan pérdida bilateral de la audición.
• Los pacientes que manifiestan pérdida auditiva en un oído con toda probabilidad tienen una lesión en el
oído medio, el oído interno, el CN VIII o los núcleos cocleares.
E. Sentidos químicos: olfato
1. El olfato es un sentido primitivo no bien desarrollado en los seres humanos.
2. Dentro de cada narina, las células receptoras se localizan en la membrana mucosa
olfatoria (fig. 7-9).
3. Para ser detectadas, las sustancias deben ser ligeramente hidrosolubles y algo lipofílicas.
4. Las proteínas del receptor se acoplan con proteínas G del citoplasma, lo que permite que el sistema olfatorio detecte sustancias a una concentración de sólo una parte
por 1 000 millones.
A
Bulbo olfatorio Lámina cribiforme
B
Axones olfatorios
Mucosa olfatoria
Cornete
superior
Cornete
medio
Cornete
inferior
Lámina
cribiforme
Glándula
de Bowman
Célula
de sostén
Célula
olfatoria
Cilios
olfatorios
Paladar duro
Capa
mucosa
Figura 7- 9. Sistema olfatorio. El órgano sensorial del sentido del olfato es el epitelio olfatorio, constituido
por células receptoras ciliadas y células de sostén y cubierto por una capa de moco secretado por las
glándulas de Bowman, que yacen bajo la capa epitelial. Los axones de las células de receptores olfatorios
pasan a través de la lámina cribiforme para hacer sinapsis con los glomérulos de los bulbos olfatorios.
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5. Las proteínas G activan a la ciclasa de adenilato y la producción de cAMP, lo que abre
los conductos de Na+ y produce un potencial de despolarización del receptor.
6. El potencial del receptor despolariza el segmento inicial del axón y propaga potenciales
de acción.
7. Las células del receptor son neuronas reales que conducen potenciales de acción al
SNC y continuamente son sustituidas por células madre basales del epitelio olfatorio.
8. Los axones de las neuronas receptoras olfatorias penetran la placa cribiforme y
entran el bulbo olfatorio.
9. Las tres vías olfatorias que llevan al SNC son
a. La vía de la región olfatoria medial, anterior al hipotálamo.
b. La vía de la región olfatoria lateral, de la corteza piriforme, que es la zona de
desarrollo de la aversión (p. ej., olores que inducen náusea).
c. La vía hacia la parte posterior de la corteza orbitofrontal, que es una importante
región de análisis de olores.
10. El epitelio olfatorio es inervado por el nervio trigémino (CN V), que detecta estímulos nocivos (p. ej., mentol).
11. Puesto que los nervios olfatorios pasan a través de la placa cribiforme en su camino al
bulbo olfatorio, el daño de la placa cribiforme puede llevar a una pérdida del sentido del olfato (anosmia).
12. Los umbrales olfatorios aumentan con la edad, lo que causa que casi todos los individuos de 80 años no puedan identificar olores.
ANOSMIA
• La anosmia es la pérdida del sentido del olfato.
• Las posibles causas incluyen enfermedad vírica; traumatismos (p. ej., fractura de la placa cribiforme); hipogonadismo congénito por síndrome de Kallman, una deficiencia de la hormona liberadora de gonadotropinas;
tabaquismo; o tumor (p. ej., meningioma olfatorio).
CORRELACIÓN
CLÍNICA
F. Sentidos químicos: gusto
1. El gusto ocurre a través de receptores sensoriales localizados sobre todo en la cara dorsal de la lengua conocidos como yemas gustativas (fig. 7-10).
2. Cinco sensaciones primarias del gusto son ácido, salado, dulce, amargo y aminoácido.
3. Las células del receptor del gusto están cubiertas por microvellosidades o pestañas gustativas, que se proyectan hacia el poro gustativo, que se abre en la superficie de la lengua.
4. Los bulbos gustativos se encuentran en las paredes de papilas fungiformes, filiformes
y caliciformes de la lengua, la epiglotis, el paladar y la faringe. Las papilas filiformes
en el dorso de la lengua no contienen bulbos gustativos.
5. Las papilas fungiformes se localizan en el 66% anterior de la lengua y detectan las
sensaciones dulce y salada a través de su inervación por el nervio facial o cuerda del
tímpano (CN VII).
6. Las papilas caliciformes y fungiformes se localizan en el tercio posterior de la lengua
y son inervadas por el nervio glosofaríngeo (CN IX).
7. La unión de una sustancia gustativa a las proteínas receptoras específicas o pestañas
gustativas abre los conductos de Na+ y crea un potencial de recepción del gusto que se
transmite a través de los nervios facial, glosofaríngeo o vago.
8. Las fibras gustativas se unen y ascienden en el haz solitario del bulbo raquídeo
donde hacen sinapsis con neuronas de segundo orden.
9. Se proyectan en el núcleo posteromedial ventral del tálamo y después se transmiten al área de proyección del gusto de la corteza cerebral.
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A
B
C
Amargo
Ácido
Salado
Dulce
Papilas
filiformes
Papilas
Papilas
fungiformes caliciformes
Papila
Bulbo gustativo
Fibras
Células
Células
Poro
nerviosas gustativas de sostén gustativo
Figura 7-10. Sistema del gusto. A. La lengua es el principal órgano del gusto y está cubierto por papilas
superficiales (filiformes, fungiformes y caliciformes). Los bulbos gustativos se encuentran sólo en las papilas
fungiformes y caliciformes. B. Los bulbos gustativos se localizan en el lado bajo el epitelio superficial y están
constituidos por células del gusto y de sostén. C. Los bulbos gustativos se abren al exterior a través de poros
gustativos y las células gustativas son inervadas por fibras nerviosas faciales y glosofaríngeas.
10. Aunque las células gustativas responden a más de un sabor, la respuesta es más fuerte
para una modalidad que para las otras.
11. El gusto tiene participación importante en la selección de alimentos y regulación
de algunas secreciones GI.
G. Sistema vestibular
1. El sistema vestibular contiene dos tipos de receptores sensoriales:
a. Células vellosas en una mácula (órgano otolítico) que se encuentran en el utrículo y el sáculo. Cada mácula responde a la aceleración lineal y detecta cambios
de posición de la cabeza con relación a la gravedad.
b. Las células vellosas en los tres conductos semicirculares detectan cambios en la
aceleración angular resultantes de movimientos circulares de la cabeza.
2. Cuatro núcleos vestibulares se localizan en las porciones rostral del bulbo raquídeo y
caudal de la protuberancia anular.
a. Los núcleos vestibulares reciben aferentes del nervio vestibular, que inerva receptores localizados en los conductos semicirculares, el utrículo y el sáculo.
b. Los núcleos vestibulares son dos vías eferentes: el haz vestibulospinal y el fascículo
longitudinal posterior.
3. Las fibras vestibulares primarias terminan en los núcleos vestibulares y el lóbulo
floculonodular del cerebelo.
4. Las fibras vestibulares secundarias de los núcleos vestibulares inervan los núcleos motores de CN III, IV y VI y participan en la producción de los movimientos oculares.
5. El reflejo oculovestibular es el movimiento lento de los ojos en dirección opuesta a la
dirección de rotación del cuerpo por estimulación de los conductos semicirculares
horizontales.
a. El reflejo mantiene los ojos fijos en un punto estacionario conforme la cabeza gira e
incluye varios pasos (fig. 7-11):
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za gira a la dere
cha
La cabe
Nistagmo (componente rápido)
4
Los ojos buscan (componente lento)
Recto
lateral
Recto
medial
… Lo que hace que ambos
ojos vean a la izquierda
Recto
lateral
III
3
MLF
… que estimulan los
núcleos vestibulares…
VI
Flujo
de
Pedúnculos
cerebelosos
f
lin a
do
en
Ganglio
vestibular
VIII
Núcleos
vestibulares
MLF
Vía vestibulospinal lateral
(hacia los músculos
contra la gravedad)
2
1
… aumenta la tasa de
descarga nerviosa…
… el flujo de endolinfa
estimula a las células
Figura 7-11. Reflejo oculovestibular. MLF, fascículo longitudinal medial. Los números romanos
indican nervios craneales.
(1) Si la cabeza gira horizontalmente a la izquierda, se estimulan las células vellosas de los conductos semicirculares izquierdos.
(2) El octavo nervio craneal izquierdo aumenta la tasa de descarga a los núcleos
vestibulares izquierdos.
(3) El nervio motor ocular común al actuar sobre el músculo recto interno izquierdo produce aducción del ojo izquierdo y el nervio motor ocular externo
derecho al hacerlo sobre el músculo recto externo derecho produce abducción
del ojo derecho, lo que da como resultado que ambos ojos vean a la derecha.
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b. La oscilación rítmica del ojo en el inicio y término de un período de rotación se
denomina nistagmo, que se define por la dirección del movimiento reflejo rápido o
componente rápido.
(1) El nistagmo posrrotatorio es un movimiento ocular rápido que ocurre en dirección opuesta a la rotación cefálica previa cuando ésta cesa.
(2) El nistagmo ocurre clínicamente en pacientes con lesiones del tallo encefálico.
En el nistagmo vestibular patológico, el componente lento (movimiento
hacia el lado de la lesión) ocurre sin desplazamiento cefálico. La corteza responde moviendo ambos ojos con rapidez (componente rápido) de regreso a la
dirección opuesta.
c. La irrigación del oído con agua por arriba o debajo de la temperatura corporal causa
corrientes de convección en la endolinfa. Esta prueba de estimulación térmica se
utiliza para estudiar la integridad del reflejo oculovestibular en pacientes en coma y
da lugar a nistagmo, náusea y vértigo. Por ello, es importante utilizar un líquido a
temperatura corporal cuando se irriga el oído para tratar infecciones auditivas.
(1) El agua caliente normalmente estimula al conducto semicircular horizontal y
hace que los ojos se muevan con lentitud en posición opuesta al sitio donde se
aplicó. El componente rápido lleva los ojos con rapidez de regreso hacia el
oído donde se aplicó el agua caliente.
(2) El agua fría normalmente inhibe al conducto semicircular horizontal, lo que
hace que los ojos se muevan con lentitud hacia el oído donde se aplicó. La corrección (componente rápido) del nistagmo lleva los ojos lejos del oído donde
se aplicó el agua fría.
(3) La palabra nemotécnica FOCA resume la dirección del componente rápido del
nistagmo vestibular en las pruebas térmicas: frío, opuesto, caliente, análogo.
(4) En presencia de coma, el tallo encefálico se deprime y hay una ausencia completa de movimiento.
VÉRTIGO
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El vértigo es la sensación de que el entorno gira alrededor cuando se abren los ojos. Por el contrario, el
mareo es la sensación rotatoria del individuo, no de su entorno.
– Puede ocurrir vértigo por lesiones periféricas (de órgano terminal o nervioso) o centrales (nuclear o de vías
del tallo encefálico) de las estructuras vestibulares.
– El vértigo es intenso en la afección periférica y leve en la afección central.
– El vértigo crónico (p. ej., de más de dos a tres semanas de duración) sugiere una lesión central.
• La enfermedad de Ménière implica ataques abruptos recurrentes de vértigo que duran de minutos a horas.
– Se vincula con pérdida auditiva y tinnitus (zumbido auditivo).
– Suele afectar sólo un oído y ser resultado de la sobreproducción de endolinfa.
– El tratamiento es quirúrgico (p. ej., neurectomía vestibular) o farmacológico (p. ej., anticolinérgicos, antihistamínicos, diuréticos, barbitúricos, diazepam).
• El vértigo posicional paroxístico benigno es una crisis súbita del fenómeno vinculada con el movimiento de
la cabeza. El vértigo dura segundos y puede relacionarse con el desplazamiento de otolitos en el oído interno.
• La cinetosis se debe a un conflicto de información entre el sistema vestibular y otros sistemas sensoriales.
– No es producto de daño en el sistema vestibular.
– Los pacientes con daño bilateral del sistema vestibular no muestran cinetosis.
III. Vías motoras
A. Organización
1. Una neurona motora superior y una neurona motora inferior constituyen el circuito neural básico en el movimiento voluntario del músculo esquelético.
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2. Las vías motoras se inician desde regiones en la corteza cerebral donde un grupo de
neuronas controla la contracción de músculos individuales (p. ej., corteza motora).
3. La corteza motora constituye el 33% posterior de los lóbulos frontales del cerebro y se
encarga de la generación de movimientos.
4. Las neuronas motoras superiores en la corteza motora primaria dirigen centros inferiores como ganglios basales, cerebelo y tallo encefálico para despertar respuestas
específicas, a menudo preprogramadas.
5. Por delante de la corteza motora primaria se encuentran las regiones premotoras y
cortical motora suplementaria, que se encargan del movimiento ejecutado por la
corteza motora primaria.
6. La corteza promotora contiene regiones especializadas involucradas en funciones motoras específicas, como el área de Broca, que controla la formación de palabras.
7. La corteza motora recibe información de la corteza sensorial somática y de las vías
auditivas y visuales para iniciar respuestas motoras apropiadas.
8. El haz corticoespinal directo (piramidal) es la principal vía aferente desde la corteza.
9. Las neuronas motoras superiores son aquellas que van de la vía corticoespinal en la
corteza motora primaria hasta la médula espinal.
10. La vía corticoespinal desciende como vía corticoespinal lateral en la médula espinal y, en su trayecto, los axones salen de la vía e ingresan a la materia gris del asta
ventral para hacer sinapsis con neuronas motoras inferiores.
11. Las neuronas motoras inferiores son aquellas que transcurren desde el asta anterior
de la médula espinal para inervar músculos específicos.
12. Así, para iniciar una contracción voluntaria del músculo esquelético, la neurona motora
superior inerva a la neurona motora inferior y ésta última inerva al músculo esquelético.
LESIONES DE NEURONA MOTORA SUPERIOR O INFERIOR
• Lesiones de neurona motora superior
– Los hallazgos clínicos incluyen parálisis espástica, hiperreflexia, aumento del tono muscular, debilidad muscular, enfermedad atrófica muscular y disminución de la velocidad de movimientos voluntarios.
– Está presente el signo de Babinski y se caracteriza por la extensión del dedo gordo del pie y la separación de
los otros cuando se estimula la planta del pie.
– Estas lesiones afectan una gran superficie.
• Lesiones de neurona motora inferior
– Los hallazgos clínicos incluyen parálisis flácida, ausencia de reflejos (arreflexia), disminución del tono muscular, atrofia muscular y pérdida de movimientos voluntarios.
– No hay signo de Babinski.
– Estas lesiones afectan una pequeña región.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
B. Unidades motoras
1. Una unidad motora está constituida por una sola neurona motora y las fibras musculares que inerva.
2. Un grupo de neuronas motoras es el conjunto de aquellas que inervan fibras en el
mismo músculo.
3. La fuerza de la contracción muscular depende de la tensión generada y el número de
unidades motoras reclutadas.
4. Mientras más grande sea la neurona motora, mayor será el número de fibras musculares inervadas y mayor la fuerza generada.
C. Fibras musculares
1. Las fibras fuera del haz, inervadas por neuronas motoras ␣ (células grandes en el
asta ventral), son las más numerosas y proveen la fuerza para la contracción muscular.
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2. Las fibras dentro del haz, inervadas por motoneuronas ␥, están encapsuladas en vainas para formar haces musculares y son muy pequeñas para generar la fuerza para la
contracción muscular.
a. Las fibras de nucleasa en bolsa son fibras dentro del haz inervadas por un grupo
de aferentes Ia que detectan la velocidad de cambio en la longitud muscular y
agrupan sus núcleos en una región central similar a una bolsa.
b. Las fibras de la cadena nuclear son fibras dentro del haz inervadas por aferentes
del grupo II, que detectan cambios estáticos en la longitud muscular y tienen
sus núcleos dispuestos en hileras.
c. Las motoneuronas ␥ ajustan la sensibilidad del haz muscular para proveer respuestas apropiadas durante la contracción muscular.
D. Función de los haces musculares (fig. 7-12)
1. Los haces musculares actúan como receptores sensoriales en los reflejos de distensión
de músculos esqueléticos.
a. Detectan cambios estáticos y dinámicos en la longitud muscular.
b. Mientras más fino se requiera un movimiento, más haces musculares contendrá
un músculo.
2. Los reflejos de haces musculares se oponen a aumentos de la distensión muscular.
a. Cuando aumenta la longitud de un músculo (distensión), el haz muscular se alarga
y estimula aferentes de los grupos Ia y II.
b. Los aferentes del grupo Ia estimulan a las neuronas motoras ␥ en la médula
espinal y causan contracción así como acortamiento del músculo.
3. Ambos extremos del haz muscular están conectados en paralelo con fibras fuera del
haz, de manera que se pueda vigilar la longitud y velocidad de cambio de la misma.
E. Reflejos musculares
1. El reflejo de distensión muscular (miotático) (fig. 7-13A) es una contracción muscular estereotípica en respuesta a la distensión.
a. Ese reflejo es el mecanismo primario de regulación del tono muscular (hay tensión
en todo músculo en reposo).
Grupo Ia aferente
Grupo II aferente
Fibras motoras
γ eferentes
Dinámica
Estática
Fibra de bolsa
nuclear
Fibra de
cadena nuclear
Terminación en tren
Terminación primaria
Terminación secundaria
Figura 7-12. Función de los haces musculares.
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A
Haz
muscular
Neurona
aferente
B
Neurona
aferente
Terminación
cutánea
(nociceptora)
Motoneurona α
Motoneurona α
Placa motora terminal
Neurona internuncial
Placa motora terminal
Figura 7-13. Reflejos miotático (A) y de retiro por flexión (B).
b. La distensión de los haces musculares activa a los aferentes del grupo Ia, que hacen sinapsis con neuronas motoras α de la médula espinal y causan contracción muscular.
c. El mayor ejemplo es el reflejo rotuliano, estimulado al golpear el ligamento rotuliano, lo que distiende el músculo cuadriceps y causa la extensión súbita de la
pierna con respecto a la articulación de la rodilla.
2. El reflejo flexor de retirada (fig. 7-13b) es una respuesta protectora en la que por lo
general un estímulo doloroso causa el retiro de la extremidad.
a. Ese reflejo puede acompañarse de un reflejo de extensión cruzada, en el que se
estira la extremidad contralateral para sostener al cuerpo.
b. Los grupos flexores reflejos aferentes II, III y IV hacen sinapsis polisinápticas con
neuronas motoras de la médula espinal.
c. Debido a la actividad nerviosa persistente en los circuitos polisinápticos, ocurre una
posdescarga que impide la relajación muscular.
3. El reflejo de distensión muscular inverso (fig. 7-14) se vincula con órganos tendinosos de Golgi, dispuestos en serie con fibras musculares fuera del haz que detectan
tensión muscular.
a. Los órganos tendinosos de Golgi responden a aumentos de la fuerza o tensión
generada por la contracción muscular, que aumenta la velocidad de descarga de
neuronas aferentes del grupo Ib.
b. Las neuronas aferentes del grupo Ib que inervan los órganos tendinosos de Golgi
de manera polisináptica también facilitan a los músculos antagonistas e inhiben
a los agonistas.
c. El tono muscular y la actividad refleja tienen influencia de neuronas motoras ␥,
que inervan en forma directa haces musculares y regulan su sensibilidad a la distensión.
d. Las neuronas motoras superiores inervan motoneuronas ␥ e influyen en la sensibilidad de los haces musculares a la distensión.
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F. Organización de la medula espinal (fig. 7-15)
1. Dentro de la médula espinal, la materia gris tiene localización central y adopta la
forma de una mariposa, que contiene cuerpos neuronales, sus dendritas y las partes
proximales de los axones.
Órgano
tendinoso
de Golgi
Hacia centros
elevados
Fibra
aferente Ib
Músculo
recto
anterior
del muslo
–
+
Músculo
semitendinoso
Figura 7-14. Reflejo de distensión muscular inverso.
Asta posterior (dorsal) Surco intermedio
posterior
de sustancia gris
Surco medio posterior
Cordón lateral
Cordón posterior
Zona de ingreso de la raíz dorsal
Asta intermedia (lateral)
de sustancia gris
Asta anterior
(ventral gris)
dorsal
ventral
Cordón anterior
Filamentos
de la raíz
Ganglio de la
raíz dorsal
Cisura media
anterior
Surco
anterolateral
Nervio raquídeo
Figura 7-15. Organización de la médula espinal.
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Capítulo 7: Neurofisiología 199
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a. La materia blanca rodea a la materia gris y contiene haces de axones funcionalmente
similares llamados fascículos o vías, que ascienden o descienden en la médula espinal.
b. La materia gris se organiza en un asta dorsal, un asta ventral y una zona intermedia.
2. El asta dorsal contiene neuronas que responden a la estimulación sensorial (p. ej.,
dolor y temperatura). Los cuerpos neuronales del asta dorsal se proyectan a un nivel
más alto del SNC (p. ej., tallo encefálico, corteza cerebral y cerebelo).
3. El asta ventral contiene motoneuronas α y γ.
a. Las motoneuronas α tienen axones que se conectan en haces que salen del asta ventral y pasan a través de la materia blanca ventral antes de ingresar a la raíz ventral.
b. Las motoneuronas ␣ inervan el músculo esquelético (fibras fuera del haz) y las
motoneuronas ␣ inervan fibras dentro del haz del fascículo muscular.
c. Algunos axones emiten ramas que retornan a la médula espinal y hacen sinapsis
con pequeñas neuronas internunciales llamadas células de Renshaw. Cuando se
estimulan, esas células inhiben a la motoneurona (retroalimentación negativa).
G. Efectos del corte transversal de la médula espinal
1. El choque raquídeo es la pérdida de reflejos inmediatamente después de la lesión de la
médula espinal y afecta a las vías motoras descendentes.
a. El choque raquídeo se debe tal vez a la pérdida de ingresos excitatorios de centros más elevados (p. ej., las vías vestibulospinal, reticulospinal, y corticoespinal).
b. El intervalo entre el corte transversal de la médula espinal y el retorno inicial de la
actividad refleja es de casi dos semanas, conforme aumenta la excitabilidad de las
neuronas no dañadas.
c. El choque raquídeo implica pérdida de la influencia excitatoria de las neuronas motoras α y γ.
2. La paraplejía es la pérdida de función de las extremidades y los órganos pélvicos y la
cuadriplejía o tetraplejía se refiere a la pérdida de la función motora y sensorial en
los brazos, el tronco, las piernas y los órganos pélvicos.
a. Las lesiones en C3 hacen que se detenga la respiración porque se han separado los
músculos respiratorios de los centros de control en el tallo encefálico.
b. Las lesiones en C7 interrumpen el tono simpático del corazón y causan disminución de la frecuencia cardíaca y la presión arterial.
c. Las lesiones por debajo de T12 producen parálisis flácida de los grupos musculares esqueléticos afectados y de los músculos que controlan las funciones intestinal,
vesical y de la reproducción.
H. Corte transversal por arriba de la médula espinal
1. Las lesiones que aíslan al telencéfalo y la médula espinal del resto del cerebro (p. ej.,
lesiones por arriba de los núcleos vestibulares laterales) causan rigidez de descerebración por retiro de la inhibición por centros elevados.
2. Las lesiones arriba del núcleo rojo causan pérdida de la región cortical, lo que inhibe
la actividad eferente γ y causan rigidez por decorticación, que se observa sólo en reposo porque es encubierta por los reflejos posturales fásicos.
LESIONES SELECCIONADAS DE LA MÉDULA ESPINAL
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Síndrome de Brown-Séquard
– Este síndrome incluye la hemisección de la médula espinal por una lesión de la columna blanca posterior.
– Causa pérdida ipsolateral de los sentidos del tacto y de percepción de vibración por debajo de la lesión y ausencia contralateral de la percepción de dolor y el tacto por la pérdida del haz espinotalámico.
– Las lesiones del haz corticoespinal producen paresia espástica ipsolateral (parálisis leve) por debajo de la lesión.
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– La pérdida de neuronas motoras inferiores produce parálisis flácida homolateral a nivel de la lesión.
– Si la lesión ocurre por arriba de T1, se presenta el síndrome de Horner caracterizado por ptosis (caída de
los párpados superiores), miosis (contracción de la pupila) y anhidrosis (deficiencia de sudación en el lado de la
lesión).
• Degeneración subaguda combinada (deficiencia de vitamina B12, anemia perniciosa)
– Las lesiones de la columna blanca posterior causan pérdida bilateral del tacto y la percepción de vibración.
– Las lesiones del haz corticoespinal producen paresia espástica bilateral por debajo de su nivel.
• Siringomielia
– Las lesiones del haz espinotalámico producen pérdida bilateral de la percepción del dolor y la temperatura en un nivel por debajo de la afección.
– Se presenta parálisis flácida bilateral a nivel de la lesión por pérdida de neuronas motoras inferiores.
• Esclerosis lateral amiotrófica (ALS, o enfermedad de Lou Gehrig)
– La ALS implica lesiones combinadas de neuronas motoras superiores e inferiores del haz corticoespinal.
– Ocurre atrofia muscular raquídea progresiva (asta ventral).
– Ocurre parálisis flácida de extremidades torácicas, en tanto se presenta parálisis espástica de las extremidades pélvicas.
I. El cerebelo o “pequeño cerebro”
1. El cerebelo se encuentra detrás del lóbulo occipital y participa en la planeación de las
contracciones musculares esqueléticas de ajuste fino.
2. Se puede dividir en tres lóbulos principales, lo que tiene correlación con la función
respecto de las cisuras transversas:
a. La cisura anterior separa a los lóbulos anterior y posterior.
b. La cisura posterolateral separa al pequeño lóbulo floculonodular del posterior.
(1) El lóbulo floculonodular o vestibulocerebeloso controla el equilibrio y el
movimiento de los ojos.
(2) Los estímulos provienen de los núcleos vestibulares.
3. Hay una separación funcional que incluye una zona en la línea media (vermis), que
separa los dos hemisferios cerebelosos.
a. El vermis y la zona intermedia o espinocerebelosa controlan la velocidad, fuerza
y dirección del movimiento con estímulos sobre todo hacia la médula espinal.
b. El hemisferio o pontocerebelo participa en la planeación y el inicio de los movimientos; su estímulo principal proviene de la corteza cerebral.
4. La corteza cerebelosa tiene tres capas:
a. La capa molecular, que es la externa y contiene células en cesta y estelares, así
como fibras paralelas, que son axones de las células granulares. Las dendritas de las
células de Purkinje se extienden hasta esta capa.
b. La capa de Purkinje es la intermedia y más importante, porque todos los estímulos dirigidos al cerebelo influyen en la descarga de las células de Purkinje y sólo sus
axones salen de la corteza cerebelosa. La respuesta es siempre inhibitoria.
c. La capa granular es la más interna y comprende células de Golgi de tipo II, células granulosas y glomérulos. Cada glomérulo tiene una célula granulosa que es la
única neurona excitatoria en la corteza cerebelosa.
5. La corteza cerebelosa tiene dos aferentes principales:
a. Fibras trepadoras, que se originan del complejo del núcleo de la oliva inferior en
el lado contralateral del bulbo raquídeo.
(1) Las fibras trepadoras proveen estímulos excitatorios a las células de Purkinje
al hacer sinapsis con ellas.
(2) Participan en el aprendizaje motor cerebeloso.
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Capítulo 7: Neurofisiología 201
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b. Las fibras musgosas surgen de la médula espinal y el tallo encefálico y representan
axones de todas las demás fuentes de estímulos cerebelosos.
(1) Proveen un estímulo difuso indirecto de excitación a las células de Purkinje, así
como a la neuronas inhibitorias (p. ej., estelares, en cesta y de Golgi de tipo II).
(2) Todas las fibras musgosas ejercen un efecto excitador sobre las células granulosas, que dan origen a fibras paralelas que estimulan a las células de Purkinje.
6. La corteza cerebelosa tiene cuatro eferentes principales (fig. 7-16):
a. Las células de Purkinje, que constituyen la única vía de salida, y siempre inhibitoria, a través del neurotransmisor, ácido aminobutírico ␥ (GABA).
b. Las espinocerebelosas hacia el núcleo rojo y la formación reticular, que influyen
en las neuronas motoras inferiores a través de los haces reticuloespinal y rubroespinal para ajustar la postura y efectuar movimientos.
c. Las pontocerebelosas, primero al tálamo y después a la corteza, que influyen en las
neuronas motoras inferiores a través de la vía corticoespinal. Esas eferentes producen movimientos voluntarios precisos secuenciales.
Circunvolución
precentral
Tálamo
VL/VA
Núcleo rojo
(mesencéfalo)
Núcleo interpósito
(en el hemisferio al lado
del vermis)
Núcleos
Núcleo dentado
cerebelosos
(en el hemisferio lateral) profundos
Cerebelo
Núcleo del techo
(en el vermis)
Haz
corticoespinal
Haz
rubrospinal
Figura 7-16. Conexiones de la corteza cerebelosa.
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d. Las vestibulocerebelosas que van al núcleo vestibular y producen cambios posicionales de los ojos y el tronco en respuesta a los movimientos de la cabeza.
LESIONES CEREBELOSAS
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• El signo distintivo de la disfunción cerebelosa es el temblor intencional (que se presenta cuando se intentan movimientos, en ausencia de parálisis o paresia); el temblor está ausente en reposo.
• Las lesiones cerebelosas se expresan de manera ipsolateral. Así, los pacientes con lesiones unilaterales se
caen hacia el lado de la lesión.
• Las lesiones de la región del vermis producen dificultad para mantener la postura, la marcha o el equilibrio.
– Esas lesiones se diferencian de las de la columna dorsal por el signo de Romberg.
– Los pacientes con lesiones cerebelosas se ladean con los ojos abiertos, en tanto aquellos con lesiones de
la columna dorsal lo hacen con los ojos cerrados (signo de Romberg positivo).
• Las lesiones que incluyen al hemisferio cerebeloso producen varias disfunciones, además de un temblor intencional.
– Dismetría, que es la imposibilidad de detener un movimiento en el lugar apropiado.
– Disdiadococinesia, que es la menor capacidad de hacer movimientos alternantes rápidos.
– La disartria de arrastre, que es un movimiento asincrónico de los músculos del habla, que hace que los pacientes dividan las palabras en sílabas y altera el ritmo del discurso.
– Disfunción de la mirada, que es la oscilación de los ojos antes de fijarse en el punto blanco.
J. Ganglios basales
1. Los ganglios basales inician y controlan el movimiento de los músculos esqueléticos.
2. Los componentes de los ganglios basales incluyen al cuerpo estriado, constituido por
el núcleo caudado y el putamen; el globo pálido; la sustancia negra; y el núcleo
hipotalámico.
3. Esas estructuras tienen interconexión extensa con la corteza cerebral y el tálamo para
formar dos circuitos paralelos pero antagónicos, conocidos como vías directa e indirecta, de los ganglios basales.
a. Ambas vías causan desinhibición para producir sus efectos; esto es, un grupo de
neuronas inhibidoras inhibe a un segundo grupo de neuronas inhibidoras.
b. La vía directa de ganglios basales produce un mayor grado de excitación de la
corteza motora y promoción del movimiento.
c. La vía indirecta de los ganglios basales produce un menor grado de excitación
de la corteza motora.
d. Casi todas las neuronas utilizan GABA como neurotransmisor, pero en las conexiones entre el cuerpo estriado y la sustancia negra se utiliza dopamina.
e. Las neuronas colinérgicas en el cuerpo estriado secretan acetilcolina, que impulsa
la vía indirecta con disminución de la excitación cortical.
LAS LESIONES DE LOS GANGLIOS BASALES (FIG. 7-17)
REVELAN SUS FUNCIONES
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Las lesiones del cuerpo estriado liberan la inhibición por degeneración de neuronas GABA.
– Estas lesiones ocurren en pacientes con corea de Huntington y se caracterizan por movimientos incontrolables rápidos aleatorios de extremidades individuales.
– Los pacientes también muestran atetosis (movimientos lentos herpetiformes involuntarios de constricción)
más notorios en los dedos de las manos.
• Las lesiones del globo pálido causan imposibilidad para mantener la postura.
• Las lesiones de la sustancia negra se deben a la destrucción de neuronas dopaminérgicas.
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Capítulo 7: Neurofisiología 203
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Cuerpo
calloso
Ventrículo
lateral
Núcleo caudado
Putamen
Tercer
ventrículo
Cuerpo estriado
Corea de Huntington
Degeneración de neuronas
colinérgicas y GABAérgicas
Autosómica dominante,
cromosoma 4
Tálamo
Cápsula
interna
Globo pálido
Se daña en lactantes
con kernícterus
Núcleo subtalámico
Sustancia negra
Hemibalismo
Síndrome de Parkinson
Figura 7-17. Anatomía y trastornos de los ganglios basales.
– Se presentan en pacientes con enfermedad de Parkinson.
– Se caracterizan por temblor digital en reposo, rigidez tubular y acinesia (carencia de movimientos voluntarios).
• Las lesiones del núcleo hipotalámico son producto de destrucción hemorrágica del subtalámico contralateral.
– Se presentan en pacientes con hipertensión.
– Se caracterizan por hemibalismo (movimientos violentos y desordenados de la mitad del cuerpo).
IV. Función de la corteza cerebral en el lenguaje (fig. 7-18)
A. Los dos hemisferios cerebrales no son simétricos desde el punto de vista morfológico o
funcional.
B. La información se transfiere entre los dos hemisferios de la corteza cerebral a través del
cuerpo calloso.
C. Casi todas las personas (~90%) son diestras, lo que implica que su hemisferio izquierdo
tiene mayor desarrollo.
D. En la mayoría de las personas diestras, las funciones del lenguaje también se organizan
sobre todo en el hemisferio izquierdo.
E. Casi todas las personas zurdas presentan funciones bilaterales del lenguaje.
F. La estimulación de algunas zonas de la corteza cerebral despierta respuestas o sensaciones
específicas, en tanto que la de otras zonas no tiene efecto detectable. Esas últimas son
zonas “silentes”, llamadas corteza de asociación.
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Mirada horizontal
contralateral
voluntaria
Corteza
Corteza
Corteza somatosensorial
motora Cisura
premotora primaria central
primaria
(área 6)
(área 4) (de Rolando) (áreas 3, 1, 2)
Corteza de asociación
somatosensorial
Campo
ocular
frontal
(área 8)
Corteza
de asociación
visual
Área de Broca
(áreas 44 y 45)
Corteza visual primaria
(área 17)
Cisura lateral
(de Silvio)
Corteza auditiva
primaria (áreas 41 y 42)
Área de Wernicke
(área 22 y a veces 39 y 40)
Figura 7-18. Regiones funcionales de la corteza cerebral.
G. El lenguaje y el habla se coordinan en zonas específicas de la corteza de asociación.
1. El área de Broca es una parte de la corteza prefrontal o de la corteza de asociación
frontal en el hemisferio dominante (izquierdo) y se encarga de los aspectos motores
del habla (véase fig. 7-18).
2. El daño del área de Broca produce afasia motora (sin soltura) o afasia expresiva,
en la que los pacientes pueden entender el lenguaje pero tienen poca habilidad para
hablar o escribir.
3. El área de Wernicke es otra región importante para el lenguaje localizada en la parte
posterior del lóbulo temporal, cerca de la corteza auditiva primaria, en el hemisferio
izquierdo (véase fig. 7-18).
4. El daño al área de Wernicke causa afasia receptiva (sensorial), en la que los pacientes tienen dificultad para comprender el lenguaje escrito o hablado.
a. Los pacientes con afasia de Wernicke suelen confundir el uso de las palabras pero
en general no se percatan de su déficit.
OTRAS LESIONES QUE AFECTAN EL LENGUAJE
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Síndrome de Gerstmann
– Una lesión confinada a la circunvolución angular causa pérdida de la capacidad de comprender el lenguaje escrito (alexia) y de escribir (agrafia), pero los sujetos comprenden el lenguaje hablado.
– Agnosia de dedos (imposibilidad de reconocer los propios dedos), y también ocurre desorientación con respecto a izquierda y derecha.
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• Afasia de conducción
– Este trastorno se debe a una lesión en el fascículo longitudinal superior.
– Los pacientes no pueden repetir palabras o ejecutar órdenes verbales, pero presentan fluidez al hablar.
– Los pacientes se sienten frustrados por su imposibilidad de ejecutar una orden verbal que comprenden.
– Este es un ejemplo de síndrome de desconexión, que representa la incapacidad de enviar información de
una zona de la corteza a otra.
– Puede ser producto de obstrucción de las ramas de la arteria cerebral media izquierda.
• Apraxia transcortical
– Este trastorno se debe a una lesión en el cuerpo calloso causada por obstrucción de la arteria cerebral anterior.
– Los pacientes no pueden ejecutar la orden de mover su brazo izquierdo porque una lesión del cuerpo calloso
desconecta el área de Wernicke de la corteza motora primaria derecha.
– Los pacientes, no obstante, pueden ejecutar la orden de mover el brazo derecho porque el área de Wernicke se
puede comunicar con la corteza motora primaria izquierda sin pasar por el cuerpo calloso.
V. Barrera hematoencefálica y líquido cefalorraquídeo
A. Anatomía de la barrera hematoencefálica
1. En la mayor parte del cerebro, las células capilares endoteliales están adheridas por
uniones estrechas que impiden el paso de sustancias contenidas en la sangre.
2. Los astrocitos tienen prolongaciones largas con pies terminales vasculares expandidos
o pedicelos, que se adosan a las paredes de los capilares para mantener la barrera hematoencefálica.
B. Funciones de la barrera hematoencefálica
1. La integridad química del cerebro es protegida por la barrera hematoencefálica con el
fin de mantener un ambiente constante para las neuronas en el SNC.
2. Se evita la pérdida de transmisores del SNC hacia la circulación general.
3. El agua se difunde con facilidad a través de la barrera hematoencefálica; los fármacos
no ionizados la cruzan con mayor facilidad que los ionizados.
a. La glucosa, principal fuente energética del cerebro, requiere un transporte mediado
por acarreadores; por ello el LCR tiene una menor concentración de glucosa que la
sangre.
b. Se impide que proteínas y colesterol ingresen al LCR por su gran tamaño molecular.
C. Secreción y distribución del LCR
1. Casi todo el LCR se secreta por los plexos coroideos.
a. El plexo coroideo consta de penachos de capilares glomerulares cubiertos por células ependimarias que se proyectan hacia los ventrículos.
b. El plexo coroideo se localiza en partes de los ventrículos laterales, el tercero y el cuarto.
2. El LCR llena el espacio subaracnoideo y los ventrículos cerebrales.
3. El LCR pasa de los ventrículos laterales a través de los agujeros interventriculares
de Monro hacia el tercer ventrículo. Después el LCR fluye a través del acueducto de
Silvio hacia el cuarto ventrículo.
4. El LCR puede salir de los ventrículos sólo en tres aberturas del cuarto ventrículo: dos
agujeros laterales de Luschka y el agujero medio de Magendie.
HIDROCEFALIA (FIG. 7-19)
Ocurre hidrocefalia por un volumen o presión de LCR excesivos que causa dilatación ventricular.
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Hidrocefalia comunicante
– Esta forma de hidrocefalia es causada por secreción excesiva o circulación o absorción deficientes de LCR en el
espacio subaracnoideo.
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Plexo coroideo
Ventrículos
Agujeros del cuarto
ventrículo
Bloqueo de LCR
proximal al agujero
de Magendie que
causa hidrocefalia
no comunicante
Agujero
de Magendie
Bloqueo del drenaje
de LCR distal al agujero
de Magendie que causa
hidrocefalia comunicante
Espacio
subaracnoideo
Granulaciones
aracnoideas
Sistema venoso
Figura 7-19. Flujo de líquido cefalorraquídeo.
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– Puede deberse a un tumor de un plexo coroideo, uno del espacio subaracnoideo que impida la circulación, o
meningitis que inhibe la absorción.
• Hidrocefalia no comunicante
– Esta forma de hidrocefalia es causada por obstrucción del flujo de LCR dentro del sistema ventricular.
– Se impide que el LCR salga a través de los agujeros de Luschka o Magendie y, por tanto, su volumen aumenta.
• Hidrocefalia con presión normal
– Esta forma de hidrocefalia es producto de la falta de absorción de LCR por las vellosidades aracnoideas y el
crecimiento de los ventrículos que comprime la corteza contra el cráneo.
– Los pacientes presentan confusión, ataxia e incontinencia urinaria.
VI. Regulación de la temperatura corporal
A. Cifras de temperatura corporal
1. La temperatura corporal normal (determinada en la boca) es de 37ºC (98.6ºF).
2. La temperatura de un individuo varía de 0.5 a 0.7ºC durante el día.
3. Las temperaturas son mínimas temprano en la mañana y máximas por la noche, lo que
se conoce como variación circadiana.
B. Producción de calor por el cuerpo
1. La acción dinámica específica (termogénesis inducida por la dieta) de los alimentos
ingeridos parece deberse sobre todo a la digestión y asimilación de nutrientes.
2. La actividad muscular es un factor importante para determinar la tasa metabólica
basal y la producción de calor. Si la actividad muscular aumenta, la producción de
calor también, y viceversa.
3. El aumento en la tasa metabólica y la producción de calor por las catecolaminas se
denominan acción termógena química. Cuando la temperatura corporal desciende, la
mayor secreción simpática y aumento de liberación de adrenalina y noradrenalina de la
médula suprarrenal estimulan muchos procesos que aumentan la producción de calor.
4. Las hormonas tiroideas [triyodotironina (T3) y tiroxina (T4)] aumentan la tasa metabólica y la producción de calor por estimulación de actividad de Na+/K+-ATPasa.
Por ejemplo, en el hipertiroidismo, la temperatura puede elevarse 0.5ºC, en tanto en
el hipotiroidismo puede descender 0.5ºC.
5. Se encuentra grasa parda en muchos animales jóvenes, incluyendo los seres humanos.
a. Las células de grasa parda tienen una rica inervación por fibras simpáticas.
b. Las temperaturas frías activan al sistema nervioso simpático y los receptores β en la
grasa parda, lo que así aumenta la tasa metabólica y la producción de calor.
c. En lactantes humanos, la grasa parda puede servir como cobija eléctrica fisiológica.
C. Pérdida de calor
1. El calor pasa de la piel al ambiente por radiación, conducción, convección y evaporación.
a. El 60% de la pérdida de calor ocurre por radiación, en forma de onda de calor
infrarrojo cuando la temperatura ambiental aumenta.
2. La transferencia de calor por conducción ocurre cuando el cuerpo entra en contacto
con un material sólido de diferente temperatura.
3. Ocurre transferencia de calor por convección cuando un fluido como el aire o el agua
conduce calor entre el cuerpo y el ambiente.
a. La pérdida de calor por conducción es proporcional a la diferencia de temperatura
entre la piel y el ambiente.
4. Los seres humanos pueden disipar casi todo el calor producido durante el ejercicio por
evaporación del sudor en la superficie cutánea.
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a. La sudación es una respuesta principalmente colinérgica simpática, en las que las fibras
simpáticas posganglionares secretan acetilcolina para activar a las glándulas sudoríparas.
D. Mecanismos de regulación de la temperatura
1. La región hipotalámica anterior preóptica y la superficie cutánea contienen células sensibles a la temperatura, que responden a cambios locales de ese parámetro.
a. Esas células aumentan su descarga ante un incremento de la temperatura y la aminoran con su disminución.
b. Pueden proteger contra un aumento de la temperatura corporal mediante la estimulación de la sudación, vasodilatación y activación simpática de las glándulas
sudoríparas.
2. Hay receptores cutáneos para frío y calor.
a. La razón entre receptores de frío:calor es de casi 10:1.
b. Se cree que la interacción entre receptores cutáneos al frío y las células hipotalámicas
sensibles a la temperatura se encargan de la respuesta corporal a las temperaturas frías.
c. Las células del hipotálamo anterior sensibles a la temperatura envían señales que
inhiben los centros de respuesta al frío en el hipotálamo posterior y son de gran
importancia durante el ejercicio.
d. Con el descenso de la temperatura, las células del hipotálamo anterior disminuyen
su descarga y se elimina la inhibición por el hipotálamo posterior.
e. La estimulación de los centros de respuesta al frío produce escalofrío, vasoconstricción cutánea y aumento del metabolismo.
E. Punto de ajuste
1. Las variaciones de la temperatura corporal inician respuestas que la retornan a lo normal, o sea, a su punto de ajuste.
2. Esto es similar al termostato de un aparato de aire acondicionado o una unidad de
calefacción.
a. Los detectores térmicos incluyen la circulación cutánea, las glándulas sudoríparas y
los músculos esqueléticos encargados del escalofrío.
b. Si la temperatura central del cuerpo está por abajo del punto de ajuste, el hipotálamo posterior activa mecanismos que generan calor (p. ej., escalofrío).
c. Si la temperatura corporal central está por arriba del punto de ajuste, el hipotálamo
posterior estimula mecanismos de pérdida de calor (p. ej., vasodilatación cutánea).
F. Fiebre (fig. 7-20)
1. La fiebre es causada por citocinas circulantes llamadas pirógenos, que son polipéptidos producidos por células del sistema inmunitario.
2. Las endotoxinas, lipopolisacáridos de la pared celular de bacterias gramnegativas,
constituyen pirógenos exógenos potentes.
3. Los leucocitos fagocíticos actúan como pirógenos exógenos para producir pirógenos
endógenos.
4. Otros pirógenos endógenos incluyen el factor ␣ de necrosis tumoral (TNF-α), los
interferones ␤ y ␥ (β-IFN y γ-IFN) y la interleucina-6 (IL-6).
5. Los pirógenos endógenos atraviesan la barrera hematoencefálica localizada en el órgano vascular de la lámina terminal (OVLT) en el tercer ventrículo.
6. La interleucina 1 beta (IL-1β) actúa sobre las células en OVLT para aumentar la secreción de prostaglandina E2, que eleva el punto de ajuste.
7. La secreción de prostaglandinas explica la propiedad antipirética (de disminución de la
fiebre) del ácido acetilsalicílico.
a. El ácido acetilsalicílico es un inhibidor de la ciclooxigenasa e impide la producción de prostaglandinas, lo que reduce así el punto de ajuste.
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105
Punto de ajuste súbitamente
elevado a una cifra alta
104
Temperatura corporal (ºC)
Ajuste del
termostato
Temperatura
corporal real
103
Crisis
102
Vasodilatación
Sudación
101
Escalofríos:
1. Vasoconstricción
2. Piloerección
3. Secreción de
adrenalina
4. Escalofríos
100
99
Punto de ajuste súbitamente
disminuido a una cifra baja
98
0
1
2
3
4
5
Tiempo (horas)
Figura 7-20. El inicio de fiebre puede ocurrir con rapidez en forma de resfriado.
El termostato cerebral aumenta en forma súbita, la persona percibe frío y presenta
vasoconstricción notoria y escalofríos. La combinación de menor pérdida de calor y
aumento de su producción incrementa la temperatura corporal hasta un nuevo punto de
ajuste. Cuando el agente febril ya no está presente o carece de actividad, la vasodilatación
y sudación aumentadas en un momento dado retornan al punto de ajuste normal.
b. Los corticoesteroides disminuyen la fiebre al impedir la secreción de ácido araquidónico a partir de fosfolípidos cerebrales y así, evitan la producción de prostaglandinas.
G. Vasodilatación inducida por el frío
1. La respuesta inicial a una temperatura ambiental fría suele ser la de vasoconstricción
cutánea.
2. Conforme la superficie corporal se enfría, se puede presentar vasodilatación.
a. Esa vasodilatación es una respuesta de protección que impide la congelación de la
superficie corporal.
b. El principal mecanismo se ha atribuido a la parálisis del músculo liso vascular inducida por el frío.
c. Un ejemplo de la vasodilatación inducida por el frío en el ser humano es el rubor
facial o “chapas” que aparecen en un día frío.
TRASTORNOS DE LA TERMORREGULACIÓN
CORRELACIÓN
CLÍNICA
• Ocurre hipotermia cuando los mecanismos de generación del calor (p. ej., vasoconstricción periférica y escalofrío) no pueden mantener la temperatura corporal central cerca del punto de ajuste.
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•
•
•
•
– Se debe con frecuencia máxima a inmersión en agua fría.
– Se define como una temperatura central inferior a 35ºC.
– La recuperación de la hipotermia extrema (véase más adelante) es posible cuando el paciente se calienta de
dentro a afuera (p. ej., por transfusión sanguínea).
La hipertermia (temperatura corporal central anormalmente alta) se debe con frecuencia máxima a una exposición prolongada al calor y humedad altos, en particular cuando es acompañada de actividad física.
Ocurre golpe de calor cuando los mecanismos de pérdida de calor del cuerpo fracasan y la hipertermia excesiva
produce daño hístico (p. ej., trombosis vascular, hemorragia y edema cerebrales).
El agotamiento por calor puede ser producto de deshidratación por sudación excesiva y se caracteriza por fatiga y mareo.
La hipertermia maligna ocurre en individuos susceptibles a los agentes anestésicos inhalatorios, o los bloqueadores neuromusculares; la producción de calor aumentada se debe a una mayor contracción muscular y a
un proceso hipermetabólico desencadenado por secreción excesiva de Ca2+ en el músculo esquelético. El tratamiento con dantroleno sódico disminuye la secreción de Ca2+ y reduce la mortalidad.
PROBLEMAS CLÍNICOS
Una mujer llevada a una sala de urgencias no tiene respuesta y presenta trastornos de postura
(flexión de extremidades torácicas y extensión y flexión plantar de las pélvicas). Sus pupilas son de
4 mm sin reacción a la luz. No hay movimientos oculares con el giro de la cabeza (maniobra oculocefálica) o la irrigación con agua fría de los conductos auditivos.
1. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. Muerte cerebral
B. Coma por histeria de conversión
C. Hemorragia del tallo encefálico
D. Ingestión de fármacos
E. Oclusión bilateral de la arteria carótida interna
Se encuentra que un individuo que se queja de desequilibrio camina con una base amplia y se inclina hacia delante y atrás cuando se encuentra en bipedestación. No puede mantener el equilibrio
cuando está parado con los pies juntos y los ojos abiertos o cerrados. No se puede despertar ataxia
de extremidad o nistagmo.
2. Esos hallazgos son más compatibles con una lesión en
A. El aparato vestibular
B. La zona del vermis cerebeloso en la línea media
C. La zona pontocerebelosa
D. La zona cerebelosa lateral
E. La corteza frontal izquierda
Un varón de 42 años con dificultad reciente para concentrarse en su trabajo busca atención médica por movimientos irregulares a manera de sacudida de las extremidades y los dedos. Una hermana y un tío murieron en instituciones de atención mental y su madre presentó demencia en
edad madura.
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3. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. Degeneración alcohólica cerebral
B. Corea de Huntington
C. Enfermedad de Wilson
D. Enfermedad de Hallervorden-Spatz
E. Enfermedad de Gilles de la Tourette
Una mujer de 55 años es objeto de valoración por debilidad. Durante los últimos meses ha notado
debilidad progresiva y espasmos en su pierna izquierda. Finalmente, también ha tenido algún problema para la deglución de alimentos. Se encuentra despierta y alerta. Los hallazgos a la exploración neurológica son normales, excepto por una atrofia y fasciculaciones notorias de los músculos
de ambas piernas, reflejos hiperactivos en las extremidades superiores e inferiores, disminución del
reflejo nauseoso y respuesta de extensión plantar positiva.
4. ¿Cuál de los siguientes es el diagnóstico más probable?
A. Espondilosis cervical
B. Síndrome de Guillain-Barré
C. Síndrome de Lambert-Eaton
D. Deficiencia de vitamina B12
E. Esclerosis lateral amiotrófica
5. ¿Cuál de los siguientes elementos debería participar en la percepción de dolor por un estímulo lesivo?
A. Haz espinocerebeloso
B. Haz espinotalámico
C. Asta ventral de la médula espinal
D. Núcleo rojo
E. Núcleo ambiguo
Un paciente manifiesta pérdida auditiva en el oído derecho. Se coloca un diapasón de 256 Hz
sobre la mitad de la frente del paciente y él señala que percibe el tono en su oído derecho. También nota mejor percepción de un tono cuando se coloca el instrumento en contacto con la apófisis mastoidea derecha que cuando se coloca fuera del oído derecho.
6. ¿Las lesiones de cuál de las siguientes estructuras pudiesen contribuir a esos hallazgos?
A. Tálamo
B. Vías auditivas centrales
C. Caracol
D. Conducto auditivo externo
E. Corteza auditiva
Un niño de nueve años es motivo de diagnóstico de hiperopia.
7. En este niño
A. Los rayos de luz desde un punto hacen blanco en una convergencia infinita frente a la
retina en el ojo sin acomodación
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B.
C.
D.
E.
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La acomodación puede corregir dificultades en la visión distante
Una lente cóncava corregirá el error de refracción
La principal causa es un músculo ciliar con función deficiente
Los objetos distantes son vellosos si el error de refracción es de cuatro dioptrías o
mayor
8. Los defectos de campos visuales de hemianopsia bitemporal se relacionan con lesiones de
A. La vía piramidal
B. El lemnisco medial
C. El lóbulo occipital
D. El nervio óptico
E. El quiasma óptico
RESPUESTAS
1. La respuesta es A. La muerte cerebral es un diagnóstico clínico de cese irreversible de todas las
funciones cerebrales y del tallo encefálico. Hay ausencia de todos los reflejos del tallo encefálico. Las pupilas se encuentran en una posición media fija. Los reflejos oculovestibulares están
ausentes. El tono muscular es flácido sin movimientos faciales o respuesta motora a estímulos
nocivos. El coma por histeria de conversión (opción B) se vincula con una postura de decorticación en respuesta a estímulos nocivos y se caracteriza por la flexión de brazos, muñecas
y dedos y extensión de las extremidades pélvicas. La hemorragia del tallo encefálico (opción
C) se vincula con la pérdida súbita del estado de vigilia, cuadriparesia y pupilas puntiformes.
La ingestión de fármacos (opción D), como cocaína o anfetaminas, se puede vincular con
hemorragia subaracnoidea que produce coma con signos de aumento de la presión craneal.
La obstrucción bilateral de la arteria carótida interna (opción E) se vincula con hemiparesia y
afasia.
2. La respuesta es B. Las lesiones de la zona del vermis cerebeloso en la línea media producen
una marcha de base amplia e inestabilidad postural de los pies. Las lesiones del aparato vestibular (opción A) se vinculan con vómito, vértigo y nistagmo en dirección contraria al lado de
la lesión. Las lesiones de la zona pontocerebelosa (opción C) se vinculan con parálisis facial
ipsolateral y pérdida auditiva. Las lesiones de la zona cerebelosa lateral (opción D) alteran el
movimiento ipsolateral de la extremidad con respecto a la lesión. Las lesiones de la corteza
frontal izquierda (opción E) producen déficit sensoriales contralaterales y debilidad facial.
3. La respuesta es B. Los síntomas y la edad del paciente son compatibles con corea de Huntington. Puesto que el paciente tiene movimientos y sacudidas de sus extremidades y dedos, así
como familiares con demencia en edad madura, se sugiere una causa genética. La degeneración cerebral alcohólica (opción A) se caracteriza por pérdida de la memoria y ataxia. La enfermedad de Wilson (opción C) es autosómica recesiva y causa un defecto en el metabolismo
del cobre y sobrecarga por el metal en hígado, córneas y cerebro. Los pacientes muestran
signos de parkinsonismo, insuficiencia hepática, temblor postural, distonía y ataxia. La enfermedad de Hallervorden-Spatz (opción D) es un trastorno autosómico recesivo por deficiencia
de la dioxigenasa de cisteína que lleva a un aumento de la concentración de cisteína, que promueve la formación de radicales libres, el daño celular y la muerte. Los síntomas se presentan
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Capítulo 7: Neurofisiología 213
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antes de los 10 años. La enfermedad de Gilles de la Tourette (opción E) tiene inicio antes de
los 21 años y se vincula con tics motores múltiples, uno o más tics vocales y una evolución
fluctuante.
4. La respuesta es E. La esclerosis lateral amiotrófica es un trastorno degenerativo progresivo
de las neuronas motoras superior e inferior que produce debilidad muscular, espasticidad,
hiperreflexia (neuronas motoras superiores), atrofia, fasciculaciones e hiporreflexia (neuronas
motoras inferiores). La espondilosis cervical (opción A) es una osteoartritis que afecta las articulaciones y discos de la columna vertebral en el cuello. Los síntomas incluyen dolor después
de los movimientos y al levantar objetos. Los pacientes con síndrome de Guillain-Barré (opción B) informan de una sensación de hormigueo en los brazos y piernas, seguida por debilidad muscular ascendente con progresión simétrica rápida. Esos pacientes tienen hiporreflexia
de las extremidades. Aquellos con el síndrome de Lambert-Eaton (opción C) muestran debilidad y fatigabilidad de músculos proximales, con depresión o ausencia de los reflejos tendinosos. La fuerza muscular puede aumentar después del ejercicio. La deficiencia de vitamina
B12 (opción D) se caracteriza por debilidad y fatigabilidad generalizadas secundarias a anemia
perniciosa.
5. La respuesta es B. El haz espinotalámico conduce estímulos de dolor, temperatura y tacto
burdo. El haz espinocerebeloso (opción A) lleva señales de propiocepción de las extremidades pélvicas al cerebelo. El asta ventral de la médula espinal (opción C) contiene sobre todo
neuronas motoras α y γ, cuyos axones motores inervan músculos esqueléticos. El núcleo rojo
(opción D) es una masa globular localizada en la porción ventral del tegmento mesencefálico
y actúa como centro de relevo para muchas vías cerebelosas eferentes. El núcleo ambiguo
(opción E) en el bulbo raquídeo tiene forma de puro e inerva los músculos voluntarios de la
faringe a través de los CN IX y X y la laringe, por medio del CN X.
6. La respuesta es D. El paciente sufre sordera de conducción porque las vibraciones del diapasón se conducen mejor en el hueso (mastoides) que en el aire (cerca del oído). Un diapasón
colocado junto a la frente da lugar a la localización del sonido en el oído afectado. La sordera
unilateral no se vincula con lesiones centrales, como las del tálamo (opción A), las vías auditivas centrales (opción B), el caracol (opción C) o la corteza auditiva (opción E).
7. La respuesta es B. La hiperopía o visión de lejos, se produce cuando el ojo es más pequeño
de lo normal y los rayos de luz paralela alcanzan el foco detrás de la retina. La opción A es
incorrecta, porque en la hiperopía los rayos de luz llegan al foco detrás de la retina, no frente
a ella. La opción C es incorrecta porque una lente biconvexa, no una cóncava, corregirá la
hiperopía al agregar poder de refracción al cristalino. La función deficiente del músculo ciliar
(opción B) no se vincula con hiperopía. La opción E es incorrecta porque en la hiperopía los
objetos distantes están claros, pero los cercanos están nebulosos.
8. La respuesta es E. Las lesiones que afectan el quiasma alteran las fibras cruzadas de las mitades nasales de ambas retinas y producen hemianopsia bitemporal. La opción A es incorrecta
porque la vía piramidal está constituida por axones de las áreas frontal y parietal anterior de
la corteza, que terminan en la médula espinal. La opción B es incorrecta porque el lemnisco
medial está constituido por fibras de los núcleos gracilis y cuneiforme del bulbo raquídeo que
ascienden al tálamo y llevan información sobre presión, posición de extremidades, vibración,
dirección de movimientos, reconocimiento de textura y discriminación de dos puntos. La
opción C es incorrecta porque el lóbulo occipital tiene participación sobre todo en la percepción visual y los movimientos involuntarios suaves, de búsqueda, del ojo. La opción D es
incorrecta porque las lesiones del nervio óptico alteran la visión del ojo homolateral, pero no
producen hemianopsia bitemporal.
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Í N D I C E A L FA B É T I C O
Nota: Los números de páginas seguidos por c y f indican cuadros y figuras, respectivamente.
A
Absorción, epitelial, 6-7
Acción, potenciales de, 12, 12f, 20f, 22,
34-37, 35f, 36f
en el sistema visual, 187
en sistemas sensoriales, 181-182, 181f
Acetilcolina, 19-20, 37
Acidobásico, fisiología del estado, 104-109
alteraciones, 105c
brecha aniónica sérica (AG), 106
equilibrio, 104-106
mecanismos compensadores, 106
trastornos, 106-109
Acidosis
metabólica ,107
respiratoria, 107
Acromegalia, 158
Actina, 13
Adrenalina, acción metabólica, 149-150,
149f
Adrenérgicos, receptores, 177-178
Adulto, enfermedad renal poliquística del,
88-89
Afasia, 204
de conducción, 205
motora (sin fluidez o expresiva), 204
receptora (sensorial), 204
Agrafia, 204
Ajuste, punto de, 208; Véase también
Corporal, temperatura, regulación de la
Alcalosis
metabólica, 107
respiratoria, 107
Aldosterona, 45, 96-97, 145, 146f, 147
producción, 145, 146f
secreción, 147
y resorción de sodio, 147
Aldosteronismo, primario y secundario, 147
Alexia, 204
Alveolar, presión, 60, 60f
Amiotrófica, lateral, esclerosis (ALS,
enfermedad de Lou Gehrig), 200
Anatómico, espacio muerto, 57
Andrógenos, insensibilidad a, 164
Angiotensina, 45, 46f, 96-97, 98f, 147
enzima convertidora de la, (ACE), 147
Anosmia, 191
Anterolateral, sistema (haz espinotalámico),
184f
Aórtica, regurgitación, 43-45
Apnea, 71
Apneustico, centro, 70, 70f
Apraxia, transcortical, 205
Arginina, vasopresina (ADH), 97, 99, 103
Arterial, presión, regulación, 45-47
barorreceptores y quimiorreceptores, 45
sistema renina-angiotensina, 45, 46f
Asa de Henle, 94, 95f
Asbestosis, 64
Asma, 59
Astigmatismo, 187
Atelectasia, 74
Atetosis, 202
Auditiva, transducción, 189-190
Auditivo, sistema, 188-190, 189f
lesiones y pérdida de audición, 190
Auriculoventricular (AV), nodo, 34-38
Autocrinas, señales, 8
Autónomo, sistema nervioso, 176-179, 178c
coordinación central, 179
efecto de órganos, aparatos y sistemas,
178c
neurotransmisores, 176-177
organización, 176
receptores adrenérgicos, 177
receptores colinérgicos, 178
Autorregulación
cardíaca, teoría metabólica, 47
cardíaca, teoría miógena, 47
del riego sanguíneo renal, 89
Ayuno, complejo motor de traslado en
(MMC), 119
B
Barorreceptores, 45
Bartter, síndrome de, 94-95
Basal, tasa metabólica (BMR), 162
Basales, ganglios, 202-203, 203f
lesiones, 202-203
Benigna, hiperplasia prostática, (BPH), 166
Biliar, secreción, 128-130
Bilis, 128, 129
Bohr, método de, 75
Brainbridge, reflejo de, 42
215
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Broca, área de, 204
Browniano, movimiento, 3
Brown-Séquard, síndrome de, 199-200
Bulbo raquídeo, 179
C
Calcio
conductos miocárdicos, 36f, 37
digestión y absorción, 135-136
hormonal, regulación, 158
intracelular, regulación, 7-8
Calcio, defectos de la regulación del,
enfermedades asociadas, 8
Brody, enfermedad de, 8
Darier, enfermedad, 8
Lambert-Eaton, síndrome miasténico de
(LEMS), 8
maligna, hipertermia, 8
X, ceguera nocturna congénita
estacionaria ligada a, 8
Calcio-ATPasa, 4
Calcitonina, 158, 159-160
Calcitriol, 158, 159-160
Calor
agotamiento por, 210
golpe de, 210
Carbohidratos, digestión y absorción,
130-131
Carbono
intoxicación por monóxido de, 68
transporte de dióxido de, 68-69
Cardíaco, ciclo, 43, 44f
Cardíaco, mecanismos de control y
circulación especial, 47-48
autorregulación, 47
circulación fetal al nacimiento, 48, 49f
circulación y temperatura cutáneas,
47-48
hiperemia activa, 47
hiperemia reactiva, 47
riego sanguíneo coronario, 47
Cardíaco, músculo, y gasto cardíaco (CO),
38-43
acoplamiento de la excitacióncontracción, 39
cambios de la presión arterial diastólica
terminal, 39
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216 USMLE Road Map para Fisiología
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Colinérgicos, receptores, 178
cardíaco, gasto, 38-39
cardíaco, trabajo, 41f, 42
Fick, principio de, 42
gasto cardíaco derecho e izquierdo,
38-39
ley de Starling, 39
miocárdica, estructura de la célula, 38
potencial de acción ventricular, 38
relación de presión-volumen del
ventrículo izquierdo, 39-42, 41f
retorno venoso y presión venosa central,
42-43
Cardíaco, sistema, función integradora del,
50-52
contracción muscular y válvulas
venosas, 50
ejercicio y disminución de la presión
diastólica terminal, 50
fuerzas capilares de Starling, 52
ley de Starling y cambio de posición
(gravedad), 51-52, 51f
retorno venoso e inspiración, 50-51
Cardíacos, estimulantes, 4
Cardíacos y arteriales, soplos, 30
Cardiovascular, aparato, 27-56
hemodinámica, 28-32
Caveolas, 22
Cefalorraquídeo, líquido, 205-207
secreción y distribución, 205
Celular, fisiología, 1-23
Celular, señalización, 8-11
clases y tipos de receptores, 9
sucesos, 9
tipos, 8
Células, errores de señalización en,
enfermedad inducida por, 9-11
cólera, 9
pertussis (tosferina), 11
seudohipoparatiroidismo, 11
Cerebelo, 200-202, 201f
lesiones, 202
Cerebral, corteza, función del lenguaje,
203-205, 204f
lesiones que afectan, 204-205
Cheyne-Stokes, respiración de, 71
Cinetosis, 194
Circulación
cutánea, 47
fetal, al nacimiento, 48, 49f
Citoplasma, 22
Cloruro, desviación de, 69, 69f
Colelitiasis (cálculos biliares), 130
Cólera, 134-135
Colesterol, 1
y hormonas suprarrenales, 145
Colon, disfunción del, 136-137
Colorrectal, sistema, movilidad, 136-137
Conducción
afasia de, 205
miocárdica, 38
velocidad de, 13
Conn, síndrome de, 97
Contracciones
cardíacas, 39
de haces musculares en vías motoras,
196-197, 197f
de músculo liso, 23
del esfínter esofágico inferior (LES),
118
del intestino delgado, 125-126, 126f
del músculo esquelético, 14-18, 17f, 18f
del músculo liso gástrico, 115
espasmódica, 17, 18f
isométricas, 16
isotónicas, 16
isovolumétricas, 39, 43
tensión, 16, 17
Corea de Huntington, 202
Coriónica humana, somatomamotropina
(hCS), 171
Corporal, temperatura, regulación, 207-209,
207-210
cifras, 207
fiebre, 208, 209f
mecanismos, 208
pérdida de calor, 207-208
producción de calor, 207
punto de ajuste, 208
trastornos, 209-120
vasodilatación inducida por el frío, 209
Corporales, líquidos, 81-85
agua corporal total (TBW), 81, 83-84
orina, 84
principio de dilución del indicador, 81
regulación
calcio renal, 101
fosfato 101
magnesio, 101
mecanismos de concentración y
dilución, 101-102, 102f
urea, 101
Corriente, volumen, 57
Cortisol, exceso de (síndrome de Cushing),
148
Cortocircuitos, 73-74
Creatina, cinasa (CK), 34
Crecimiento, hormona de, humana (GH),
156-158
acciones, 156
control de la secreción, 156-157
hormonas de la hipófisis anterior, 156
Cretinismo, 163
Criptorquidia, 165
Cromafines, células, 176
Crónica
bronquitis, 64
enfermedad pulmonar obstructiva
(COPD), 64
pancreatitis, 128
Cuadriplejía, 199
Cushing, fenómeno de, 48
D
Decorticación, rigidez de, 199
Dedos, agnosia de, 204
Deglución, 117-118
Delgado, intestino, motilidad, 124, 127
función y división, 124c
Depuración, 90-91
Descerebración, rigidez de, 199
Despolarización, 12, 20
Diabetes insípida, 99, 144
Diabetes mellitus, 154-156
hipoglucemia, 156
tipo 1, 155-156
tipo 2, 155
Diarrea, 136
Diastólica, presión, 31, 32
Difusión, 2-3
Digestión y absorción, 130-136
carbohidratos, 130-131
de calcio y hierro, 135-136
grasas, 132-134
intestino delgado, papel del, 130
líquidos y electrólitos, 134
proteínas, 131-132
vitamina B12 (cobalamina), 135
Dihidropiridina, receptor de, 14
Disartria, de arrastre, 202
Disdiadocosinesia, 202
Dismetría, 202
Disneico, síndrome del recién nacido, 63
Distensibilidad
pulmonar, 61-62
vascular, 31
Diuresis, 87
osmótica, 108, 109
Dolor, órganos de sensibilidad al, 182-184
Dorsal, columna, sistema del lemnisco
medial de la, 183f
Duodenal, úlcera, 124
E
Ectópicos, marcapasos, 36-37
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Evans, colorante azul de, 82
Edema, causas, 52
drenaje linfático, 52
fuerzas hidrostáticas, 52
fuerzas osmóticas coloides, 52
pared capilar, propiedades, 52
Ejercicio y secreción del glucagon, 154
Electrocardiograma (ECG), 33, 33f, 43
ciclo cardíaco con presiones, 43, 44f
Electrofisiología, 33-38
electrocardiograma (ECG), 33
flujo de potenciales de acción de sodio,
potasio, calcio, 37
inervación dual del corazón, 37-38
potenciales de acción, 34-37, 35f
tiempo refractario para tipos de fibras
del músculo cardíaco, 38
Embarazo
cambios endocrinos vinculados, 171
Emetropia, 187
Enanismo, 157
Endocrinas, señales, 8
Endocrino, sistema, 141-145
corteza suprarrenal, 145-147
glucagon, 153-156
glucocorticoides, acción metabólica,
148
hormona de crecimiento humana, 156158
hormonas de la hipófisis posterior, 144
hormonas de la reproducción femenina,
166-172
hormonas de la reproducción masculina,
163-166
hormonas tiroideas, 161-163
médula suprarrenal, 149-150
páncreas, 150-153
regulación del calcio hormonal, 158-161
relaciones neuroendocrinas, 142-144
secreción de aldosterona, 147
Enfisema, 64
Epitelios, 6-7
absorción, 6-7
polarización, 6
secreción, 7
transporte transepitelial, 6
Equilibrio, potencial de, 11
Esfingolípidos, 1
Esofágica, disfunción motora, 118
Espinal, médula, 197-199
corte transversal, 199-200
lesiones, 199-200
Espinotalámico, haz, lesiones del, 186
Espiratoria, volumen de reserva, 57
Estrógenos. Véase Femenina, hormonas de
la reproducción
Excitación-contracción, interacción, 21, 39
Excreción, 87
F
Femenina, hormonas de la reproducción,
166-172
cambios endocrinos vinculados con el
embarazo, 171
ciclo ovárico, 168-169, 168f
ciclo uterino, 169-170, 169f
control hormonal del ovario, 170
estrógenos
efectos fisiológicos, 167
síntesis, 166, 167
fetal, vida, 166
indicadores de ovulación, 170
lactancia, alteraciones hormonales, 172
menopausia, 172
parto, 171
progesterona, 167
Feocromocitoma, 150
Fibrosis, 64
Fick, método/principio, 42, 92
Fiebre, 208, 209f; Véase también Corporal,
temperatura, regulación
Filtración, fracción de, (FF), 91-92
Fluido, modelo de mosaico, 1
Fluidos y electrolitos, digestión y absorción,
134
Fosfato
regulación, 101
transporte, 94
Fosfolípidos, 1
Fotorreceptores, 179
Funcional, capacidad de reserva, 57
G
Gástrica
disfunción motora, 120-121
disfunción secretora, 124
función motora, 118-121
secreción, 121-124
de ácido, 121
inhibición, 123
Gastrocólico, reflejo, 136
Gastrointestinal, aparato
deglución, 117-118
digestión y absorción, 130-136
función motriz gástrica, 118-121
movilidad de colon y recto, 136-137
movilidad del intestino delgado,
124-127
músculos, nervios, y hormonas para la
regulación, 114-115
N
Índice alfabético
217
páncreas exocrino, 127-128
secreción biliar, 128-130
secreción gástrica, 121-124
secreción salival, 115-117
Gerstmann, síndrome de, 204
Gigantismo, 158
Glucagon, 153-154
Glucocorticoides, 145
acción metabólica, 148
Glucoesfingolípidos, 1
Glucosa
digestión y absorción, 130-131
manejo renal, 100, 100f
Gluten, enteropatía por, 132
Grasas
absorción deficiente, 134
digestión y absorción, 132-134
Grasos, ácidos, 148
Graves, enfermedad de, 163
H
Hematoencefálica, barrera, y líquido
cefalorraquídeo, 205-207, 206f
Hemibalismo, 203
Hemodinámica, 28-32
distensibilidad vascular, 31
Ohm, equivalente de la ley, 29
perfil de presión, 30-32, 31f
presiones arteriales, 32, 32f
resistencia, 29-30
turbulencia y número de Reynolds, 30
velocidad del riego sanguíneo, 28-29
Hidrocefalia, 205, 207
comunicante, 205, 207
no comunicante, 207
presión normal, 207
Hierro, digestión y absorción, 135-136
Hiperemia
activa, 47
reactiva, 47
Hiperglucemia, 85
Hiperopía, 187
Hiperpolarización, 12
Hiperprolactinemia, 144
Hipersalivación/hiposalivación, 117
Hipertensión, 47
Hipertermia, 210
maligna, 210
Hipertiroidismo, 163
primario, 161
Hiperventilación, 71
Hipocalciemia, 158
Hiponatriemia/hipernatriemia, 84
Hiponatriemia con edema, 108; Véase
también Nefrótico, síndrome
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218 USMLE Road Map para Fisiología
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Nefrótico, síndrome, 90
M
Hipoparatiroidismo, 161
Hipotermia, 209-210
Hipotiroidismo, 163
Hirschsprung, enfermedad de, 137
Hormonal, regulación, del calcio, 158
absorción intestinal, 158
calcio plasmático, 158
células óseas, 158-159
equilibrio del calcio, 158
Hormonas, 141-175
de hipófisis posterior, 144
de la reproducción femenina, 166-172
de la reproducción masculina, 163-166
paratiroidea, 159
secretadas por la corteza suprarrenal,
145-147
tiroideas, 161-163
I
Índice, principio, de dilución, 81
Inspiratoria, capacidad, 57
Inspiratorio, volumen de reserva, 57
Insulina
acciones específicas, 151-152
estimulantes de la secreción, 152, 153c
inhibidores de la secreción, 152-153
producción y secreción, 150
Intestinal, disfunción motora, 126-127
Intracelular, líquido, 3
Intrapreural, presión, 60, 60f
Iones, canales, 4-8
compuerta, 5
enfermedad 5-6
epitelio, 6-7
proteínas de los canales, 5
regulación del pH celular, 6
regulación del volumen celular, 6
regulación intracelular, 7-8
Isosmóticas, soluciones, 3
Isotónica, solución, 3
K
Kallmann, síndrome, 191
Klinefelter, síndrome, 166
L
Lactancia, cambios endocrinos,
172
Lactasa, deficiencia de, 131
Laminar, flujo, 30
Lenguaje, función del, de la corteza
cerebral, 203-205
Lesiones, 185-186
Lidocaína, 5
Lípidos, 1
Nernst, ecuación de, 11
Neumotáxico, centro, 70, 70f
Neumotórax, 60-61
Neuroblastoma, 150
Neurofisiología, 176-213
barrera hematoencefálica, 205-207
del sistema nervioso autónomo, 176-179
función del lenguaje en la corteza
cerebral, 203-205
regulación de la temperatura corporal,
207-210
sistema sensorial, 179-194
vías motoras, 194-203
Neuromuscular
transmisión, 18-21, 19f
unión, agentes farmacológicos y toxinas
que afectan la, 21
benzodiazepinas, 21
bungarotoxina , 21
curare, 21
dantroleno, 21
neostigmina y fisostigmina, 21
organofostatos, 21
toxina botulínica, 21
toxina de la araña viuda negra, 21
Neurotransmisores, 176-177
Nicotínico, receptor, de acetilcolina, 5
Nistagmo, 193-194
Magnesio, regulación, 101
Masculinas, hormonas de la reproducción,
163-166
acción anabólica de los andrógenos, 165
en el adulto que envejece, 164
espermatogénesis, regulación, 165-166
función testicular, regulación, 165
principales tipos celulares del testículo,
164-165
pubertad, 164
respuesta sexual masculina, 166
vida fetal, 163-164
Mecanorreceptores, 114, 179
Ménière, enfermedad de, 194
Menopausia, 172
Menstruación, 169; Véase también
Femenina, hormonas de la
reproducción
Miastenia grave, 22
Mineralocorticoides, 145
Miocárdico, infarto, agudo, 34
Miofibrillas, 13
Miopía, 187
Miosina, 13
Mirada, disfunción de la, 202
Motoras, vías, 194-203
basales, ganglios, 202-203, 203f
cerebelo, 200-202
corte transversal arriba de la médula
espinal, 199-200
corte transversal de la médula espinal,
efectos, 199
fibras musculares, 195-196
haces musculares, función, 196
organización de la médula espinal,
197-199, 198f
reflejos musculares, 196-197
unidades motoras, 195
Músculo (s)
cardíaco, 15, 38-43
de la respiración, 59-61
esquelético, 13-18, 14-18, 17f, 18f
fuerza-velocidad, relación de, 16
gastrointestinales, 114
liso, 22-24
transmisión neuromuscular y sináptica,
118-121
unidades motoras, 16-17
O
Oculovestibular, reflejo, 192-193, 193f
Ohm, ley de, 29
Ondas, suma de, 17
Ópticas, lesiones, 187, 188f
Órganos de sensibilidad al dolor, 182-184
Ortocólico, reflejo, 136
Óseas, células, 158-159
Osmolalidad, 3
Osmolaridad, 3
Osmótico, gradiente, 103, 103f
Osteoporosis, 160
Ovárica, enfermedad, 170
Ovárico, ciclo, 168-169, 168f
Oxígeno, 64-68
saturación, 66, 66f
transporte, 64-68
Oxihemoglobina, curva de disociación de
la, 66-68, 66f, 67f
N
Natriuresis, 87
Nefrítico, síndrome, 90
Nefronas, 87-88, 87f
distal, 95-96
P
Paget, enfermedad de, 160
Páncreas, exocrino, 127-128
Papaína, 13
Paracrinas, señales, 8
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N
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retracción, 60
Paraplejía, 199
Paratiroidea, hormona (PTH), 158, 159
Parkinson, enfermedad de, 203
Parto, cambios endocrinos, 171
Péptidos, reguladores, 114
Peristaltismo, 117
de lucha, 127
Plasmática, membrana, 194
bicapa de lípidos, 1
composición, 1
modelo de mosaico fluido, 1
transporte de sustancias, 1-4
Poiseuille, ecuación de, 29-30, 63
Potasio
conductos miocárdicos, 36f, 37
regulación, 99-100
trastornos, 109, 109f
Potenciales
de acción, 12, 12f; Véase también
Acción, potenciales de
de equilibrio, 11
de membrana en reposo, 11
transmembrana, 36
Potenciales, de membrana, 11-13
de acción, 12
de bloqueo de la despolarización, 13
de equilibrio, 11
ecuación de Nernst, 11
en reposo, 11-12
envenenamiento por fosfatos orgánicos,
13
período refractario relativo, 12
período refractario, 12
Presbiopía, 187
Presión-volumen, relación, 40, 41f
Progesterona, 145; Véase también
Femenina, hormonas de la
reproducción
Proteínas, 1
de membranas plasmáticas, 132
digestión y absorción, 131-132
transportadoras, 2
Protuberancia anular o puente de Varolio,
179
Puentes cruzados, formación de, en
músculos, 15, 20
Pulmón
distensibilidad, 61-62
volúmenes y capacidades, 57-59,
58f
Pulmonar
edema, 73
enfermedad
obstructiva, 64
restrictiva, 64
componentes, 62-63
riego sanguíneo, 71-76
derivaciones, 73-74, 73f
edema pulmonar, 73
efectos de la gravedad, 72-73, 72f
presiones dentro del circuito
pulmonar, 71-72
ventilación hipóxica, 73
Purkinje
células de, 201
fibras de, 34, 38
Q
QRS, complejo, 39
Químicos, sentidos
gusto, 191, 192-192f
olfato, 190-191, 190f
Quimiorreceptores, 45, 71, 114, 179
Quística, fibrosis, 5-6
R
Reabsorción, 87
Receptores
adrenérgicos, 177-178
catalíticos, 9
colinérgicos, 178
conos y bastones, 187
de superficie celular, 9, 10f
dihidropiridina, 14
en el sistema olfatorio, 190, 190f
fotorreceptores, 179-180
generación del potencial, 181f
hormonales, 141-142
intracelulares, 9
mecanorreceptores, 179
muscarínicos, 178
nicotínica, acetilcolina, 5
nicotínicos, 178
nicotínicos, colinérgicos, 9
quimiorreceptores, 179
termorreceptores, 180
vinculados con la proteína G, 9, 10f
Receptores celulares, 9, 10f
catalíticos, 9
deficiencia de 5 α reductasa, 164
intracelulares, 9, 10f
nicotínicos, colinérgicos, 9
vinculados con la proteína G, 9
Refracción, problemas de, 187; véase
también Visuales, vías
Renal
regulación del calcio, 101
sistema, 85-99, 100
anatomía, 86-88, 87f, 88f
N
Índice alfabético
219
excreción, 87
función renal, 85, 86f
glucosa, manejo de la, 100, 100f
riego sanguíneo y función
glomerular, 89-93
secreción, 87
transporte, mecanismos de, de los
segmentos de la neurona, 93-96, 94f
Renina, 45, 98f, 147; Véase también
Angiotensina
Renina-angiotensina, sistema, 45, 46f, 97,
98f
Repolarización, 12
Reposo, potencial de membrana en, 11
Residual, volumen, 57
Respiración
control de la, 70-71
músculos de la, 59-61
espiración, 59-60
fuerzas que actúan sobre los
pulmones, 60-61
inspiración, 59
Respiratorio, aparato, 57-80
altitud elevada, efectos de la, 76
cámara hiperbárica, efectos de la, 76
Reumática, fiebre, 43
Reynolds, número de, 30
Rigidez, cadavérica, 16
RISA, 82
Romberg, signo de, 202
positivo, 186
S
Salival, secreción, 115-117
anatomía, 115
constituyentes inorgánicos, 115-116
constituyentes orgánicos, 116
funciones, 117
regulación, 117
Sarcolema, 13
Sarcómeras, 13, 14f, 17f
Sarcoplásmico, retículo, 14
Schwann, células de, 18
Secreción, 87
Sensorial
sistema, 179-194
homúnculo sensorial, 185f
transducción, 179, 180
Sensoriales, receptores, 180c
Sexuales, esteroides, 145
Sináptica, transmisión, 18-21
Síndrome de secreción inapropiada de ADH
(SIADH), 103-104
Sinoauricular, (SA), nodo, 34-38
Siringomielia, 200
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N
220 USMLE Road Map para Fisiología
N
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yodo, metabolismo del, 161
Valsalva, maniobra de, 136
Sistólica, presión, 31, 32
Sistólico, volumen (SV), 38
Sodio, sales de (NaCl), 96-99
regulación, 96-99
Sodio, trastornos del, 84-85
Sodio-potasio, ATPasa, 4,7
Somatosensorial, sistema, 182-186
Starling, ley de ,51-52, 51f, 89
del corazón, 39, 40f
Subaguda combinada, degeneración
(deficiencia de vitamina B12, anemia
perniciosa), 200
Suprarrenal, insuficiencia (enfermedad de
Addison), 10, 148
Suprarrenogenital, síndrome, 145-146
T
Tay-Sachs, enfermedad de, 1
Termorreceptores, 180
Termorregulación, trastornos de, 209-210
agotamiento por calor, 210
choque por calor, 210
hipertermia, 210
maligna, 210
hipotermia, 209-210
Testosterona, 164; Véase también
Masculina, hormonas de la
reproducción
Tétanos, 18, 18f
Tetraplejía, 199
Tiroideas, hormonas, 161-163
acciones fisiológicas, 162-163
formación, 161
regulación por retroalimentación, 162
transporte, 161-162
yoduro y homeostasia, 162
Total, capacidad pulmonar, 57
Transmembrana, potencial, 36
Transporte de sustancias, 2-4
acoplado/activo secundario, 4
difusión facilitada, 3
fosfato, 94
hormonas tiroideas, 161-162
osmolalidad, 3
osmolaridad, 3
ósmosis, 3
pasiva/difusión, 2-3
potasio, 99-100
renal, 93-96, 94f
sales de sodio, 96-98
urea, 101
Transpulmonar, presión, 60, 61f
Transversal, corte, de la médula espinal,
199-200
Traslado, complejo motor de (MMC), 119,
120f
Triglicéridos, 132
Tropomiosina, 13
Troponina, 13
Túbulos, 14
Turner, síndrome de, 172
U
Urea, regulación de, 101
Vasoconstricción, 39
Velocidad del riego sanguíneo, 28-32;
Véase también Hemodinámica
Ventilación, definición, 57-59
Ventilación-perfusión, diferencias de,
74-75, 74c, 75f
alteración de la difusión, 75
espacio muerto fisiológico, 75
fórmula, 74
hipoventilación, 75
Vértigo, 194
Vestibular, sistema, 192-194
Vías aéreas, resistencia de, 63-64
fórmulas, 63
Visuales, vías, 186-188
lesiones ópticas, 187, 188f
Vital, capacidad, 57
Vitamina B12 (cobalamina), digestión y
absorción de, 135
Vómito, 126-127
W
Wernicke, área de, 204
Wolff-Chaikoff efecto de, 162
Y
Yodo, y función tiroidea, 161
Z
Zollinger-Ellison, síndrome de, 124
V
Vaciamiento gástrico, control del, 119-120
Vagal, actividad, que afecta la frecuencia
cardíaca, 37-38
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