Compartimiento de Líquido Corporal: Líquidos Extracelular e Intracelular

Compartimiento de Líquido Extracelular

Los dos compartimientos más grandes del líquido extracelular son:

  • Líquido intersticial, que supone hasta más de tres cuartas partes (11 L) de LEC.
  • El plasma, que supone casi un cuarto del líquido extracelular o unos 3 L.

Notas sobre Iones

  • El catión es el que tiene carga positiva y el anión es el que tiene carga negativa.
  • El catión más importante extracelular es el sodio (145 mEq/L), el segundo catión es el potasio y el tercero es el calcio.
  • El anión más importante del LEC es el cloro, bicarbonato y proteínas.
  • En el LIC, el principal catión es el potasio (145 mEq/L), el segundo el magnesio y el sodio un poco.
  • En los aniones son fosfatos, aniones inorgánicos y proteínas.
  • La carga estándar dentro de la célula es negativa y la carga estándar fuera de la célula es positiva.

El Sistema Urinario: Anatomía Funcional y Formación de Orina en los Riñones

Múltiples Funciones de los Riñones

  1. Excreción de productos metabólicos de desecho, sustancias químicas extrañas, fármacos y metabolitos de hormonas:

    Los riñones son los principales medios de eliminación de la mayoría de los productos de desecho del metabolismo que ya no necesita el cuerpo.

    Estos productos son:

    • La urea (del metabolismo de los aminoácidos).
    • La creatinina (de la creatina muscular).
    • El ácido úrico (de los ácidos nucleicos).
    • Los productos finales del metabolismo de la hemoglobina (como la bilirrubina).
    • Los metabolitos de varias hormonas.

  2. Regulación de los equilibrios hídrico y electrolítico:

  3. Regulación de la osmolaridad del líquido corporal y de las concentraciones de electrolitos.

  4. Regulación de la presión arterial: función dominante en la regulación a largo plazo de la presión arterial al excretar cantidades variables de sodio y agua.

  5. Regulación del equilibrio ácido-básico: Los riñones son el único medio de eliminar ciertos tipos de ácidos, como el ácido sulfúrico y el ácido fosfórico, que genera el metabolismo de las proteínas.

  6. Regulación de la producción de eritrocitos: Los riñones secretan eritropoyetina.

  7. Secreción, metabolismo y excreción de hormonas: Los riñones producen 1,25-dihidroxivitamina D₃ (calcitriol), la forma activa de la vitamina D.

  8. Gluconeogenia (síntesis de glucosa).

La Nefrona es la Unidad Funcional del Riñón

Cada nefrona contiene:

  1. Un penacho de capilares glomerulares llamado **glomérulo**, por el que se filtran grandes cantidades de líquido desde la sangre.
  2. Un túbulo largo en el que el líquido filtrado se convierte en orina en su camino a la pelvis del riñón.

Diferencias Regionales en la Estructura de la Nefrona (Nefronas Corticales y Yuxtamedulares)

Nefronas Corticales

Las nefronas que tienen glomérulos localizados en la corteza externa, tienen asas de Henle cortas que penetran solo una distancia corta en la médula.

Nefronas Yuxtamedulares

Las nefronas que, alrededor del 20-30%, tienen glomérulos que se disponen en la profundidad de la corteza renal cerca de la médula.

Micción

Este proceso se realiza en dos pasos:

PRIMERO → la vejiga se llena progresivamente hasta que la tensión en sus paredes aumenta por encima de un umbral.

SEGUNDO → es un reflejo nervioso, llamado **reflejo miccional**, que vacía la vejiga o, si esto falla, provoca al menos un deseo de orinar.

La Formación de Orina es Resultado de la Filtración Glomerular, la Reabsorción Tubular y la Secreción Tubular

La intensidad o tasa de excreción de diferentes sustancias en la orina representa la suma de tres procesos renales:

  1. La **filtración glomerular** de sustancias en la sangre.
  2. La **reabsorción** de sustancias de los túbulos renales hacia la sangre.
  3. La **secreción** de sustancias desde la sangre hacia los túbulos renales.

Secreción Tubular

Proceso opuesto a la reabsorción: las moléculas son transportadas de la sangre peritubular a las células epiteliales tubulares al filtrado del túbulo.

Filtración Glomerular, Flujo Sanguíneo Renal y su Control

Filtración Glomerular: El Primer Paso para la Formación de Orina

Es la filtración de grandes cantidades de líquidos a través de los capilares glomerulares en la **cápsula de Bowman**, casi 180 L al día. La mayor parte de este filtrado se reabsorbe, lo que deja únicamente 1 L aproximadamente de líquido para su excreción al día.

Composición del Filtrado Glomerular

Los capilares glomerulares son relativamente impermeables a las proteínas.

El Filtrado Glomerular es Aproximadamente del 20% del Flujo Plasmático Renal

Está determinada por:

  1. El equilibrio entre las fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas que actúan a través de la membrana capilar.
  2. El **coeficiente de filtración capilar (Kf)**.

Membrana Capilar Glomerular

La membrana capilar glomerular es similar a la de otros capilares, excepto en que tiene tres capas principales:

  1. El **endotelio del capilar**.
  2. Una **membrana basal**.
  3. Una capa de **células epiteliales (podocitos)** rodeando la superficie externa de la membrana basal capilar.

Estas capas forman la barrera de filtración que, a pesar de sus 3 capas, filtra varios cientos de veces más agua y solutos que la membrana capilar habitual.

Determinantes de la Filtración Glomerular

Está determinada por:

  1. La suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica a través de la membrana glomerular, que da lugar a la **presión de filtración neta**.
  2. El **coeficiente glomerular Kf**.

El aumento de la presión hidrostática capilar glomerular incrementa la FG

Se ha calculado que la presión hidrostática capilar glomerular es de unos 60 mmHg en condiciones normales.

La **Presión Hidrostática Glomerular** está determinada por tres variables, todas ellas bajo control fisiológico:

  • **Presión arterial**.
  • **Resistencia arteriolar aferente**.
  • **Resistencia arteriolar eferente**.

Control Fisiológico de la Filtración Glomerular y del Flujo Sanguíneo Renal

Los determinantes de la **FG** que son más variables y están sujetos al control fisiológico son:

  • La **presión hidrostática glomerular**.
  • La **presión coloidosmótica capilar glomerular**.

Importancia de la Autorregulación de la FG para evitar cambios extremos en la Excreción Renal.

En realidad, los cambios en la presión arterial suelen ejercer un efecto mucho menor sobre el volumen de orina por dos razones:

  • La **autorregulación renal** impide los grandes cambios en la **FG** que de otra forma se producirían.
  • Hay mecanismos adaptativos adicionales en los túbulos renales que provocan un incremento de su reabsorción cuando la **FG** aumenta, un fenómeno llamado **equilibrio glomerulotubular**.

Retroalimentación Tubuloglomerular y Autorregulación de la FG

El **mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular** tiene dos componentes que actúan juntos en el control de la **FG**:

  1. Un **mecanismo de retroalimentación arteriolar aferente**.
  2. Un **mecanismo de retroalimentación arteriolar eferente**.

Estos mecanismos de retroalimentación dependen de disposiciones anatómicas especiales del complejo o **aparato yuxtaglomerular**.

La reducción del cloruro de sodio en la mácula densa dilata las arteriolas aferentes y aumenta la liberación de renina.

La reducción de la concentración de cloruro de sodio inicia una señal que parte de la **mácula densa** y tiene dos efectos:

  • Reduce la resistencia al flujo sanguíneo en las **arteriolas aferentes**, lo que eleva la presión hidrostática glomerular y ayuda a normalizar la **FG**.
  • Aumenta la liberación de **renina** en las **células yuxtaglomerulares** de las arteriolas aferente y eferente.

Reabsorción y Secreción Tubular Renal

A medida que el filtrado glomerular pasa por los túbulos renales, fluye de forma secuencial a través de sus diferentes partes:

  • El **túbulo proximal**.
  • El **asa de Henle**.
  • El **túbulo distal**.
  • El **túbulo colector**.
  • El **conducto colector**.

Finalmente, la orina ya formada y todas las sustancias que contiene representan la suma de los tres procesos básicos que se producen en el riñón:

  1. La **filtración glomerular**.
  2. La **reabsorción tubular**.
  3. La **secreción tubular**.

Enfermedades del Sistema Urinario

  • Poliuria: orina mucho.
  • Anuria: orina poco.
  • Disuria: molestia al orinar.

Filtración

Filtración glomerular x concentración plasmática

Como normalmente no se excreta prácticamente nada de glucosa a la orina, la reabsorción de la glucosa es también de 180 g/día. Hay dos cosas que destacan de inmediato:

  • Primero, los procesos de la **filtración glomerular** y de la **reabsorción tubular** son cuantitativamente muy intensos en comparación con la excreción urinaria de muchas sustancias.
  • Segundo, a diferencia de la **filtración glomerular**, que carece relativamente de selectividad (salvo las proteínas del plasma o las sustancias unidas a ellas), la **reabsorción tubular** es muy selectiva.

Transporte Activo

El **transporte activo** puede mover un soluto en contra de un gradiente electroquímico y para ello precisa energía del metabolismo.

Los transportadores activos primarios en los riñones que conocemos son:

  1. La **ATPasa sodio-potasio** (*Principal transporte activo*).
  2. La **ATPasa hidrógeno**.
  3. La **ATPasa hidrógeno-potasio**.
  4. La **ATPasa calcio**.

La **reabsorción activa del sodio** mediante la **ATPasa sodio-potasio** tiene lugar en la mayor parte del túbulo.

Pasos de la Reabsorción Neta de Iones Sodio

Así pues, la reabsorción neta de los iones sodio desde la luz tubular hacia la sangre supone al menos tres pasos:

  1. El sodio se difunde a través de la **membrana luminal** (también llamada **membrana apical**) al interior de la célula siguiendo un gradiente electroquímico creado por la **bomba ATPasa sodio-potasio**.
  2. El sodio es transportado a través de la **membrana basolateral** contra un gradiente electroquímico por la acción de la **bomba ATPasa sodio-potasio**.
  3. El sodio, el agua y otras sustancias se reabsorben del líquido intersticial hacia los capilares peritubulares por **ultrafiltración**, un proceso pasivo gobernado por gradientes de presión hidrostática y coloidosmótica.

Transporte de Solutos y Agua en el Asa de Henle

El **asa de Henle** consta de tres segmentos con funciones diferentes:

  1. El **segmento descendente fino**.
  2. El **segmento ascendente fino**.
  3. El **segmento ascendente grueso**.

Porción Final de los Túbulos Distales y los Túbulos Colectores Corticales

Están compuestos de dos tipos especiales de células:

  • Células principales: reabsorben Na⁺ y H₂O de la luz y secretan iones K⁺ a la luz.
  • Células intercaladas: Las células intercaladas de tipo A reabsorben iones K⁺ y secretan iones H⁺ a la luz tubular.

Las Células Principales Reabsorben Sodio y Secretan Potasio

La secreción de K⁺ por estas células desde la sangre y hacia la luz tubular se hace en dos pasos:

  1. El potasio entra en la célula por la acción de la **bomba ATPasa Na⁺-K⁺**, que mantiene una concentración intracelular de K⁺ alta.
  2. Una vez en la célula, el potasio se difunde siguiendo su gradiente de concentración a través de la membrana luminal hacia el líquido tubular.

Tipos de Células Intercaladas

Existen dos tipos de células intercaladas, tipo A y tipo B.

  • Las **células intercaladas de tipo A** secretan iones hidrógeno mediante un **transportador hidrógeno-ATPasa** y un **transportador hidrógeno-potasio-ATPasa**.

*Las células intercaladas tipo A son especialmente importantes en la eliminación de iones hidrógeno a la vez que se reabsorbe bicarbonato en la acidosis.

  • Las **células intercaladas de tipo B** tienen funciones opuestas a las de tipo A y secretan bicarbonato en la luz tubular a la vez que reabsorben iones hidrógeno en la alcalosis.

Antagonistas del Receptor de Mineralocorticoides

  • **Espironolactona**.
  • **Esplerenona**.

Bloqueantes de los Canales de Na⁺

  • **Amilorida**.
  • **Triamtereno**.

Conductos Colectores Medulares

Características Especiales del Segmento Tubular

Las características especiales de este segmento tubular son:

  1. La **permeabilidad al agua** del **conducto colector medular** está controlada por la concentración de **ADH**.
  2. Es permeable a la **urea** y existen **transportadores de urea** especiales que facilitan la difusión de la urea a través de las membranas luminales y basolaterales.
  3. Es capaz de secretar iones hidrógeno contra un gran gradiente de concentración, como ocurre en el túbulo colector cortical. Luego, el **conducto colector medular** también participa en la regulación del **equilibrio ácido-básico**.

Regulación de la Absorción Tubular

Una característica importante de la **reabsorción tubular** es que la reabsorción de algunos solutos puede regularse independientemente de la de otros, en especial mediante **mecanismos de control hormonal**.

Concentración y Dilución de Orina; Regulación de la Osmolaridad del Líquido Extracelular y de la Concentración de Sodio

El **agua corporal total** está controlada por:

  1. **Ingestión de líquido**, que está regulada por los factores que determinan la **sed**.
  2. La **excreción renal del agua**, controlada por los múltiples factores que influyen en la **filtración glomerular** y la **reabsorción tubular**.

Los riñones excretan un exceso de agua mediante la formación de una orina diluida

  • Si el agua aumenta, el soluto disminuye.
  • Si disminuye el agua y los solutos, la osmolaridad disminuye.
  • Si la osmolaridad está disminuida, los receptores celulares mandan la señal para el **reflejo de la micción**.
  • La orina puede excretar más agua que soluto.
  • El rango de osmolaridad de la orina puede ser tan bajo como 50 mOsm/L y tan alto como 1200 a 1400 mOsm/L.

Mecanismos Renales para Excretar una Orina Diluida

Cuando existe un gran exceso de agua en el organismo, el riñón puede excretar hasta 20 L/día de **orina diluida**, con una concentración de tan solo 50 mOsm/L.

  • Las porciones distales diluyen la orina.
  • Si no hay **ADH**, el agua no se reabsorbe.

En Resumen

El mecanismo de formación de **orina diluida** consiste en la **reabsorción continua de solutos** en los segmentos distales del sistema tubular mientras no se reabsorbe el agua.

La Excreción de una Orina Concentrada Requiere

Concentraciones Altas de ADH y Médula Renal Hiperosmótica

Los requisitos básicos para formar una **orina concentrada** son:

  1. Una concentración elevada de **ADH**, lo que aumenta la **permeabilidad** de los túbulos distales y los conductos colectores al agua y permite a estos segmentos tubulares **reabsorber agua** con avidez.
  2. Una elevada **osmolaridad** del líquido del **intersticio medular renal**, que proporciona el **gradiente osmótico** necesario para reabsorber el agua en presencia de concentraciones altas de **ADH**.

¿Cuál es el proceso por el cual el líquido del intersticio medular renal se hace hiperosmótico?

En este proceso participa el **mecanismo multiplicador de contracorriente**. Este mecanismo depende de la disposición anatómica especial de las **asas de Henle** y de los **vasos rectos**.

El mecanismo multiplicador de contracorriente da lugar a un intersticio medular renal hiperosmótico

Los principales factores que contribuyen al aumento de la concentración de solutos en la médula renal son:

  1. El **transporte activo** de iones de sodio y el **cotransporte** de iones de potasio, cloro y otros fuera de la porción gruesa de la rama ascendente del **asa de Henle** hacia el intersticio medular.
  2. **Transporte activo** de iones desde los **conductos colectores** hacia el intersticio medular.
  3. La **difusión facilitada** de **urea** desde los **conductos colectores** de la médula interna hacia el intersticio medular.
  4. **Difusión** de pequeñas cantidades de agua desde los túbulos medulares hacia el intersticio medular, mucho menor que la **reabsorción de solutos** hacia el intersticio medular.
  • Poliuria = orinar más de lo normal.
  • Oliguria = orinar menos de lo normal.
  • Anuria = orina sumamente escasa.
  • *Si hay osmolaridad entre 1002 y 1028 mOsm/L, decimos que el paciente está deshidratado.

Pasos implicados en la hiperosmolaridad del intersticio medular renal

La médula renal se hace **hiperosmótica** por:

  1. La **bomba de iones activa** de la rama ascendente gruesa del **asa de Henle** reduce la concentración intersticial.
  2. El límite del gradiente es de unos 200 mOsm/L debido a la difusión paracelular de iones de vuelta al túbulo.
  3. El líquido tubular en la rama descendente del **asa de Henle** y el líquido intersticial alcanzan con rapidez el **equilibrio osmótico**.
  4. Un flujo adicional de líquido hacia el **asa de Henle** desde el **túbulo proximal**.
  5. El líquido que está en la rama descendente alcanza el equilibrio con el líquido intersticial medular **hiperosmótico**.
  6. A medida que el líquido tubular **hiperosmótico** procedente de la rama descendente del **asa de Henle** fluya hacia la rama ascendente.
  7. La **reabsorción repetida de cloruro de sodio** por la rama gruesa ascendente del **asa de Henle** y la entrada continua de cloruro de sodio desde el **túbulo proximal** hacia el **asa de Henle** se llama **multiplicador por contracorriente**.

Función del Multiplicador por Contracorriente: Aumentar las concentraciones de orina mediante la hiperosmolaridad de la médula renal.

Mecanismo de Concentración de la Orina y de los cambios en la Osmolaridad en diferentes Segmentos Tubulares

  • **Túbulo Proximal**.
  • **Asa descendente de Henle**.
  • **Asa ascendente fina de Henle**.
  • **Asa ascendente gruesa de Henle**.
  • **Primera Parte del Túbulo Distal**.
  • **Parte Final del Túbulo Distal y Túbulos Colectores Corticales**.
  • **Conductos Colectores Medulares Internos**.

Datos Extra

  • **Osmolaridad Guyton**, sodio: 140-145 mEq/L.
  • En pacientes reales la osmolaridad del sodio es: 15-145 mEq/L.
  • **Guyton** = 300 mOsm/L.
  • Paciente real = 235-295 mOsm/L.
  • De todos los solutos, el 94% es sodio.
  1. ↑ **osmolaridad del plasma**: retrae las células.
  2. Envía señales para la **hormona antidiurética**.
  3. Liberación de **ADH**.
  4. **ADH** viaja del **sistema nervioso central** al riñón.
  5. **ADH** en riñón aumenta la **permeabilidad al agua** por **acuaporinas**.

Síntesis de ADH en los Núcleos Supraópticos y Paraventriculares del Hipotálamo y Liberación de ADH por el Lóbulo Posterior de la Hipófisis

El hipotálamo contiene dos tipos de **neuronas magnocelulares** (grandes) que sintetizan **ADH** en los **núcleos supraópticos** y **núcleos paraventriculares** del hipotálamo, alrededor de 5/6 partes en los núcleos supraópticos y 1/6 parte en los núcleos paraventriculares.

  • La **adenohipófisis** es endocrinológica.
  • La **neurohipófisis** libera sustancias, pero hay axones. No produce, solo libera.
  • Libera **oxitocina**.

Hormonas de la Adenohipófisis

Son parte de la adenohipófisis:

  • **LH** (**Hormona Luteinizante**).
  • **HT** (**Hormona Tiroidea**).
  • **FSH**.

Estímulo de Liberación de ADH por una Reducción de la Presión Arterial, una reducción del Volumen Sanguíneo o ambas

La liberación de **ADH** está controlada por reflejos cardiovasculares que responden a reducciones de la **presión arterial**, el **volumen sanguíneo** o ambos, como:

  1. **Reflejos de barorreceptores arteriales**.
  2. **Reflejos cardiopulmonares**.

Otros Estímulos que Incrementan la Secreción de ADH

Además del aumento de la osmolaridad, otros dos estímulos incrementan la **secreción de ADH**:

  1. La reducción de la **presión arterial**.
  2. La reducción del **volumen sanguíneo**.

Estímulos de la Sed

  1. Uno de los más importantes es el aumento de la **osmolaridad del líquido extracelular**.
  2. Las reducciones del **volumen del líquido extracelular** y de la **presión arterial** también estimulan la **sed**.
  3. Un tercer estímulo importante de la **sed** es la **angiotensina II**.
  4. La sequedad de la boca y la mucosa del esófago pueden desencadenar la sensación de **sed**.
  5. Los estímulos digestivos y faríngeos influyen en la **sed**.
  • Sed = deseo consciente de tomar agua.
  • El **centro de la sed** está en el **órgano subfornical** y el **órgano vasculoso de la lámina terminal**.
  • 0.5 litros es la cantidad normal de agua que un humano puede perder.

Regulación Renal del Potasio

  • El valor normal del potasio es de 3.5 a 5.5 mEq/L y se excreta el 94% por el riñón.
  • Componente de la inyección letal; una alteración puede llevar a una parada cardíaca (valores de 3.5 a 5.5 mEq/L en paciente real y 4.2 a 0.3 mEq/L en Guyton).
  • Disminución de Potasio → **hipokalemia** o **hipopotasemia**.
  • Aumento de Potasio → **hiperkalemia** o **hiperpotasemia**.

Visión General de la Excreción Renal de Potasio

La **excreción renal de potasio** está determinada por la suma de tres procesos:

  1. La **filtración de potasio** (**filtración glomerular** multiplicada por la concentración plasmática de potasio).
  2. La **reabsorción tubular de potasio**.
  3. La **secreción tubular de potasio**.

Secreción Tubular del Potasio

Secreción Tubular del Potasio:

  1. **Túbulo proximal**.
  2. **Porción gruesa del asa de Henle**.

*Se secreta en la parte distal del **túbulo contorneado**.

Las Células Principales de la Porción Final del Túbulo Distal y del Túbulo Colector Cortical Secretan Potasio

Existen dos tipos de **canales especiales** que permiten que los iones potasio difundan rápidamente a través de la membrana:

  1. Los **canales de potasio de la porción medular externa renal (ROMK)**.
  2. Los **canales de potasio grandes (BK)** de conductancia alta.

Resumen de los Factores Principales que Regulan la Secreción de Potasio

Los factores más importantes que estimulan la **secreción de potasio** por las **células principales** son:

  1. El aumento de la concentración de potasio en el **líquido extracelular**.
  2. El aumento de la **aldosterona**.
  3. El aumento del **flujo tubular**.

Un factor que reduce la **secreción de potasio** es el aumento de la concentración del **ion hidrógeno** (**acidosis**).

El aumento de la concentración de potasio en el líquido extracelular estimula la secreción de potasio

El aumento de la ingestión de potasio y de la concentración de potasio en el **líquido extracelular** estimula la **secreción de potasio** por medio de cuatro mecanismos:

  1. El aumento de la concentración de K⁺ en el **líquido extracelular** estimula la **bomba ATPasa sodio-potasio**.
  2. El aumento de la concentración extracelular de K⁺ incrementa el gradiente de K⁺ entre el líquido del **intersticio renal** y el interior de las células epiteliales.
  3. El aumento de la ingestión de K⁺ estimula la síntesis de los **canales de K⁺** y su translocación desde el citosol a la **membrana luminal**.
  4. El aumento de la concentración de potasio estimula la **secreción de aldosterona** en la **corteza suprarrenal**, lo que estimula aún más la secreción de K⁺, como se comenta a continuación.

Regulación Ácido-Básica

La **regulación del equilibrio del ion hidrógeno (H⁺)** es similar, en cierta forma, a la regulación de otros iones del cuerpo.

La concentración de H⁺ está regulada de una forma precisa

Como la **concentración de H⁺** influye en casi todos los **sistemas enzimáticos** del organismo, es esencial que esté regulada de forma precisa. Los cambios en la concentración del hidrógeno alteran casi todas las células y las funciones del organismo.

  • La **concentración de H⁺** es de 0.0001.
  • La concentración del **líquido extracelular** es de 3.5 millones de veces superior a la del H⁺.

Ácidos y bases: su definición y significado

Un **ion hidrógeno** es un solo **protón libre** liberado de un átomo de hidrógeno. Las moléculas que contienen átomos de hidrógeno que pueden liberar iones hidrógeno en una solución reciben el nombre de **ácidos**.

La **proteína hemoglobina** de los eritrocitos y las proteínas de otras células se encuentran entre las **bases más importantes** del organismo.

Los términos **base** y **álcali** suelen usarse como sinónimos.

Un **álcali** es una molécula formada por la combinación de uno o más **metales alcalinos** (sodio, potasio, litio, etc.) con un ion muy básico como el **ion hidroxilo (OH⁻)**.

  • Alcalosis = resta iones de hidrógeno.
  • Acidosis = suma iones de hidrógeno.

Ácidos y bases fuertes y débiles

Un **ácido fuerte** es aquel que se disocia rápidamente y libera grandes cantidades de H⁺ a la solución (HCl).

Los **ácidos débiles** tienen menos tendencia a disociar sus iones y, por tanto, liberan H⁺ con menos fuerza (**H₂CO₃**).

Concentración de H⁺ y pH normales en los líquidos corporales y cambios que se producen en la acidosis y la alcalosis

El **pH intracelular** suele ser algo inferior al del plasma porque el metabolismo de las células produce ácidos, sobre todo **H₂CO₃**. Según los tipos de células, el **pH del líquido intracelular** oscila entre 6 y 7,4.

El **pH de la orina** puede oscilar entre 4,5 y 8 dependiendo del estado ácido-básico del **líquido extracelular**.

Defensas frente a los cambios en la concentración de H⁺: amortiguadores, pulmones y riñones

Existen **tres sistemas primarios** que regulan la **concentración de H⁺** en los líquidos orgánicos para evitar tanto la acidosis como la alcalosis:

  1. **Sistema de amortiguadores**, es el más rápido (actúa en segundos).
  2. **Sistema respiratorio**, de 12-18 respiraciones cuando un paciente entra en acidosis (actúa en minutos).
  3. **Sistema renal**, es el más efectivo e importante (actúa en horas a días).

El sistema amortiguador del bicarbonato

Consiste en una **solución acuosa** con dos componentes:

  1. Un **ácido débil**, **H₂CO₃**.
  2. Una **sal bicarbonato**, por ejemplo, **bicarbonato de sodio (NaHCO₃)**. El **H₂CO₃** se forma en el organismo mediante la reacción del **CO₂** con el **H₂O**.

Lugares donde está presente la anhidrasa carbónica

  • **Pulmón**.
  • **Riñones**.
  • **Túbulos renales**.
  • **Túbulos alveolares**.

Sistema amortiguador del fosfato

El **amortiguador del fosfato** es especialmente importante en los **líquidos tubulares de los riñones** por dos razones:

  1. El **fosfato** suele concentrarse mucho en los túbulos.
  2. El **pH del líquido tubular** suele ser considerablemente menor que el **líquido extracelular**.

Las proteínas son amortiguadores intracelulares importantes

**Proteínas** son uno de los **amortiguadores más importantes** del organismo gracias a sus elevadas concentraciones, sobre todo en el interior de las células.

Control renal del equilibrio ácido-básico

Los **riñones** regulan la **concentración de H⁺** en el **líquido extracelular** mediante tres mecanismos básicos:

  1. **Secreción de H⁺**.
  2. **Reabsorción de los HCO₃⁻** filtrados.
  3. **Producción de nuevos HCO₃⁻**.

Factores del plasma o el líquido extracelular que aumentan o reducen la secreción de H⁺ y la reabsorción de HCO₃⁻ en los túbulos renales

  • La **PCO₂** (**presión de CO₂**) aumenta el hidrógeno y el HCO₃⁻.
  • La **PCO₂** va a estar disminuida si el paciente está consciente.

Características del líquido extracelular en los trastornos ácido-básicos primarios

  • **Acidosis metabólica** → es el principal trastorno ácido-base.
  • **Acidosis respiratoria** → es el segundo trastorno ácido-base.

La acidosis metabólica se debe a una reducción de la concentración de HCO₃⁻ en el líquido extracelular.

Trastornos específicos

  • **Acidosis tubular renal**.
  • **Diarrea**.
  • Vómito del contenido intersticial.
  • **Diabetes mellitus**.
  • **Ingestión de ácidos**.
  • **Insuficiencia renal crónica**.

La alcalosis metabólica se debe a un aumento de la concentración de HCO₃⁻ en el líquido extracelular.

Causas de alcalosis metabólica

  • Administración de **diuréticos** (excepto los **inhibidores de la anhidrasa carbónica**).
  • Exceso de **aldosterona**.
  • Vómito del contenido gástrico.
  • Ingestión de **fármacos alcalinos**.

Metabolismo de las Proteínas

Aproximadamente tres cuartas partes de los sólidos del organismo son proteínas. Estas proteínas incluyen **proteínas estructurales**, **enzimas**, **nucleoproteínas**, **proteínas que transportan oxígeno**, **proteínas del músculo** que provocan la contracción muscular.

Destino de los Aminoácidos absorbidos desde el Tubo Digestivo

La **concentración de aminoácidos** en la sangre de una persona aumenta, pero el aumento suele ser solo de unos pocos miligramos por decilitro, por dos razones:

  1. La **digestión y absorción** suelen prolongarse de 2 a 3 horas y los **aminoácidos** se absorben en pequeñas cantidades cada vez.
  2. Las **células** de todo el organismo, sobre todo del **hígado**, absorben los **aminoácidos** sobrantes en 2 a 10 minutos.

Funciones de las Proteínas Plasmáticas

Los principales tipos de **proteínas presentes en el plasma** son **albúmina**, **globulina** y **fibrinógeno**.

  • La **albúmina** proporciona **presión coloidosmótica** al plasma para evitar la salida del plasma por los capilares.
  • La **globulina** cumple diferentes **funciones enzimáticas** en el plasma.
  • El **fibrinógeno** se polimeriza en largos filamentos de **fibrina** durante la **coagulación sanguínea**, formando **coágulos de sangre** que ayudan a reparar las pequeñas roturas del aparato circulatorio.

Formación de las Proteínas Plasmáticas

Casi toda la **albúmina** y el **fibrinógeno** de las **proteínas plasmáticas**, así como del 50% al 80% de las **globulinas**, se forman en el **hígado**.

Uso de las Proteínas para Obtener Energía

  • **Desaminación**: Eliminación de Grupos Amino de los Aminoácidos.
  • **Glucogenia** y **Cetogenia**.

Regulación Hormonal del Metabolismo Proteico

La Hormona del Crecimiento aumenta la Síntesis de las Proteínas Celulares

La **hormona del crecimiento** eleva la tasa de **síntesis de proteínas celulares**.

La Insulina es necesaria para la Síntesis de Proteínas

La ausencia completa de **insulina** anula prácticamente la **síntesis proteica**. La **insulina** acelera el transporte de algunos **aminoácidos** a las células.

Los Glucocorticoides aumentan la Descomposición de casi todas las Proteínas Tisulares

Los **Glucocorticoides** reducen la cantidad de **proteínas** de la mayoría de los tejidos.

La Testosterona aumenta el Depósito Tisular de Proteínas

La **Testosterona** aumenta el **depósito de proteínas** en todos los tejidos, en especial el de **proteínas contráctiles** en los músculos (incremento del 30 al 50%).

Estrógenos

El **estrógeno** provoca cierto **depósito de proteínas**, aunque el efecto del estrógeno es mucho menor que el de la **testosterona**.

La Tiroxina favorece el Metabolismo de las Células

La **Tiroxina** influye indirectamente en el **metabolismo proteico** al aumentar el **metabolismo** de todas las células.

Hígado

Principales Funciones del Hígado

  1. La **filtración** y el **almacenamiento de la sangre**.
  2. El **metabolismo** de los **hidratos de carbono**, **proteínas**, **grasas**, **hormonas** y **compuestos químicos extraños**.
  3. La **formación de la bilis**.
  4. El **depósito de vitaminas y de hierro**.
  5. La **síntesis de los factores de la coagulación**.

Anatomía Fisiológica del Hígado

Aparte de por las **células hepáticas**, los **sinusoides venosos** están tapizados por otros dos tipos de células:

  1. Las **células endoteliales** típicas.
  2. Las grandes **células de Kupffer** (también denominadas **células reticuloendoteliales**).

Metabolismo de los Hidratos de Carbono

Dentro del **metabolismo de los hidratos de carbono**, el **hígado** cumple estas funciones:

  1. **Depósito de grandes cantidades de glucógeno**.
  2. **Conversión de la galactosa y de la fructosa en glucosa**.
  3. **Gluconeogenia**.
  4. **Formación de muchos compuestos químicos** a partir de los productos intermedios del **metabolismo de los hidratos de carbono**.

La **Gluconeogenia** contribuye decisivamente a mantener la **glucemia** dentro de la normalidad, ya que solo se activa cuando la glucosa desciende por debajo de los valores normales.

Metabolismo de las Grasas

En el **metabolismo de las grasas**, el **hígado** realiza las siguientes funciones específicas:

  1. **Oxidación de los ácidos grasos** para proveer energía destinada a otras funciones corporales.
  2. **Síntesis de grandes cantidades de colesterol, fosfolípidos y casi todas las lipoproteínas**.
  3. **Síntesis de grasa** a partir de las **proteínas** y de los **hidratos de carbono**.

Metabolismo de las Proteínas

Las funciones principales del **hígado** en el **metabolismo de las proteínas** son:

  1. **Desaminación de los aminoácidos**.
  2. **Formación de urea** para eliminar el **amoníaco** de los líquidos corporales.
  3. **Formación de proteínas del plasma**.
  4. **Interconversión de los distintos aminoácidos** y síntesis de otros compuestos a partir de los **aminoácidos**.

Otras Funciones Metabólicas del Hígado

  1. El **hígado** es el lugar de **almacenamiento de las vitaminas**: La **vitamina A** es la que más se deposita en el hígado.
  2. El **hígado** deposita el **hierro** en forma de **ferritina**.
  3. El **hígado** elimina o depura los **fármacos**, las **hormonas** y otras sustancias. Las sustancias creadas para la **coagulación** son: El **fibrinógeno**, la **protrombina**, la **globulina aceleradora** y el **factor VII**.
  4. El **hígado** elimina o depura los **fármacos**, las **hormonas** y otras sustancias.

Ictericia: exceso de bilirrubina en los líquidos extracelulares

Las causas más comunes de **ictericia** comprenden:

  1. **Destrucción acelerada de los eritrocitos** con liberación rápida de **bilirrubina** hacia la sangre.
  2. **Obstrucción de la vía biliar** o **daño de las células hepáticas**, de forma que ni siquiera el tubo digestivo excreta las cantidades normales de **bilirrubina**.

Equilibrio Energético, Obesidad, Ayuno, Metabolismo, Vitaminas y Minerales

Entradas y Salidas Energéticas equilibradas en condiciones estacionarias

Las **proteínas**, los **hidratos de carbono** y las **grasas** en la dieta aportan energía para las diversas funciones del organismo o para su almacenamiento y uso posterior.

Equilibrio Dietético

Energía de los Alimentos

Los Centros Nerviosos regulan la Ingestión de Alimentos

El **hipotálamo** aloja a los **centros del hambre y de la saciedad**:

Varios **centros neuronales del hipotálamo** participan en el control de la ingestión de alimentos.

El Hipotálamo Recibe

  1. **Señales nerviosas del tubo digestivo** que aportan información sensitiva acerca del llenado gástrico.
  2. **Señales químicas de los nutrientes de la sangre** (**glucosa**, **aminoácidos** y **ácidos grasos**) que indican la saciedad.
  3. **Señales de las hormonas gastrointestinales**.
  4. **Señales de las hormonas liberadas por el tejido adiposo**.
  5. **Señales de la corteza cerebral** (visión, olfato y gusto) que modifican la conducta alimentaria.

Neuronas y neurotransmisores del hipotálamo que estimulan o inhiben la alimentación

Los **núcleos arqueados del hipotálamo** son especialmente importantes como controladores tanto del apetito como del gasto de energía.

  1. Las **neuronas proopiomelanocortina (POMC)** que producen la **hormona estimulante α de los melanocitos (α-MSH)** junto con el **transcrito relacionado con la cocaína y la anfetamina (CART)**.
  2. Las **neuronas que producen las sustancias orexígenas neuropéptido Y (NPY)** y **proteína relacionada con agutí**.
  • **GLP** (**péptido similar al glucagón**) = 1 y 2 → gracias a esto tenemos el medicamento **Ozempic**.
  • El **Ozempic** sirve para disminuir de peso y aumenta los niveles de **GLP-1**.

Regulación térmica y consumo de alimentos

Esto es importante porque el aumento de la ingesta de alimentos en un animal frío:

  1. Aumenta su **tasa metabólica**.
  2. Proporciona un aumento de grasa para el aislamiento, lo cual tiende a proteger contra el frío.

La obesidad es consecuencia de un mayor aporte de energía en relación con su consumo.

  • La **disminución del ejercicio físico** y la **regulación anómala de la alimentación** como causas de **obesidad**.
  • La **vida sedentaria** como causa importante de **obesidad**.
  • La **conducta alimentaria anómala** es una causa importante de **obesidad**.
  • La **sobrealimentación infantil** puede contribuir a la **obesidad** en la edad adulta.
  • Los **factores genéticos** como causa de **obesidad**.

Tratamiento de la Obesidad

Tratamiento Farmacológico

Los **fármacos** más utilizados son **anfetaminas**, que inhiben directamente los **centros de alimentación** en el cerebro.

Tratamiento Quirúrgico

La **Cirugía de banda gástrica** implica la construcción de una pequeña bolsa en la parte proximal del estómago.

Inanición, Anorexia y Caquexia

Inanición → es lo opuesto a la **obesidad** y se caracteriza por una pérdida de peso extrema.

Anorexia → reducción en la ingesta de alimentos causada principalmente por la disminución del apetito.

Caquexia → es un trastorno metabólico de aumento del gasto energético que conduce a una pérdida de peso mayor que la causada por la reducción de la ingesta de alimentos únicamente.

La **anorexia** y la **caquexia** a menudo ocurren juntas en muchos tipos de **cáncer** o en el “**síndrome de emaciación**” observado en pacientes con **síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA)** y **trastornos inflamatorios crónicos**.

Vitaminas

Vitamina A

Se conoce como **retinol**. Esta vitamina no se encuentra en alimentos de origen vegetal, pero muchos vegetales contienen **provitaminas** que forman **vitamina A**.

La **carencia de vitamina A** produce «**ceguera nocturna**». La **ceguera nocturna** también se le puede llamar **nictalopía**.

La **carencia de vitamina A** se manifiesta, a su vez, por:

  1. **Descamación de la piel** y, en ocasiones, **acné**.
  2. **Falta de crecimiento** de los animales jóvenes, incluido el cese del crecimiento esquelético.
  3. **Incapacidad para la reproducción**.
  4. **Queratinización de la córnea** con opacidad corneal y ceguera resultantes.

Tiamina (Vitamina B1)

Opera dentro de los sistemas metabólicos principalmente como **pirofosfato de tiamina**.

Trastornos de la Carencia de Tiamina

  • Produce lesiones en los **sistemas nerviosos central y periférico**.
  • Debilita el **corazón** y causa una **vasodilatación periférica**.
  • Provoca **alteraciones gastrointestinales**.

Riboflavina (Vitamina B2)

Se une con el **ácido fosfórico** para formar dos **coenzimas tisulares**, el **mononucleótido de flavina (FMN)** y el **dinucleótido de flavina y adenina (FAD)**.

Niacina (Vitamina B3)

Denominada **ácido nicotínico**, actúa dentro del organismo como **coenzima** en las formas del **dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD)** y del **fosfato de NAD**. La entidad clínica denominada **pelagra** y la enfermedad canina conocida como **lengua negra**, se deben al déficit de **ácido nicotínico**.

Vitamina B12

La **carencia de vitamina B12** produce **anemia perniciosa**.

Funciones Principales

  1. **Estimulación del crecimiento**.
  2. **Estimulación de la síntesis y maduración de eritrocitos**.

Ácido Fólico (Ácido Pteroilglutámico)

Quizá el uso más importante dentro del organismo sea la **síntesis de purinas y timina**, necesarias para formar el **ADN**.

Piridoxina (Vitamina B6)

La falta de **piridoxina** en la alimentación de los animales de experimentación provoca **dermatitis**, retrasa el crecimiento, induce **esteatosis hepática**, **anemia** y **deterioro mental**.

Ácido Ascórbico (Vitamina C)

La **carencia de vitamina C**:

  • Debilita las **fibras de colágeno** del organismo.
  • Provoca **escorbuto**.

Metabolismo Mineral

  • Magnesio
  • Calcio
  • Fósforo
  • Hierro

Oligoelementos Importantes para el Organismo

  • Yodo
  • Cinc
  • Flúor