Fisiología I - Resumen PDF

Fisiología: ciencia que estudia el funcionamiento normal de un organismo vivo y sus partes componentes, incluidos todos los procesos físicos y químicos. No se puede entender la función del cuerpo humano sin entender conjuntamente la anatomía, bioquímica y fisiología. El estudio en conjunto para la c...

Fisiología: ciencia que estudia el funcionamiento normal de un organismo vivo y sus partes componentes, incluidos todos los procesos físicos y químicos. No se puede entender la función del cuerpo humano sin entender conjuntamente la anatomía, bioquímica y fisiología. El estudio en conjunto para la comprensión se denomina fisiología integrativa. 1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN Nivel químico: átomos -> menores unidades de materia que participan en las reacciones químicas. Se organizan en moléculas -> formadas por dos o más átomos. Nivel celular: las moléculas se combinan para formar células -> estructuras básicas de funcionamiento. Se diferencian en musculares, nerviosas, epiteliales, hepáticas... Nivel tisular: las células se organizan en tejidos -> grupo de células y material circundante que trabajan en conjunto para cumplir una función (epitelial, conectivo, muscular, nervioso y sanguíneo). Nivel de órganos: 2 o más tejidos se organizan en estructuras denominadas órganos (piel, huesos...). Nivel de aparatos y sistemas: los órganos relacionados entre sí con una función en común se asocian en sistemas. Un órgano puede formar parte de más de un aparato o sistema. Nivel de organismo: organismo -> es el nivel más alto y representa el conjunto de todos los aparatos y sistemas trabajando conjuntamente. 2. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO NO INVASIVAS Inspección: observar. Palpación: tocar la superficie del cuerpo (nuestras manos). Auscultación: escuchar los sonidos del cuerpo (estetoscopio). Percusión: golpear la superficie del cuerpo con la punta de los dedos y escuchar el eco resultante (presencia de aire o de líquido anormal…). 3. CARACTERÍSTICAS DEL ORGANISMO 3.1. PROCESOS VITALES BÁSICOS Metabolismo: suma de todos los procesos químicos. Se diferencia en: o Catabolismo: ruptura de moléculas complejas en componentes más simples. o Anabolismo: construcción de sustancias químicas complejas a partir de elementos simples. Respuesta: capacidad de detectar cambios y responder (generar señales eléctricas, secretar hormonas, realizar un movimiento…). Movimiento: del cuerpo, de sus órganos, tejidos, células (rodeadas de líquido), orgánulos. Crecimiento: aumento del tamaño corporal por el aumento en el tamaño o en el nro. de las células. Diferenciación: células no especializadas (precursoras o madre) se transforman en especializadas. Reproducción: formación de nuevas células para crecimiento, reparación o reemplazo y la producción de un nuevo individuo. 1 3.2. HOMEOSTASIS La homeostasis es la condición de equilibrio en el medio interno, que se mantiene dentro de unos límites normales. Características: Depende de la continua interacción de los múltiples procesos de regulación corporal. Es un proceso dinámico, no para nunca. Puede modificarse dentro de estrechos límites para adaptarse al medio. Implicados todos los niveles de organización. >CONTROL DE LA HOMEOSTASIS La homeostasis se encarga de regular las alteraciones del medio externo (calor, frío, agresiones físicas/químicas, falta de O2…) y del medio interno (glucemia, estrés, PA...) para contrarrestar el desequilibrio y restablecer homeostasis. Las medidas correctivas las ponen: S. nervioso: manda impulsos nerviosos mediante potenciales de acción a los órganos. Ocasiona una respuesta rápida. S. endocrino: las glándulas secretan hormonas a la sangre para que esta las distribuya por el cuerpo. Ocasiona una respuesta más lenta. >SISTEMAS DE RETROALIMENTACIÓN Son las respuestas que genera el cuerpo ante un cambio en el organismo. Hay de dos tipos: Negativa: revierte, disminuye o atenúa un cambio en la condición controlada. La actividad del efector produce un resultado opuesto al estímulo original. Positiva: refuerza o aumenta el cambio producido en la situación controlada. La actividad del efector produce un resultado igual al estímulo original. En los sistemas de retroalimentación (receptores + centro regulador + efectores) diferenciamos: Asa de retroalimentación: ciclo de fenómenos que supervisan, evalúan y modifican, una condición corporal. Empieza por el estímulo. Estímulo: cualquier alteración que modifique la situación controlada. Condición controlada o variable: variable supervisada. Receptor: estructura que detecta el cambio (señal de entrada o aferencia) y manda información a un centro regulador (impulso nervioso o químico). Centro regulador o integrador: establece rangos, evalúa las señales de entrada y genera señales de salida o eferencia (impulsos nerviosos, hormonales o químicos). Efector: recibe señales del centro regulador y produce una respuesta (positiva o negativa) que modifica la situación controlada. >SISTEMA DE CONTROL ADAPTATIVO Control de acción: movimientos muy rápidos, no hay tiempo para que las señales lleguen al cerebro y este de la orden para que se ejecute una respuesta. Control retrospectivo: señales nerviosas sensitivas informan al cerebro de si se ha realizado correctamente un movimiento ordenado por él. Control adaptativo (retroalimentación negativa diferida): si no es así el cerebro corrige las señales de acción que enviará a los músculos. 2 1. CÉLULA La célula es la unidad estructural y funcional básica del organismo. Se diferencian en eucariotas y procariotas, siendo una de las principales diferencias que las eucariotas tienen el material genético envuelto de una membrana formando el núcleo, mientras que las eucariotas no tienen dicha membrana, por lo que el material genético está directamente en el citoplasma. 2. MEMBRANA PLASMÁTICA La membrana plasmática es una barrera flexible y resistente que envuelve las células, aísla el medio interno y regula el intercambio de sustancias. Sigue el modelo de mosaico fluido (movimiento de ondas) y está formada por una bicapa lipídica y proteínas. 2.1. ESTRUCTURA >BICAPA LIPÍDICA - Fosfolípidos (70%): son moléculas anfipáticas con dos partes. → Cabezas hidrófilas polares en contacto con el LIC y el LEC. → Cadenas hidrófobas apolares en el interior de la membrana. - Colesterol (20%): se dispone entre ambas capas de la membrana, aportándole rigidez y afectando a la absorción de sustancias. - Glucolípidos (5%): se disponen solo en la capa externa de la membrana plasmática, en contacto con el LEC, formando parte del glucocáliz. >PROTEÍNAS - Integrales o transmembrana: son fijas, atraviesan la bicapa lipídica comunicando el interior y el exterior y regulando el paso de sustancias. - Periféricas: no atraviesan la bicapa, se sitúan asociadas a las cabezas de los lípidos o proteínas integrales en la parte externa o interna de la membrana. Suelen actuar como catalizadores. - Glucoproteínas: son proteínas integrales que, junto con los glucolípidos, actúan como marcadores de identidad. >GLUCOCÁLIZ Glucolípidos y glucoproteínas forman una cubierta externa denominada glucocáliz, esencial para la identidad y reconocimiento celular. Es la base de la inmunidad (ayuda a atacar y de defenderse). 2.2. TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA Canales iónicos: formados por proteínas integrales, son selectivos ya que cada uno actúa con determinados iones, que no se modifican al atravesar el canal. Contienen agua y se abren o cierran según la situación. 3  Transportadores: formador por proteínas integrales, también son selectivos. Transportan elementos grandes como aminoácidos, que modifican su estructura (cambio conformacional) al unirse a la proteína y vuelven a su condición original una vez atravesada la membrana, así como llegan en la misma proporción que han entrado. Receptores: actúan como sitios de reconocimiento celular. Cada receptor conoce y se une a un tipo específico de molécula (ligando), alterando de algún modo la función de la célula. Los ligandos suelen ser hormonas, como la ADH que se une a los receptores de los riñones. Enzimas: proteínas integrales y periféricas catalizadoras de reacciones químicas. Degradan sustancias complejas (ej.: lactosa) para facilitar su absorción por parte de la célula. A diferencia de los receptores (donde la sustancia necesita entrar en la célula), la degradación es externa y puede ocurrir dentro o fuera de la célula, según el lado dónde se sitúe el centro activo. Fijación o conectora: proteínas integrales y periféricas. Son uniones proteínicas y celulares que anclan ligamentos dentro y fuera de la membrana plasmática, dando forma y estabilidad estructural a la célula. También puede participar en el movimiento o unir dos células. 4  Marcadores de identidad celular: distingue las células propias de las ajenas. Participa en el reconocimiento y la unión celular, la respuesta inmune y la defensa. Destacan el MHC. 2.3. CARACTERÍSTICAS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Las características de la membrana le otorgan sus funciones: Fluidez: otorga equilibrio a la célula (demasiado rígida impediría el movimiento y demasiado líquida carecería de estructura). Permite movimiento, crecimiento, división, autorreparación, secreción y formación de uniones intercelulares (ej.: inyección intracitoplasmática = fec. in vitro). Permeabilidad selectiva: permite que ciertas sustancias atraviesen la capa lipídica más fácilmente que otras. Es permeable a moléculas apolares sin carga (O2, CO2), esteroides, moléculas polares pequeñas sin carga (agua, urea) e impermeable a iones y moléculas grandes sin carga (glucosa...), que necesitan de canales específicos. Las proteínas transmembrana modifican su permeabilidad. Gradientes: el hecho de que nunca haya un equilibro completo permite la movilización de sustancias. Según la causa encontramos: o De concentración: diferencia de concentración a ambos lados de la membrana plasmática. o Eléctrico: diferencia de carga eléctrica entre dos regiones. La superficie externa tiene más carga positiva y la interna más carga negativa. o Potencial de membrana: se refiere al potencial eléctrico cuando pasa a través de la membrana. Las células poco excitables necesitan un potencial de membrana mayor para actuar que las muy excitables. o Electroquímico: acción combinada del grad. de concentración y el potencial de membrana. Potencial de equilibrio: situación de equilibrio teórico en la que no hay flujo de K + en la membrana. o Siempre hay más K+ en el interior y Na2+ en el exterior, creando una carga – en el interior y + en el exterior, ya que el K+ tiende a salir. o Esta salida se interrumpe cuando el potencial de membrana alcanza un valor que contrarresta al de escape. Potencial de acción: es la causa del intercambio de sustancias. Las células excitables (glándulas, neuronas, músculo...), en respuesta a determinadas señales, pueden cambiar su potencial de membrana y originar el potencial de acción. Las células no excitables mantienen un potencial de membrana fijo o que varía muy poco. 5  Potencial de reposo: diferencia de potencial a través de la membrana de células excitables durante el periodo entre potenciales de acción. Las células necesitan el desequilibrio para llegar al equilibrio: reciben sustancias hasta alcanzar el potencial de membrana, que provoca el potencial de acción, dando lugar al intercambio de sustancias y la vuelta al potencial de equilibrio. 2.4. TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA >TRANSPORTE PASIVO Las sustancias utilizan su propia energía cinética y se mueven siguiendo un gradiente de concentración o un gradiente electroquímico. Encontramos: Difusión: en una solución, un soluto se mueve siguiendo un gradiente de concentración desde la zona de mayor concentración desde la zona más concentrada a la menos concentrada. Las partículas se mueven buscando un equilibrio. La velocidad de difusión está influida por: o Magnitud del gradiente de concentración: ↑ descompensación -> ↑ velocidad. o Temperatura (acelerador del metabolismo): ↑ temperatura -> ↑ velocidad. o Masa de la sustancia que difunde: ↑ masa -> ↓ velocidad. o Superficie de difusión: ↑ superficie -> ↑ velocidad. ▪ Enfisema: destrucción de la membrana alveolar, reduciendo la superficie y, por lo tanto, el intercambio de gases. o Distancia de difusión: ↑ distancia -> ↓ velocidad. ▪ Neumonía: el moco obstruye los alveolos ya que el intercambio pasa de ser gas-gas a ser gas-moco, reteniendo el CO2 que debería salir y ser captado por hemoglobina. Difusión facilitada: para sustancias demasiado grandes para transportarlas por difusión. Un soluto se une a un transportador específico (que sufre cambios) a un lado de la membrana y es liberado al otro. El transporte es de mayor a menor gradiente de concentración. Ósmosis: el paso de un solvente, el agua, a través de una membrana con permeabilidad selectiva. Se desplaza de la zona con mayor concentración de agua (hipotónica) a la de menor concentración (hipertónica). La membrana es permeable a agua, pero no a ciertos solutos. o Acuaporinas: proteínas integrales que actúan como canales de agua. o Presión hidrostática: presión que ejerce un líquido. Es la que mueve las moléculas de H2O. o Presión osmótica: presión que ejerce la solución con el soluto impermeable. Si se aplica, se restauran las condiciones iniciales del sistema. 6 >TRANSPORTE ACTIVO Emplean energía celular (ATP) e impulsan las sustancias en contra de un gradiente con la finalidad de alcanzar más rápidamente el desequilibrio y producir el intercambio de sustancias. Encontramos: Transporte activo: solutos que necesitan moverse en contra de su gradiente de concentración. Se requiere energía en forma de ATP para que las proteínas (bombas) puedan mover a los solutos a través de la bicapa lipídica. El cianuro es perjudicial ya que bloquea la cadena de electrones. 2 tipos: o Primario: bomba Na+-K+ (sodio-potasio). Descompensa la célula liberando 3Na+ i entrando 2K+ para producir el intercambio de sustancias y realizar las funciones celulares. o Secundario: utiliza energía acumulada de la hidrólisis de ATP y una proteína transportadora. Se busca descompensar la célula para producir el intercambio y que ciertas moléculas aprovechen canales específicos para entrar o salir de la célula. Transporte activo mediante vesículas: existen 3 tipos de transporte mediante vesículas. o Endocitosis: las sustancias entran a la célula en una vesícula formada a partir de la membrana plasmática. Está mediada por receptores y según el contenido de las vesículas diferenciamos la fagocitosis (partículas sólidas) y pinocitosis (gotas de LE). o Exocitosis: las sustancias salen por la fusión de la membrana plasmática con las vesículas formadas dentro de la célula. o Transcitosis: unión de los dos procesos. Endocitosis en un polo y exocitosis en el opuesto. 7 1. COMPARTIMENTOS Líquido intracelular (LIC) o citosol: 2/3 del líquido corporal, se encuentra dentro de las células. Líquido extracelular (LEC): 1/3 del líquido corporal, está fuera de las células. Se divide en: o Líquido intersticial (80%): ocupa los espacios microscópicos entre las células (linfa, LCR, líquido sinovial, humor acuoso y cuerpo vítreo, endolinfa y perilinfa, líquidos de membranas serosas: pleural, peritoneal y pericardio). o Plasma (20%): porción líquida de la sangre. 2. BARRERAS DE DEFENSA Membrana plasmática de las células: separa el citosol del líquido intersticial circundante. Tiene permeabilidad selectiva y los mecanismos de transporte ayudan a mantener diferentes concentraciones de iones entre el citosol y el líquido intersticial. Paredes de los vasos sanguíneos: separan el líquido intersticial del plasma. Las finas paredes de los capilares permiten el intercambio de agua y solutos entre el líquido intersticial y el plasma. 3. EQUILIBRIO DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES Equilibrio hidroelectrolítico: distribución estable de agua y solutos en los dos compartimentos. o El agua es el componente más abundante de la masa corporal total. Se encuentra entre un 45%-75%, aunque depende del sexo y la edad. o La filtración, difusión, reabsorción y ósmosis compensan cambios y mantienen el equilibrio. o En la ósmosis, la concentración de solutos determina la dirección de movimiento del agua. o La mayoría de solutos son electrolitos: compuestos inorgánicos que se disocian en iones. Balance hídrico: permite mantener un volumen de agua en el cuerpo constante, haciendo que las ganancias y las pérdidas se contrarresten. 3.1. GANANCIA Y PÉRDIDA DE AGUA Ganancia: por ingesta de líquidos y alimentos (2300 ml/día) y por síntesis metabólica en la respiración celular aeróbica de las mitocondrias donde el O2 acepta electrones (200 ml/día). Pérdida: excreción renal, evaporación por piel (transpiración insensible + sudor), respiración (está humidificada), tubo digestivo, flujo menstrual... Las pérdidas y ganancias se compensan, manteniendo un volumen de agua en el cuerpo constante. 8 3.2. REGULACIÓN DEL BALANCE HÍDRICO Agua metabólica: al sintetizarse ATP se produce agua. Centro de la sed: localizado en el hipotálamo, puede ser estimulado por mecanismos de control: o ↓ volumen y ↑ osmolaridad de líquidos citoplasmáticos. o La angiotensina II, activada por la renina que producen los riñones al detectar ↓PA. o Sequedad de la boca detectada por las neuronas que contiene. o Barorreceptores del corazón y vasos sanguíneos al detectar ↓PA. Hay que tener especialmente cuidado con los ancianos, ya que el deterioro del SN afecta al centro de la sed, y con los niños, que no tienen un hipotálamo y centro de la sed desarrollados. Si no se compensa la pérdida de agua puede provocar confusión mental, alteración del estado de ánimo... El grado de pérdida urinaria de sal (NaCl) es el regulador principal del volumen de líquido corporal. Mediante ósmosis, el agua sigue a los solutos hasta lograr la homeostasis. Procesos de regulación 1. Ingesta NaCl: ↑[Na+] y ↑[Cl-] plasmática, aumentado la osmolaridad del líquido intersticial. Esto hace que el agua viaje del espacio intracelular al líquido intersticial y plasma. 2. Regulación hormonal: el sistema renina, angiotensina II, aldosterona provoca la reabsorción renal de Na+ y Cl-, mientras que el péptido natriurético auricular (PNA) favorece la micción. > DESHIDRATACIÓN La deshidratación provoca la liberación del sistema renina, angiotensina II, aldosterona, favoreciendo la reabsorción urinaria de Na+, Cl- y H2O. Esto provoca un ↑ volemia y PA, que distiende las aurículas y provoca la liberación del PNA, que favorece la natriuresis (↑ eliminación urinaria de Na+ y Cl-). La reducción de liberación de renina (células yuxtaglomerulares del riñón) y angiotensina II, que reduce la tasa de filtración glomerular, y la reducción de aldosterona (efecto opuesto que PNA) también eliminan estos iones. En la natriuresis se pierde agua por ósmosis, lo que ↓ volemia y PA. Un ↑ osmolaridad también estimula la liberación de HAD (vasopresina) en la hipófisis, que aumenta la permeabilidad de los túbulos colectores, devolviendo agua al torrente sanguíneo (se orina menos) 3.3. MOVIMIENTO DE AGUA EN LOS COMPARTIMENTOS ↑ osmolaridad líquido intersticial: provoca la salida de agua de las células, las cuales se encogen. Es el caso de una deshidratación, que se debe contrarrestar con agua y también NaCl para no provocar una intoxicación hídrica. ↓ osmolaridad líquido intersticial: provoca la entrada de agua en las células, las cuales se hinchan. Esto inhibe la secreción de HAD, haciendo que los riñones excreten mucha orina para restituir la presión osmótica plasmática. Si no se puede contrarrestar, acaba en intoxicación hídrica, donde las células se hinchan peligrosamente (edema celular), y puede acabar en muerte. 4. ELECTROLITOS EN LOS LÍQUIDOS CORPORALES Funciones de los iones: Controlar la ósmosis de agua entre compartimentos. Mantener el equilibrio ácido-base necesario para la actividad celular. Provocar la diferencia de carga eléctrica que da lugar a los potenciales de acción. Actuar como cofactores para la actividad enzimática. 9 Su concentración se mide en miliequivalentes por litro: mEq/L = mmol/L. Esta es mayor en el LIC para el K+, Mg2+, HPO42- y SO42-, mientras que es mayor en el LEC para Na2+, Ca2+, Cl- y HCO3-. 5. EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE Se encarga de mantener el pH ([H+]) de los líquidos corporales para que se pueda realizar la función celular. Las reacciones metabólicas provocan un ↑[H+] en sangre, por lo que se necesitan mecanismos de eliminación como los sistemas amortiguadores, el CO2 espirado o la excreción renal de H+. La sangre arterial tiene un pH entre 7,35–7,45. Si el pH baja de 7,35 se considera acidosis o acidemia y provoca una depresión del SN, mientras que si sube de 7,45 es una alcalosis o alcalemia y provoca una sobreexcitación del SN. Esto se resuelve mediante una compensación. 6. SISTEMAS AMORTIGUADORES Impiden cambios rápidos y pronunciados del pH amortiguando ácidos y bases fuertes convirtiéndolos en ácidos y bases débiles. Duran unos pocos segundos. 6.1. SISTEMAS AMORTIGUADORES DE PROTEÍNAS En el líquido intracelular y plasma sanguíneo: o Hemoglobina: actúa como amortiguador en los glóbulos rojos. o Albúmina: actúa como amortiguador en el plasma. Componentes funcionales de las proteínas: o Grupo carboxilo (-COOH): cuando el pH aumenta actúa como un ácido y libera H+ que reaccionan para formar agua. o Grupo amino (-NH2): cuando el pH disminuye actúa como base y se combina con H +. 6.2. SISTEMA AMORTIGUADOR DEL ÁCIDO CARBÓNICO – BICARBONATO Se basa en: CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- Anión bicarbonato (HCO3-): actúa como base débil, capta el exceso de H+ para formar H2CO3, que se disocia en H2O y CO2, el cual es espirado por los pulmones. Ácido carbónico (H2CO3): actúa como ácido débil disociándose en H+ y HCO3-. 6.3. SISTEMA AMORTIGUADOR DEL FOSFATO Los fosfatos son los aniones más importantes del LIC: Fosfato diácido (H2PO4-): ácido débil, amortigua OH- de bases fuertes. OH- + H2PO4- → H2O + HPO42- Fosfato monoácido (HPO42-): base débil, amortigua el H+ de ácidos fuertes. H+ + HPO42- → H2PO4- 6.4. ESPIRACIÓN DE CO2 Si aumenta la ventilación, aumenta la espiración de CO2, lo que regula el pH: ↑ espiración: reduce el CO2, desplaza el tampón bicarbonato a la derecha, ↑H+ y ↓pH. Este proceso sobreexcita el SNC. ↓ espiración: aumenta el CO2, desplaza el tampón bicarbonato a la izquierda, ↓H + y ↑pH. Este proceso deprime el SNC. 10 1. ESTRUCTURA Tejido linfático: forma especializada de tejido conectivo reticular que sirve como soporte estructural a células migratorias, permitiéndoles llegar rápido al lugar de la infección. Contiene muchos linfocitos. Linfa: líquido ubicado en el interior de vasos linfáticos y órganos y tejidos. Los segundos pueden ser: o Primarios: es donde se generan y maduran las células linfáticas. Son la médula ósea (de huesos largos y planos) y el timo. o Secundarios: es donde se almacenan parte de los linfocitos maduros y dónde ocurren la mayoría de respuestas inmunitarias. Son los ganglios linfáticos, bazo y nódulos linfáticos. 2. TIMO Órgano bilobulado localizado en mediastino, entre esternón y aorta. Con la edad, el organismo deja de necesitar producir tantos linfocitos T y el tejido tímico se va sustituyendo por tejido adiposo, pasando de pesar 70g a pesar unos 3g. Se distinguen dos partes: Corteza: está compuesta por diferentes tipos de células: o Linfocitos T: las células pre-T migran desde la médula ósea hasta la corteza del timo. En esta, sobre el 2% maduran en linfocitos T, mientras que el resto son eliminadas por fagocitos. o C. dendríticas: derivadas de los monocitos, facilitan la maduración e intervienen en la respuesta inmunitaria. o C. epiteliales: sirven de sostén para hasta 50 células y liberan hormonas tímicas que facilitan la maduración de las células T. o Macrófagos: eliminan los detritus (células pre-T que no maduran y mueren por apoptosis). Médula: compuesta por células dispersas, es donde se encuentran los linfocitos T más maduros, la mayoría de los cuales migran hacia ganglios linfáticos, bazo y otros tejidos linfáticos. Se cree que los linfocitos T mueres en los corpúsculos tímicos (de Hassall). 3. GANGLIOS LINFÁTICOS El parénquima de los ganglios linfáticos se divide en: Corteza superficial: se divide en dos porciones: 11  o Externa: contiene agregados de células B denominados folículos linfáticos primarios. Cuando entran en contacto con un antígeno se convierten en folículos secundarios, donde las células B proliferan en células plasmáticas productoras de anticuerpos y células de memoria. o Interna: no contiene folículos linfáticos. Es donde las células dendríticas presentan los antígenos a los linfocitos T, y estos migran a las regiones de actividad antigénica. Médula profunda: contiene células B, células plasmáticas productoras de anticuerpos provenientes de la corteza y macrófagos. Si bien las células B maduran en la médula ósea roja, es en los ganglios linfáticos donde entran en contacto con los antígenos para especializarse y poder generar anticuerpos contra estos. 4. LA LINFA La mayoría de componentes del plasma sanguíneo se filtran a través de los vasos formando el líquido intersticial. Se filtra más líquido fuera de los capilares sanguíneos del que retorna por reabsorción, y este exceso se drena hacia los vasos linfáticos y forma la linfa. Por lo tanto, la diferencia fundamental entre líquido intersticial y linfa es su ubicación. 4.1. DIFERENCIAS ENTRE CAPILARES LINFÁTICO Y SANGUÍNEOS Los capilares linfáticos: Tienen mayor permeabilidad, dejan pasar lípidos y proteínas que no pueden retornan a c. sanguíneos. Tienen estructura unidireccional para evitar retorno (válvulas, movimientos musculares/respiración). Tienen mayor diámetro. Las células de sus paredes se superponen, lo que permite entrar líquido intersticial si la presión externa es mayor, e impiden la salida de linfa si la presión interna es mayor. Tienen filamentos de fijación o anclaje que se unen a las células circundantes. Una inflamación por exceso de líquido intersticial provoca que estos tiren de las células de los capilares, abriendo las superposiciones y permitiendo la afluencia de líquido intersticial hacia su interior. Tienen un mayor número de válvulas para impedir el retorno de la linfa. 12 4.2. CIRCULACIÓN LINFÁTICA La mayoría de componentes del plasma sanguíneo se filtran a través de los vasos formando el líquido intersticial. Como se filtra más líquido del que retorna, el exceso de líquido y elementos de elevado peso molecular como proteínas que no se reabsorben pasan a capilares linfáticos formando la linfa. Flujo: Capilares sanguíneos (sangre) → espacios intersticiales (líquido intersticial) → capilares linfáticos (linfa) → vasos linfáticos (linfa) → ganglios linfáticos (linfa) → troncos o conductos linfáticos (linfa) → ángulo yugulo-subclavio (sangre) El movimiento de la linfa por los vasos se ve facilitado por: Válvulas: impiden el retorno. Bomba respiratoria: los cambios de presión durante la respiración facilitan el movimiento de la linfa a través de los vasos, que se abren al inspirar y se cierran el expirar. Bomba del músculo esquelético: la contracción del músculo esquelético “ordeña” los vasos linfáticos y sanguíneos, facilitando la circulación de la linfa. 5. FUNCIONES DEL SISTEMA LINFÁTICO Drenar el exceso de líquido intersticial y proteínas que se filtran en exceso a los espacios tisulares y lo devuelve a la sangre. Transportar los lípidos y vitaminas liposolubles de la dieta absorbidos en el tracto intestinal hacia el torrente sanguíneo. Llevar a cabo respuestas inmunitarias específicas que se inician en los tejidos linfáticos. 6. INMUNIDAD 6.1. INMUNIDAD INNATA O INESPECÍFICA Se nace con ella y actúa de igual forma contra todos los patógenos. Consta de dos líneas de defensa: Primera línea de defensa: piel y mucosas con sus secreciones. Segunda línea de defensa: sustancias antimicrobianas, fagocitos y células citolíticas naturales (NK). 13 > SUSTANCIAS ANTIMICROBIANAS Linfocitos, macrófagos y fibroblastos: cuando son infectados por virus, sintetizan un tipo de proteínas llamadas interferones (IFN) que se difunden a células no infectadas e inducen la síntesis de proteínas antivirales que impiden la replicación viral. Sistema de complemento: son un conjunto de proteínas normalmente inactivas en plasma y membrana plasmática que mejoran la respuesta inmune en caso de infección (inducen la citólisis de los microbios, promueven la fagocitosis y contribuyen a la inflamación). Proteínas fijadoras de hierro: reducen el hierro de células infectadas, impidiendo el crecimiento de las bacterias. Proteínas antimicrobianas: estimulan el sistema de defensa y actúan como antibióticos naturales. > FAGOCITOS Y CÉLULAS NATURAL KILLER Son la siguiente línea de defensa después de las defensas primarias y las sustancias antimicrobianas. Fagocitos: células que realizan la fagocitosis. Son los neutrófilos (llegan antes al lugar de infección, pero tienen una vida útil corta) y los macrófagos (derivados de los monocitos, llegan después, pero tienen una vida más larga). La fagocitosis consta de cinco fases: 1. Quimiotaxis: los fagocitos se mueven por estimulación química al lugar de la infección. 2. Adherencia: adhesión del fagocito al patógeno (puede aumentar por prot. de complemento). 3. Ingestión: la membrana plasmática del fagocito emite seudópodos (prolongaciones) que se fusionan alrededor del microorganismo formando el fagosoma y lo ingiere. 4. Digestión: el fagosoma se une al lisosoma formando el fagolisosoma, que libera enzimas digestivas y oxidantes. 5. Destrucción: el ataque químico del fagolisosoma destruye la mayoría de los microbios. Las sustancias que no se degradan forman los cuerpos residuales. Células natural killer (NK): son entre el 5-10% de los linfocitos en sangre. Atacan las células del cuerpo que presentan proteínas inusuales en su membrana y a células cancerígenas. Se unen a las células diana y liberan gránulos con sustancias tóxicas (perforinas) que provocan la citólisis por entrada de LEC en la célula, así como enzimas (granzimas) que provocan la apoptosis de las células dianas. > OTRAS RESPUESTAS DE LA DEFENSA INESPECÍFICA Inflamación: respuesta a lesión tisular para eliminar patógenos y preparar el tejido para su reparación. o Causas: gérmenes patógenos, abrasiones, lesiones, irritaciones, deformaciones, trastornos celulares o temperaturas extremas. o Fases: vasodilatación y aumento de la permeabilidad del vaso → migración de los fagocitos (de la sangre al líquido intersticial) → reparación tisular. El pus es la colección de células muertas (fagocitos y tejido) y líquido que se forma como resultado de este proceso. o Síntomas: dolor (liberación histamina), rubor, calor y tumefacción → pérdida de función. 14  Fiebre: aumento anormal de la temperatura corporal por un cambio en el termostato hipotalámico. Potencia la acción de interferones, inhibe el crecimiento de ciertos microbios e incrementa la velocidad de reacciones de reparación tisular. Puede ocurrir por inflamación, infección o toxinas. 6.2. INMUNIDAD ADAPTATIVA O ESPECÍFICA > CARACTERÍSTICAS DE LINFOCITOS B Y T Especificidad: para un antígeno (Ag) en particular. Distingue entre moléculas propias y extrañas. Memoria: se adquiere en el primer contacto con la mayoría de moléculas para que, en caso de un segundo contacto, tener una respuesta más rápida e intensa. > CONCEPTOS DE LA INMUNIDAD Inmunología: ciencia responsable del estudio de las respuestas del organismo frente a antígenos. Antígeno (Ag): sustancia reconocida como extraña por el organismo, provocando la respuesta inmune. Sistema inmunitario: conjunto de órganos y tejidos responsables de generar la respuesta inmunitaria. Inmunocompetencia: capacidad de llevar a cabo respuestas inmunológicas ante un estímulo específico. Depende de los linfocitos originados a partir de las células madre pluripotenciales de la médula ósea roja por dos vías de maduración: o Linfocitos B: dan lugar a las células plasmáticas productoras de anticuerpos, tienen receptores de membrana. o Linfocitos T: resultado de la maduración de células pre-T en el timo. Tienen receptores de membrana y se dividen en T helper (proteína CD4) y T citotóxicos (proteína CD8). > TIPOS DE INMUNIDAD ESPECÍFICA Mediada por células: representan el ataque de una célula a otra ya que las células T citotóxicas (CD8) atacan directamente al antígeno. Actúa en respuesta a: o Patógenos intracelulares (virus, bacterias u hongos en el interior de la célula). o Algunas células tumorales. o Tejidos procedentes de trasplantes. Mediada por anticuerpos (inmunidad humoral): las células B se diferencian en células plasmáticas o plasmocitos, los cuales sintetizan y secretan proteínas específicas: anticuerpos o inmunoglobulinas. Actúa en respuesta a: o Antígenos presentes en líquidos corporales. o Patógenos extracelulares (virus, bacterias u hongos en el exterior de la célula). Las células T helper (CD4) intervienen en ambos tipos de respuesta, que pueden estar activados por un mismo patógeno, dependiendo de dónde se encuentre. > CARACTERÍSTICAS DE LOS ANTÍGENOS Inmunogenicidad: capacidad de producir una respuesta inmunitaria estimulando la producción de anticuerpos (Ac) específicos. Reactividad: capacidad de reaccionar específicamente con los Ac o con las células que estos estimularon. Los antígenos completos o inmunógenos son aquellos antígenos que presentan tanto inmunogenicidad como reactividad. 15  TIPOS DE INMUNIDAD ACTIVACIÓN CÉLULAS T > COMPLEJO MAYOR DE HISTOCOMPATIBILIDAD (MHC) El MHC son glucoproteínas transmembrana que actúan como antígenos característicos de cada persona y que se encargan de ayudar a las células T a reconocer un Ag como extraño, no propio. Diferenciamos el MHC-I, presente en todas las células excepto en los eritrocitos, y el MHC-II, que se encuentra en las células presentadoras de antígenos (B, dendríticas y macrófagos). Las células presentadoras de Ag (células B, dendríticas y macrófagos) son un tipo especial de células que se encargan de procesar y presentar Ag. Después de realizar dicho proceso, estas células migran de los tejidos donde se encuentran hacia los ganglios linfáticos a través de los vasos linfáticos, donde el antígeno presentado formará una unión con las células T que desencadenará la respuesta inmunitaria. PRESENTACIÓN DE PRESENTACIÓN DE ANTÍGENO EXÓGENO ANTÍGENO ENDÓGENO 16 Tanto la sangre como el líquido intersticial tienen la capacidad de circular. La hematología es el estudio de la sangre, los tejidos que la forman y los trastornos asociados, cuyo especialista es el hematólogo. 1. LA SANGRE La sangre es tejido conectivo líquido compuesto por una matriz extracelular líquida de plasma, sustancias disueltas, células y fragmentos celulares. 1.1. FUNCIONES o Transporte: O2, CO2, nutrientes, hormonas (las que no van en linfático), calor y productos de desecho. o Regulación: ▪ Líquidos corporales ▪ pH: respiración y sistemas buffer. ▪ Temperatura corporal: el agua del plasma que absorbe calor y su flujo a través de la piel. ▪ Presión osmótica: influye en el contenido de agua de las células a través de la interacción de iones y proteínas disueltas. o Protección: las plaquetas ayudan en la coagulación y los linfocitos en la protección vs enfermedades. 1.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y COMPOSICIÓN Es densa y viscosa, con una temperatura de 38ºC (1º por encima de la Tª oral o rectal), tiene un pH ligeramente alcalino (7’35-7’45), conforma el 20% del LEC y el 8% de la masa corporal total y su volumen es de 5-6L en hombres y de 4-5L en mujeres. Está formada por elementos formes (45%) y plasma (55%). o Plasma sanguíneo (55%): líquido citrino (amarillento) que ayuda a mantener la presión osmótica sanguínea participando en el intercambio de líquidos a través de capilares. Está compuesto por: ▪ Proteínas plasmáticas (7%): la mayoría producidas por hepatocitos, son la albúmina (54%), que mantiene la presión osmótica, las globulinas (38%), que dan lugar la serie blanca (inmunoglobulinas o anticuerpos), y fibrinógeno (7%), que interviene en la coagulación. ▪ Otros solutos (1’5%): electrolitos, nutrientes, enzimas, hormonas, gases y productos de desecho (urea, ácido úrico, creatinina, amoníaco y bilirrubina) o Elementos formes (45%): ▪ Glóbulos rojos (GR) / eritrocitos / hematíes: célula completa de color rojo. ▪ Glóbulos blancos (GB) / leucocitos: célula completa, pálida o incolora. Pueden ser basófilos, neutrófilos, eosinófilos, linfocitos o monocitos. ▪ Plaquetas: fragmentos celulares cargados de vesículas que ayudan a la coagulación. El hematocrito es el % del volumen total de sangre ocupado por GR. Oscila entre el 38-46% en mujeres y entre el 40-54% en hombres. Hormonas como la testosterona, que aumenta la eritropoyetina (EPO), incrementan la síntesis de GR. Las alteraciones del hematocrito son: ▪ Policitemia: %GR anormalmente elevado, común en zonas altas donde la hipoxia ↑ síntesis GR. ▪ Anemia: %GR anormalmente reducido. Provoca que se retenga CO2, causando cansancio. La capa leucoplaquetaria es una capa de células blancas y plaquetas que se forma en sangre centrifugada. 17  Plasma (55%) Capa leucoplaquetaria (GB + plaquetas) GR (45%) 2. FORMACIÓN DE LAS CÉLULAS SANGUÍNEAS (HEMOPOYESIS/HEMATOPOYESIS/HEMAGIOPOYESIS) La hematopoyesis es el proceso de desarrollo de los elementos corpusculares sanguíneos, que son, a excepción de los linfocitos, las células con la vida más corta. Es un proceso de retroalimentación negativa, ya que siempre hay un poco más de células para compensar su destrucción continuada. Durante el desarrollo fetal ocurre primero en el saco vitelino embrionario y posteriormente en el hígado, bazo, timo y ganglios linfáticos fetales. Cuando la médula ósea roja se ha desarrollado, la hematopoyesis pasa a desarrollarse en este órgano. Esta está formada por tejido conectivo altamente vascularizado, localizado en los espacios microscópicos entre las trabéculas del hueso esponjoso de los huesos largos y los planos (cintura escapular y pelviana, húmero y fémur). Con el tiempo, la médula ósea roja se inactiva y se convierte en médula ósea amarilla a medida que el tejido adiposo ocupa las cavidades que ha dejado la médula ósea roja inactiva. 2.1. CÉLULAS MADRE PLURIPOTENCIALES (HEMOCITOBLASTOS) La médula ósea roja contiene hemocitoblastos o células madre pluripotenciales: una reserva limitada de células que se diferencian en diferentes tipos de células y que entran al lecho vascular por sinusoides o senos capilares, grandes y permeables, que rodean las células y fibras medulares. La maduración de los hemocitoblastos puede ocurrir por dos vías: o Mieloide: GR, plaquetas, monocitos, neutrófilos, eosinófilos y basófilos. o Linfoide: linfocitos y células NK. Empiezan su desarrollo en médula y lo completan en tej. linfáticos. Durante la hematopoyesis, algunas células madre mieloides se diferencian en células progenitoras, que ya no son capaces de reproducirse y están destinadas a formar elementos sanguíneos más específicos (GR, megacariocitos, granulocitos…). Las células madre y las progenitoras no se pueden distinguir por su apariencia microscópica. Por otro lado, otras células madre mieloides y las linfoides se diferencian en células precursoras o blastos, las cuales sufren divisiones celulares para formar los elementos formes de la sangre (monoblastos → monocitos, mieloblastos eosinófilos → eosinófilos…). Estos blastos ya tienen una apariencia microscópica reconocible. 18 Algunas hormonas denominadas factores de crecimiento hemopoyético regulan la diferenciación y proliferación de determinadas células progenitoras. Son: o Eritropoyetina (EPO): incrementa la cantidad de precursores de GR. Se produce en las células peritubulares intersticiales de los túbulos renales y, en menor cantidad, el hígado y g. salivales. o Trombopoyetina (TPO): estimula la formación de plaquetas a partir de megacariocitos. Se produce en el hígado. o Citoquinas o citocinas: son un grupo de glucoproteínas pequeñas producidas por células de la médula ósea roja, leucocitos, macrófagos, fibroblastos y células endoteliales. Actúan como hormonas locales estimulando la proliferación de células progenitoras medulares y regulando la actividad de células de la defensa inespecífica (fagocitos) y la respuesta inmune (linfocitos B y T). Dentro de este grupo destacan los factores estimulantes de colonia (CSF) y las interleucinas. 2.2. GLÓBULOS ROJOS (ERITROCITOS) Los eritrocitos son células con forma de disco bicóncavo, que tienen carecen de núcleo y otros orgánulos. Tienen una membrana plasmática fuerte y flexible y contienen la proteína transportadora de oxígeno hemoglobina (Hb), que da el color rojo a la sangre. Un hombre adulto tiene 5’4 M/µL de sangre, y una mujer 4’8 M/µL. Para mantenerse en cantidades normales se necesita una entrada a la circulación constante de 2 M/s, tasa igual a la de su destrucción. 19 > FUNCIONES Los GR maduros están muy especializados en su función de transporte y difusión de oxígeno ya que la falta de elementos internos da mayor espacio para la hemoglobina, al carecer de mitocondrias sintetizan ATP de forma anaeróbica, por lo que no utilizan el oxígeno que transportan, y su forma de disco bicóncavo les da mayor superficie de difusión. Cada GR contiene unos 280 M de moléculas de Hb. Esta está formada por una proteína llamada globina, un pigmento no proteico llamado hemo y un ion Fe2+. Este ion capta las moléculas de oxígeno, y revierte la reacción hierro-oxígeno en los capilares tisulares, difundiendo el oxígeno al LEC y luego a las células. La Hb también transporta el 23% del CO2, deshecho del metabolismo, que se combina con la globina y es liberado en los pulmones para ser exhalado. También recoge la hormona gaseosa óxido nítrico (NO), secretada por las células endoteliales de los vasos sanguíneos, y la libera en ciertas circunstancias para favorecer la vasodilatación, regulando el flujo sanguíneo y la PA y, por lo tanto, mejorando el aporte de O2 a los tejidos. Por último, los eritrocitos contienen la enzima anhidrasa carbónica, que participa en la conversión de CO2 y H2O en ácido carbónico (H2CO3), y la de este en H+ y bicarbonato (HCO3-). > CICLO VITAL Los GR viven unos 120 días debido al desgaste que sufren sus membranas al atravesar los capilares sanguíneos y a su incapacidad para repararse por la falta de núcleo y orgánulos. Al morir, son eliminados por macrófagos del bazo (sinusoides esplénicos), hígado y médula ósea roja. Sus componentes se reciclan: 1. Los macrófagos del bazo, hígado o médula ósea roja fagocitan los GR desgastados o rotos. 2. Se separan las porciones globina y hemo de la Hb. 3. La globina se divide en aminoácidos que puede utilizarse para sintetizar otras proteínas. 4. Se remueve el hierro de la porción hemo en forma de Fe3+ y se asocia con la proteína plasmática transferrina, que transporta el Fe3+ por el torrente sanguíneo. 5. En fibras musculares, células hepáticas y macrófagos de bazo e hígado, el Fe3+ se libera de la transferrina y se adhiere a la proteína de almacenamiento ferritina. 6. Cuando se libera un sitio de almacenamiento o absorción en el tracto gastrointestinal, el Fe3+ se adhiere a la transferrina. 7. El complejo Fe3+-transferrina se transporta a la médula ósea roja, donde las células precursoras de GR lo captan por endocitosis mediada por receptores para sintetizar Hb. 8. La eritropoyesis en la médula ósea roja resulta en la producción de GR, que entran en circulación. 20  9. Cuando se remueve el hierro del hemo, la porción no férrica de este se convierte en biliverdina (pigmento verde), y luego en bilirrubina (pigmento amarillo anaranjado). 10. La bilirrubina entra en la sangre y es transportada al hígado. 11. En el hígado, la bilirrubina se libera por células hepáticas como bilis, que pasa al ID y luego al IG. 12. En el intestino grueso, las bacterias convierten la bilirrubina en urobilinógeno. 13. Parte del urobilinógeno es absorbido de nuevo hacia la sangre, convertido en urobilina (pigmento amarillo), y excretado en la orina. 14. La mayor parte del urobilinógeno es eliminado en la materia fecal en forma de estercobilina (pigmento marrón), que da color a la materia fecal. > ERITROPOYESIS La tasa de formación de GR por eritropoyesis es similar a la de su destrucción y viene regulada por un sistema de retroalimentación negativa, donde la condición controlada es la cantidad de oxígeno transportado a tejidos corporales. Si hay deficiencia de oxígeno a nivel tisular se denomina hipoxia. Algunos factores que estimulan la secreción de EPO son: o La falta de O2 en el aire del ambiente (como ocurre a alturas elevadas). o Anemia, bien sea por: o Déficit de hierro, aminoácidos, vitamina B12… o Problemas circulatorios que reducen el flujo sanguíneo a los tejidos. 21 2.3. GLÓBULOS BLANCOS (LEUCOCITOS) > GRANULOCITOS Con gránulos conspicuos reconocibles al citoplasma. Se diferencian: o Eosinófilos: presentan afinidad por la eosina (eosinofilia), por lo que presentan una tinción ácida rojo-anaranjado. Los gránulos no ocultan el núcleo, formado por dos lóbulos conectados por una hebra gruesa de cromatina. o Neutrófilos: sus gránulos son más pequeños que los del resto de leucocitos granulares y se distribuyen en parejas. Presentan una tinción violeta claro ya que no tiene afinidad por colorantes básicos ni ácidos. Su núcleo tiene de dos a cinco lóbulos conectados por hebras finas de cromatina, aunque su número puede aumentar cuando envejecen, por lo que se les denomina polimorfonucleares (PMN). Los neutrófilos jóvenes presentan forma de cayado (Y). o Basófilos: presentan afinidad por colorantes básicos (basofilia), presentando una tinción azul- violáceo. Los gránulos suelen oscurecer el núcleo, que tiene dos lóbulos. > AGRANULOCITOS Presentan gránulos no visibles al microscopio por su tamaño y dificultad de tinción. Se diferencian: o Linfocitos: tienen un núcleo redondo y un citoplasma que se tiñe de celeste formando un reborde. Según su tamaño, se clasifican en grandes (10-14 µm) y pequeños (6-9 µm). Aunque el significado funcional de la diferencia de tamaños no está claro, un aumento en el número de los grandes tiene una relación con infecciones virales agudas y ciertas enfermedades inmunodeficientes. o Monocitos: tienen un núcleo con forma de herradura y un citoplasma azul-grisáceo de apariencia espumosa debido a finos gránulos formado por lisosomas. Viajan por la sangre hasta los tejidos, donde se diferencian en macrófagos fijos, que se quedan en un tejido, y en macrófagos circulantes, que rondan los tejidos y acuden a los focos de infección o inflamación. Los leucocitos y otras células nucleadas corporales tienen en su membrana una serie de proteínas que forman el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC), que funciona como marcador de identidad celular. Los GR no tienen MHC, aunque sí poseen antígenos para los grupos sanguíneos. > FUNCIONES En un cuerpo sano, los GB (en especial los linfocitos) pueden sobrevivir meses o años, aunque la mayoría solo sobrevive unos días o, en caso de infección, horas. Son más escasos que los GR, habiendo alrededor de 5000-10000 células/µL de sangre, aunque puede haber alteraciones en esta cantidad: o Leucocitosis: incremento por encima de los 10000/µL. Es una respuesta normal contra situaciones de estrés (microorganismos, ejercicio intenso, heridas…). o Leucopenia: nivel anormalmente bajo, inferior a los 5000/µL. Nunca es beneficioso y puede estar causado por un shock, agentes quimioterápicos o radiación. 22 La función general de los GB es combatir los patógenos que invaden el cuerpo por fagocitosis o respuestas inmunitarias, dejando el torrente sanguíneo y reuniéndose en el lugar de la inflamación. Cuando los monocitos y granulocitos abandonan la sangre nunca vuelven. Los linfocitos, por su parte, recirculan de la sangre a espacios intersticiales o de los tejidos al líquido linfático y de vuelta a la sangre. Solo el 2% de los linfocitos se encuentra en la sangre en un momento dado, mientras que el resto están en líquido linfático y órganos (piel, pulmones, bazo, nódulos linfáticos). Los GB abandonan el torrente sanguíneo por un proceso denominado emigración o diapédesis, en el cual ruedan a lo largo del endotelio, se unen a él y se escurren entre las células endoteliales. Este proceso es posible gracias a una serie de moléculas de adhesión que poseen las células endoteliales: las selectinas y las integrinas. Los neutrófilos y macrófagos son activos en la fagocitosis, que les permite ingerir bacterias y deshacerse de materia muerta. Los fagocitos son atraídos por químicos liberados por microbios (toxinas) y tejidos inflamados (quininas), un fenómeno llamado quimiotaxis. Cada tipo de leucocito actúa en un tiempo y de una forma diferente: o Neutrófilos: tienen la respuesta más rápida ante la destrucción tisular por las bacterias. Después de fagocitar un patógeno liberan químicos para destruirlo como la enzima lisozima, que destruye ciertas bacterias, oxidantes fuertes como el anión superóxido (O2-), que roban el hierro, y defensinas, proteínas con actividad antibiótica contra bacterias y hongos que se fusionan con los fagosomas y liberan péptidos que perforan las membranas microbianas. o Monocitos: tardan más en llegar que los neutrófilos, pero lo hacen en mayor cantidad y destruyen más microbios. Al llegar al lugar de la infección, se agrandan y se diferencian en macrófagos circulantes, que limpian detritos celulares y microbios por fagocitosis. o Basófilos: en los sitios de inflamación, abandonan los capilares y entran en los tejidos para liberar gránulos con heparina, histamina y serotonina. Estas sustancias intensifican la reacción inflamatoria y están involucradas en reacciones de hipersensibilidad. Un tipo de basófilos son los mastocitos, que liberan sustancias involucradas en la inflamación como la heparina, histamina y las proteasas. Están dispersos por el cuerpo, en particular en tejidos conectivos de la piel y las membranas mucosas del tracto respiratorio y gastrointestinal. o Eosinófilos: dejan los capilares y entran en el líquido tisular. Liberan enzimas como la histaminasa, que combate los efectos de la histamina. También fagocitan complejos antígeno-anticuerpo y son efectivos contra ciertos parásitos. 23  o Linfocitos: solo una pequeña parte está en la sangre en un momento dado. 3 tipos: ▪ Células B: se encargan de la destrucción de bacterias e inactivación de toxinas mediante la síntesis de anticuerpos al diferenciarse en plasmocitos. ▪ Células T: atacan cuerpos celulares infectados y células tumorales, y son los responsables del rechazo de órganos trasplantados y de las reacciones transfusionales-alérgicas. ▪ Células citolíticas naturales (NK): atacan cuerpos celulares infectados y células tumorales. 2.4. PLAQUETAS Bajo la influencia de la hormona trombopoyetina, las células madre mieloides se convierten en células formadoras de colonias megacariocíticas que, a su vez, se convierten en células precursoras llamadas megacarioblastos. Los megacarioblastos se transforman en megacariocitos, células muy grandes que se dividen en 2000-3000 fragmentos encerrados por una porción de membrana plasmática: las plaquetas. Las plaquetas se liberan desde los megacariocitos a la médula ósea roja, y después entran a la circulación sanguínea. Hay entre 150000-400000 plaquetas/µL de sangre. Tienen una forma irregular y muchas vesículas, aunque carecen de núcleo. Tienen una vida media muy corta, de 5-9 días, y son eliminadas por los macrófagos esplénicos y hepáticos. Se encargan de frenar la pérdida de sangre de los vasos sanguíneos dañados formando el tapón plaquetario, promoviendo el vasoespasmo y la coagulación mediante los químicos de sus vesículas. 3. HEMOSTASIA La hemostasia es una secuencia de reacciones que detiene el sangrado. Debe ser rápida, focalizada en la región y cuidadosamente controlada. Consta de tres mecanismos: vasoespasmo, formación del tapón plaquetario y coagulación. Si estos son exitosos, se puede impedir la hemorragia de vasos pequeños. 3.1. VASOESPASMO Cuando se dañan las arterias o arteriolas, el músculo liso de sus paredes se contrae inmediatamente. Esto reduce la pérdida de sangre por varios minutos a varias horas y da tiempo a que se pongan en acción otros mecanismos hemostáticos. Puede ser activado por el propio daño causado al músculo liso, por un reflejo de los nociceptores y por sustancias liberadas desde plaquetas activadas. 3.2. FORMACIÓN DEL TAPÓN PLAQUETARIO Dentro de sus vesículas, las plaquetas almacenan factores de coagulación, ADP, ATP, Ca2+, serotonina, glucógeno, enzimas que producen tromboxano A2, factor estabilizador de fibrina (ayuda a fortalecer el coágulo), lisosomas, mitocondrias y sistemas de membrana que captan y almacenan calcio. También contienen factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDGF), una hormona que ayuda a la proliferación de células endoteliales vasculares, fibras de músculo liso y fibroblastos que ayudan a reparar las paredes de vasos sanguíneos dañados. Proceso de formación del tapón: 1. Adhesión plaquetaria: las plaquetas entran en contacto y se adhieren a las partes lesionadas del vaso sanguíneo, tales como fibras de colágeno del tejido conectivo subyacente. 2. Liberación plaquetaria: las plaquetas se activan, extienden proyecciones para estar en contacto e interactuar entre ellas, y comienzan a liberar el contenido de sus vesículas. i. El ADP y tromboxano A2 activan las plaquetas cercanas. ii. La serotonina y tromboxano A2 funcionan como vasoconstrictores, manteniendo la contracción del músculo liso, disminuyendo el flujo sanguíneo. 24  3. Agregación plaquetaria: el ADP vuelve a las plaquetas circundantes más adherentes, haciendo que se unan a las ya activadas. Esta agregación acaba formando una masa llamada tapón plaquetario que, si el daño es pequeño, puede detener por sí mismo el sangrado. 3.3. COAGULACIÓN SANGUÍNEA Si la sangre se extrae del cuerpo se espesa y forma un gel: el coágulo, una red de fibras proteicas insolubles (fibrina) donde quedan atrapados elementos corpusculares. El coágulo se separa del suero, que es un líquido citrino formado por el plasma sin las proteínas de coagulación. La coagulación es una serie de reacciones enzimáticas que culmina en la formación de hebras de fibrina, donde cada factor activa muchas moléculas del siguiente en una secuencia fija. Si ocurre en un vaso no dañado, puede ser una trombosis. La coagulación involucra factores de coagulación, identificados con números romanos según el orden de descubrimiento. Incluyen iones Ca2+, enzimas inactivas sintetizadas por hepatocitos y moléculas asociadas a plaquetas y liberadas por tejidos dañados. La coagulación se puede dividir en 3 estadios: 1. Mediante las vías intrínseca y extrínseca se forma protrombinasa. 2. La protrombinasa convierte la protrombina en la enzima trombina. 3. La trombina convierte el fibrinógeno soluble en fibrina insoluble (forma las hebras del coágulo). > VÍA EXTRÍNSECA Tiene menos pasos que la intrínseca y ocurre rápidamente (segundos). En la vía extrínseca, una proteína denominada factor tisular (FT) o tromboplastina (Factor III) se filtra hacia la sangre desde las células dañadas del exterior de los vasos sanguíneos e inicia la formación de protrombinasa. El FT es una mezcla compleja de lipoproteínas y fosfolípidos liberados desde la superficie de las células lesionadas. En presencia de Ca2+ *, el FT comienza una secuencia de reacciones que termina activando el factor X, que se combina con el factor V en presencia de Ca2+ para formar la enzima activa protrombinasa. III + Ca2+ → X + V + Ca2+ → protrombinasa → vía común *Ca2+ = factor IV > VÍA INTRÍNSECA Es más compleja que la extrínseca y ocurre más lentamente (minutos). Sus activadores se encuentran en la sangre o en contacto directo con ella, por lo que no es necesaria una lesión tisular externa para que se active, sino que es suficiente con una lesión en las células endoteliales del vaso. El traumatismo de las células endoteliales lesiona plaquetas, que liberan fosfolípidos plaquetarios. Cuando la sangre entra en contacto con las fibras colágenas, activa el f. XII de coagulación, que comienza una secuencia de reacciones que acaban activando el factor X. Los fosfolípidos plaquetarios y el Ca2+ también pueden activar el factor X. El f. X se combina con el factor V y Ca2+, formando protrombinasa. exposición fibras colágenas → XII + Ca2+ → X + V + Ca2+ → protrombinasa → vía común fosfolípidos plaquetarios + Ca2+ ↑ 25 > VÍA COMÚN Se inicia con la formación de la protrombinasa: 1. La protrombinasa y el Ca2+ catalizan la conversión de protrombina (factor II) en trombina. 2. La trombina y Ca2+ convierten fibrinógeno soluble (I) en hebras laxas de fibrina insoluble. 3. La trombina activa el factor XIII (factor estabilizador de fibrina) del plasma y el liberado por las plaquetas, que refuerza y estabiliza la red de fibrinas en un coágulo resistente. También tiene dos efectos de retroalimentación positiva: i. Involucra al factor V, acelerando la formación de protrombinasa. ii. Activa las plaquetas, reforzando su agregación y la liberación de fosfolípidos plaquetarios. > RETRACCIÓN DEL COÁGULO La retracción del coágulo es la consolidación o endurecimiento del coágulo de fibrina. Las hebras de fibrina adheridas a las superficies dañadas del vaso se retraen gradualmente a medida que las plaquetas traccionan sobre ellas. Durante la retracción, puede escapar suero a través de la trama de fibrina, pero no elementos corpusculares de la sangre. La retracción normal depende del número adecuado de plaquetas, que liberan factor XIII y otros factores, que fortalecen y estabilizan el coágulo. > PAPEL DE LA VITAMINA K La vitamina K es necesaria para la síntesis de ciertos factores de coagulación. Normalmente, es producida por las bacterias que habitan en el intestino grueso, y se puede absorber a través de la mucosa intestinal hacia la sangre debido a su carácter liposoluble. > MECANISMO DE CONTROL HOMEOSTÁTICO Muchas veces por día comienzan a formarse pequeños coágulos en vasos sanguíneos con poca rugosidad o en placas ateroescleróticas en desarrollo. Los ciclos de amplificación y de retroalimentación positiva que involucra la coagulación hacen que el coágulo tienda a crecer, disminuyendo el flujo sanguíneo. Para evitar esto, el sistema fibrinolítico se encarga de disolver coágulos pequeños o inadecuados, así como aquellos en un sitio de daño donde ya ha finalizado la reparación. La disolución de un coágulo se llama fibrinólisis. Cuando se forma un coágulo, una enzima plasmática inactiva llamada plasminógeno se une a este. Tanto la sangre como los tejidos contienen sustancias 26 (trombina, factor XII y activador tisular del plasminógeno (t-PA)) que pueden activar el plasminógeno en plasmina (fibrinolisina), una enzima plasmática activa que puede disolver el coágulo digiriendo la fibrina e inactivando fibrinógeno (I), protrombina (II) y los f. V y XII. A pesar de la retroalimentación positiva, un coágulo no se extiende más allá de la zona de lesión debido a que la fibrina absorbe la trombina y a que la concentración de algunos factores en sangre no es lo suficientemente alta para que esto ocurra. Otro mecanismo para regular el coágulo es la liberación de la prostaglandina prostaciclina, liberada por células endoteliales y GB, que se opone a la acción del tromboxano A2, inhibiendo la adhesión y agregación plaquetaria. Además, en la sangre encontramos anticoagulantes, que demoran, suprimen o previenen la coagulación: o Antitrombina: bloquea la acción de varios factores como el XII, X y II (protrombina). o Heparina: producida por mastocitos y basófilos, se combina con la antitrombina para potenciar su efectividad y bloquea la trombina. o Proteína C activada (PCA): inactiva los factores de coagulación que no bloquea la antitrombina y potencia la actividad de los activadores de plasminógeno. > COAGULACIÓN INTRAVASCULAR A pesar de los mecanismos anticoagulantes y fibrinolíticos, se pueden formar coágulos dentro del sistema cardiovascular. Denominamos trombosis a la coagulación en un vaso sano o aparentemente sano. Si este coágulo se desprende y pasa a la circulación se denomina trombo. Los trombos sanguíneos, burbujas de aire, grasa ósea o detritus transportados por la sangre se denominan émbolos, que se pueden bloquear el flujo de arterias o en órganos como los pulmones (embolia pulmonar). 4. GRUPOS SANGUÍNEOS Y TIPOS DE SANGRE La superficie de los GR contiene una variedad de antígenos genéticamente determinados compuestos de glucoproteínas y glucolípidos. Estos antígenos reciben el nombre de aglutinógenos y se presentan en combinaciones características, donde su presencia o ausencia define los grupos sanguíneos. Aunque hay al menos 24 sistemas y unos 100 antígenos, los principales sistemas son el AB0 y Rh. 4.1. SISTEMA AB0 Según los antígenos (aglutinógenos) de los GR y los anticuerpos (aglutininas) del plasma, la sangre puede ser del grupo A, B, AB y 0. No se tienen anticuerpos que reaccionen contra los propios antígenos y son anticuerpos tipo IgM que no atraviesan la barrera placentaria. 27 4.2. TRANSFUSIONES Una transfusión es la transferencia de sangre o componentes de esta hacia el torrente sanguíneo o médula ósea. Se deben tener en cuenta los grupos sanguíneos para no desencadenar respuestas dañinas. Por ejemplo, en una transfusión de un donante B a un receptor A, el anticuerpo anti-B del plasma del receptor atacaría los GR del donante, provocando aglutinación y hemólisis de estos. A su vez, los anticuerpos anti-A del plasma del donante reconocerían los GR del receptor, aunque la reacción sería más leve ya que el plasma del donante está muy diluido como para que haya aglutinación significativa. GRUPO SANGUÍNEO CARACTERÍSTICAS A B AB 0 Aglutinógeno (Ag) A B AyB ---- en GR Aglutinina (Ac) en Anti-B Anti-A ---- Anti-A y anti-B plasma Donantes A, 0 B, 0 A, B, AB, 0 0 compatibles Donantes B, AB A, AB ---- A, B, AB incompatibles Si bien se considera el grupo AB como receptor universal y el grupo 0 como donante universal, la sangre contiene otros antígenos y anticuerpos a parte del sistema AB0 que podrían causar problemas. 4.3. SISTEMA Rh El factor Rh es un antígeno que puede (Rh+) o no (Rh-) estar en la sangre. Normalmente, el plasma no tiene anticuerpos anti-Rh, pero una transfusión de un donante Rh+ a un receptor Rh- estimulará la producción de dichos Ac, haciendo que se produzca aglutinación y hemólisis en caso de otra transfusión. > ENFERMEDAD HEMOLÍTICA DEL RECIÉN NACIDO (EHRN) Si durante el embarazo de una madre Rh- de un bebé Rh+ se produce una filtración de la sangre fetal hacia la circulación sanguínea materna, esta empezará a producir anticuerpos anti-Rh. Si bien el primer hijo no tendrá ningún problema, en caso de un segundo embarazo de un feto Rh+, los anticuerpos anti-Rh, que sí son transplacentarios, lo atacarían causando aglutinación y hemólisis de sus GR. Para evitarlo, se administra una vacuna a la madre con Ac anti- Rh que inactivan los antígenos fetales Rh. 4.4. COMPATIBILIZACIÓN Para evitar incompatibilidades de grupos sanguíneos, se tipifica la sangre del donante y la del receptor y se combinan en una prueba de compatibilidad cruzada para asegurar que no haya ningún tipo de reacción que impida hacer la transfusión. La tipificación es un proceso donde se mezclan gotas de sangre con distintos antisueros (soluciones con anticuerpos) para observar si ocurre aglutinación y poder determinar el grupo sanguíneo. 28 1. CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN La ciencia que estudia el tejido muscular es la miología. El tejido muscular representa el 40-50% del peso corporal de un adulto y está formado por células musculares denominadas miocitos o fibras musculares. Se puede clasificar en tejido muscular liso y tejido muscular estriado, que se divide en esquelético y cardíaco (en algunas clasificaciones se consideran tres tipos independientes). 1.1. TEJIDO MUSCULAR ESTRIADO Sus células o miofilamentos están ordenados en unidades morfológicas y funcionales denominadas sarcómeros. Al microscopio se ven bandas oscuras y claras alternadas denominadas estriaciones, formadas por distintos tipos de proteínas en una estructura determinada. Son de contracción rápida. Se divide en: o Tejido muscular esquelético: forma la musculatura somática, es de acción voluntaria y su actividad puede ser controlada por las neuronas de la división somática del SN. También hay un control involuntario (diafragma, músculo esquelético para mantener la postura), aunque se puede modificar su funcionamiento voluntariamente. o Tejido muscular cardiaco: forma el miocardio y es de acción involuntaria. Tiene automatismo, es decir, la capacidad eléctrica propia de generar un ritmo propio. Viene regulado por el SNA, hormonas y neurotransmisores. 1.2. TEJIDO MUSCULAR LISO Se encuentra en la pared de las estructuras huecas (vasos, vías aéreas, vísceras de la cavidad abdominopélvica y en los folículos pilosos). Sus células carecen de estriaciones transversales y su acción es involuntaria y lenta. Tienen cierto automatismo (movimientos peristálticos) y viene regulado por las neuronas de la división autónoma del SN, hormonas y neurotransmisores. 2. FUNCIONES DEL TEJIDO MUSCULAR o Producir movimientos corporales: los movimientos del cuerpo dependen de la acción de huesos, articulaciones y músculos. Estando estos últimos controlados por el cerebro y la médula espinal. o Estabilizar posiciones corporales: las contracciones continuadas de los músculos posturales (esqueléticos) estabilizan las articulaciones y ayudan a mantener la posición (ej.: la cabeza erguida). 29 o Almacenar y movilizar sustancias del organismo: el almacenamiento se logra mediante la contracción mantenida de bandas anulares de músculo liso (esfínteres). En cuanto a la movilización, colaboran las contracciones del músculo cardíaco y la vasoconstricción y vasodilatación de los vasos sanguíneos. La contracción del músculo liso también transporta alimentos y sustancias a través del tubo digestivo, impulsan los gametos, propelen la orina y promueven el flujo linfático y el retorno venoso. o Generar calor: la contracción del tejido muscular genera calor (termogénesis), utilizado mayormente para mantener la temperatura corporal. También se puede aumentar la producción de calor por contracciones involuntarias del músculo liso (escalofríos). 3. PROPIEDADES DEL TEJIDO MUSCULAR Permiten funcionar y contribuir a la homeostasis. Son: o Excitabilidad eléctrica: capacidad de responder a ciertos estímulos generando señales eléctricas (potenciales de acción), que viajan a través de la membrana plasmática por canales regulador por voltaje. Los principales estimuladores de los miocitos son: ▪ Señales eléctricas rítmicas y automáticas que surgen del propio tejido muscular, en la zona denominada marcapasos cardíaco. ▪ Estímulos químicos como neurotransmisores. ▪ Hormonas transportadas en la sangre. ▪ Cambios del pH local (pueden provocar contracciones involuntarias como las agujetas). o Contractilidad: capacidad de contraerse enérgicamente tras ser estimulado por un potencial de acción. Cuando el músculo intenta contraerse genera una tensión denominada fuerza de contracción, que si supera la resistencia a la que se opone, el músculo consigue contraerse. o Extensibilidad: capacidad de estirarse sin dañarse. El tejido conectivo mantiene el rango de extensibilidad dentro del rango contráctil. El músculo liso es sometido a grandes niveles de distensión (estómago, vejiga…) y también el cardíaco. o Elasticidad: capacidad de volver a su longitud y forma originales después de distenderse/contraerse. 4. TEJIDO MUSCULAR ESQUELÉTICO El tejido muscular esquelético está compuesto por cientos de miles de células alargadas denominadas fibras musculares, tejido conectivo que rodea las fibras y el músculo, vasos sanguíneos y nervios. 4.1. TEJIDO CONECTIVO La fascia es una capa o lámina de tejido conectivo que sostiene y rodea los músculos. Se divide en 2 capas: o Fascia superficial: separa el músculo de la piel, proveyendo una vía de ingreso y egreso de nervios, vasos sanguíneos y linfáticos. Tiene tejido adiposo que almacena la mayor parte de triglicéridos del cuerpo y actúa como aislante, reduciendo la pérdida de calor, y protector contra traumatismos. o Fascia profunda: mantiene juntos a los músculos y tiene tres capas: ▪ Epimisio: dejado de la fascia superficial, envuelve el músculo en su totalidad. ▪ Perimisio: rodea grupos de fibras musculares formando los fascículos. ▪ Endomisio: tejido conectivo areolar que separa las fibras musculares de los fascículos. 30 El epimisio, perimisio y endomisio se continúan con el tejido conectivo que une el músculo esquelético al periostio del hueso u otro músculo. Las tres capas se pueden extender más allá de las fibras musculares para formar los tendones, de tejido conectivo denso y regular compuesto por fibras colágenas. Si los tendones son en forma de lámina ancha se denominan aponeurosis. Asimismo, los tendones están rodeados por unas cubiertas de tejido conectivo fibroso denominadas vainas tendinosas, las cuales forman una estructura denominada bolsa sinovial. Esta bolsa tiene una lámina interna o visceral, unida a la superficie del tendón, y una lámina externa o parietal, que se une al hueso. Entre ambas capas se forma una cavidad que contiene líquido sinovial. La finalidad de estas vainas tendinosas es reducir la fricción del deslizamiento. 4.2. IRRIGACIÓN E INERVACIÓN DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO Por lo general, una arteria y dos venas acompañan a cada nervio que inerva el músculo esquelético. Las neuronas que estimulan el músculo esquelético son las neuronas motoras somáticas o motoneuronas. Cada fibra de tejido muscular está en estrecho contacto con uno o varios capilares (vasos sanguíneos microscópicos). Estos capilares llevan oxígeno y nutrientes y eliminan calor y productos de desecho del metabolismo celular. 4.3. HISTOLOGÍA DE LA FIBRA MUSCULAR ESQUELÉTICA Las fibras musculares se originan durante el desarrollo embrionario a partir de la fusión de cientos de células mesodérmicas denominadas mioblastos, por lo que cada una tiene cientos de núcleos. Una vez concluye la fusión, la fibra muscular pierde la capacidad de realizar mitosis. Así, el número de miocitos se establece antes del nacimiento y la mayor parte de ellos duran toda la vida. Durante la infancia, la hormona del crecimiento (GH) y la testosterona facilitan el aumento de tamaño de las fibras: hipertrofia. Por otro lado, las células satélite pueden aumentar el número de fibras existentes en ciertas circunstancias: hiperplasia. 31 Las células satélite son mioblastos que se adhieren a la fibra muscular sin fusionarse, pero conservan la capacidad de fusionarse entre ellos o con fibras dañadas para regenerar la fibra muscular. No obstante, el número de células satélite no es lo suficientemente grande como para compensar pérdidas importantes de tejido, por lo que, en casos de lesión o degeneración, estas fibras son reemplazadas por tejido (conectivo) fibrosos cicatricial: fibrosis. > SARCOLEMA, TÚBULOS TRANSVERSOS Y SARCOPLASMA La membrana plasmática de las células musculares se denomina sarcolema. Este tiene invaginaciones que penetran desdela superficie hasta el centro de cada fibra llamadas túbulos transversos (túbulos T). El citoplasma de fibra muscular recibe el nombre de sarcoplasma, formado por glucógeno, utilizado para sintetizar ATP, y mioglobina, proteína exclusiva del músculo que transporta oxígeno. > MIOFIBRILLAS Y RETÍCULO SARCOPLASMÁTICO Las miofibrillas son los orgánulos contráctiles del músculo esquelético. Se extienden a lo largo de toda la fibra y le dan la apariencia estriada. Cada miofibrilla está rodeada por un sistema de sacos membranosos llenos de líquido denominado retículo sarcoplasmático (RS), el cual almacena iones Ca2+ cuando el músculo está relajado. El RS tiene sacos terminales dilatados denominados cisternas terminales, las cuales drenan en los túbulos T. La unión de un túbulo T y dos cisternas terminales ubicadas en cada una de sus caras es una tríada. > FILAMENTOS Y SARCÓMERO Dentro de las miofibrillas encontramos los filamentos, que se dividen en gruesos y finos. Estos no se extienden a lo largo de toda la fibra muscular, sino que se organizan en sarcómeros: las unidades funcionales básicas de una miofibrilla. Estos están separados por las líneas Z: regiones estrechas de material proteico denso en forma de placa. 32 Los filamentos se sitúan siguiendo un patrón de superposición, que da origen a zonas y bandas: o Banda A: porción central y más oscura del sarcómero. Contiene toda la longitud de los filamentos gruesos y parte de los finos en los extremos, en la zona de superposición. o Banda I: área clara y de menor densidad con la porción restante de filamentos finos, sin gruesos. o Línea o disco Z: pasa por el centro de la banda I. o Banda H: el centro de cada banda A, contiene solo filamentos gruesos. o Línea M: proteínas de sostén donde se anclan los filamentos gruesos en el centro de cada zona H. 4.4. PROTEÍNAS MUSCULARES > PROTEÍNAS CONTRÁCTILES Generan fuerza durante la contracción: o Miosina: actúa como proteína motora en todos los tipos de tejido muscular. Ejerce tracción sobre la actina para generar el movimiento convirtiendo energía química (ATP) en mecánica. Tiene forma de dos palos de golf enrollados entre sí, con la cola apuntando hacia la línea M. En los extremos tiene las cabezas, que se extienden hacia alguno de los seis filamentos finos. o Actina: forma los filamentos finos, que se anclan a los discos Z. Las moléculas individuales se combinan entre sí, y es el filamento móvil durante la contracción. 33 > PROTEÍNAS REGULADORAS Forman parte del filamento fino y contribuyen a activar y desactivar el proceso contráctil. La tropomiosina tapa los puntos de unión de la actina durante la relajación muscular, y la troponina sujeta la tropomiosina. > PROTEÍNAS ESTRUCTURALES Mantienen los filamentos gruesos y finos alineados contribuyendo a la estabilidad, elasticidad y extensibilidad. Unen las miofibrillas al sarcolema y a la matriz extracelular. Son: o Titina: conecta el disco Z con la línea M, dando estabilidad al filamento grueso. o Miomesina: forma las líneas M, conecta filamentos gruesos. o Nebulina: envuelve los filamentos finos y los ancla a los discos Z, permitiendo q estén cerca de los filamentos gruesos. o Distrofina: une los filamentos finos a las proteínas integrales de membrana del sarcolema. Refuerza el sarcolema y ayuda a transmitir la tensión hacia los tendones. 4.5. CONTRACCIÓN Y RELAJACIÓN DE LAS FIBRAS MUSCULARES ESQUELÉTICAS > MECANISMO DE DESLIZAMIENTO DE LOS FILAMETNOS El músculo esquelético se acorta durante la contracción por el deslizamiento de los filamentos entre sí: 1. Las cabezas de miosina se adhieren y avanzan por los filamentos finos, provocando que estos se muevan hacia la línea M hasta encontrarse en el centro del sarcómero. 2. El deslizamiento de los filamentos finos provoca el acercamiento de los discos Z, acortando el sarcómero. 3. El acortamiento de todos los sarcómeros provoca el acortamiento de la fibra muscular. 34 > CICLO CONTRÁCTIL 0. Llega el estímulo y el RS libera iones Ca2+ hacia el citosol (sarcoplasma). Allí se unen a la troponina, que se separa de la tropomiosina, lo que da origen al deslizamiento de los filamentos. 1. Hidrólisis del ATP: la cabeza de miosina posee un sitio de unión a ATP y una enzima ATPasa que hidroliza ATP en ADP y un grupo fosfato. Esta acción energiza la cabeza de miosina, que se reorienta adquiriendo una posición inclinada. 2. Unión de la miosina a la actina formando puentes cruzados: solo una de las dos cabezas de la miosina energizada se une al punto de unión de la actina (puente cruzado) y libera el grupo P. 3. Fase de deslizamiento (golpe de fuerza): la cabeza de miosina gira y se levanta más respecto al filamento grueso, lo que genera una fuerza que tracciona el filamento delgado hacia el centro del sarcómero. Una vez producido el deslizamiento se libera el ADP de la cabeza de miosina. 4. Separación de la miosina de la actina: después del deslizamiento la cabeza de miosina permanece unida a la actina hasta que se acopla otro ATP, lo que provoca la separación del puente cruzado. > ACOPLAMIENTO-EXCITACIÓN-CONTRACCIÓN / BOMBAS Ca2+-ATPasa El incremento de [Ca2+] en el sarcoplasma desencadena la contracción muscular y una bajada la detiene: 1. La propagación del potencial de acción por el sarcolema y los túbulos T provoca la apertura de los canales de liberación de Ca2+ del RS (donde el Ca2+ está almacenado por la calsecuestrina). 2. Cuando se abren los canales, el Ca2+ fluye por difusión simple hacia el citosol que rodea los filamentos finos y gruesos, aumentando la [Ca2+] en el compartimento. 3. Los iones Ca2+ liberados se combinan con la troponina. 4. Los complejos troponina-tropomiosina se desplazan de los lugares de unión con la actina. 5. La liberación de los sitios de unión hace que se unan las cabezas de miosina para formar puentes cruzados, iniciando el ciclo contráctil: acoplamiento-excitación-contracción. 6. La membrana del RS posee bombas Ca2+-ATPasa de transporte activo que utilizan ATP para transportar constantemente Ca2+ citosólico hacia el RS. El Ca2+ fluye hacia el citosol más rápido de lo que es transportado en sentido inverso por las bombas. 7. Cuando cesa el potencial de acción se cierran los canales de Ca2+, disminuyendo rápidamente su concentración en el citosol (es 10 000 veces mayor en RS que en citosol en una fibra relajada). 8. En el RS, la calsecuestrina, una proteína fijadora de Ca2+, se une al ion para permitir la entrada y almacenamiento de mayores cantidades de Ca2+. 9. La caída de [Ca2+] citosólica hace que los complejos troponina-tropomiosina cubran los puntos de unión de la actina, relajando la fibra. 35 4.6. UNIÓN/PLACA NEUROMUSCULAR (UNM/PNM) Las neuronas que estimulan la contracción de las fibras musculares esqueléticas son las neuronas motoras somáticas o motoneuronas, cada una con un axón fino y largo. La contracción se produce en respuesta a la prolongación de uno o más potenciales de acción a lo largo del sarcolema y los túbulos T de las fibras musculares. Este potencial de acción tiene su origen en la UNM, que es la sinapsis entre una motoneurona y una fibra muscular esquelética. > SINAPSIS La sinapsis es la región donde se comunican dos neuronas o una neurona con una célula diana. La célula presináptica y la postsináptica están separadas por el espacio sináptico, que contiene líquido rico en Na+, y se comunican mediante la liberación de sustancias químicas denominadas neurotransmisores. En la UNM, el extremo o terminal axónico de la motoneurona se divide en un racimo de botones sinápticos. Dentro de cada uno y suspendidas en el citosol se encuentran las vesículas sinápticas: sacos recubiertos por una membrana que contienen miles de moléculas del neurotransmisor acetilcolina (ACh). La región del sarcolema opuesta a los botones sinápticos es la placa motora terminal: la porción de la fibra muscular que participa en la UNM. Cada una tiene 30-40 millones de receptores colinérgicos (de ACh): proteínas integrales de membrana que se unen específicamente a la ACh. 36 > POTENCIAL DE ACCIÓN NEURONAL El impulso nervioso (potencial de acción neuronal) induce un potencial de acción muscular: 1. Liberación de acetilcolina: la llegada del impulso nervioso provoca la exocitosis de muchas de las vesículas de los botones sinápticos axonales. Estas se fusionan con la membrana plasmática neuronal y liberan ACh a la hendidura sináptica, la cual se difunde a través del espacio sináptico. 2. Activación de los receptores de ACh: la unión de 2ACh al receptor de la placa motora abre un canal por el que fluyen pequeños cationes, especialmente Na+, a través de la membrana. 3. Producción del potencial de acción muscular: la entrada de Na+ carga positivamente el interior de la fibra muscular. Este cambio del potencial de membrana desencadena el potencial de acción muscular que se propaga a lo largo del sarcolema hacia los túbulos T. Esto activa la liberación de Ca2+ del RS al sarcoplasma, provocando la contracción de la fibra. 4. Terminación de la actividad de ACh: el efecto de la unión de la ACh dura poco tiempo ya que la enzima acetilcolinesterasa (AChE) degrada la ACh del espacio sináptico con rapidez. Si otro impulso libera más ACh, se repiten los pasos 2 y 3. Cada fibra tiene una única UNM y se suele situar en su centro para que su contracción sea simultánea. Cuando los potenciales de acción de la motoneurona cesan, también lo hace la liberación de ACh lo que, junto con la acción de la AChE, detiene los potenciales de acción y cierra los canales de Ca2+. 37 4.7. CONTROL DE LA TENSIÓN MUSCULAR La fuerza o tensión que una sola fibra muscular puede producir depende de: o Frecuencia de estimulación: nº impulsos/segundo. o Nivel de extensión previa a la contracción (+extensión = +contracción). o Disponibilidad de oxígeno y nutrientes. o Número y tamaño de las fibras que se contraen simultáneamente. > UNIDADES MOTORAS Una unidad motora es la unión de una motoneurona somática y todas las fibras musculares que estimula. Las fibras musculares de una unidad motora se contraen al mismo tiempo y están repartidas por todo el músculo en lugar de agrupadas. > CONTRACCIÓN DE LA UNIDAD MOTORA Cuando una fibra muscular recibe suficiente estimulación para contraerse, pierde su excitabilidad durante un cierto periodo de tiempo, denominado periodo refractario. Este es característico de todas las células musculares y motoras y varía según el músculo (ME≈5ms / MC≈300ms). Hay varios tipos: o Periodo refractario absoluto (PRA): ningún estímulo produce respuesta. o Periodo refractario relativo (PRR): solo un estímulo muy intenso produce una respuesta. o Periodo de excitabilidad supranormal (PESN): un estímulo muy débil puede producir una respuesta. 38 > TONO MUSCULAR El tono muscular es la tensión presente por contracciones débiles e involuntarias de las UM, que se activan e inactivan siguiendo un patrón constante. Este mantiene los músculos esqueléticos firmes, pero no produce suficiente fuerza como para realizar un movimiento. Algunos ejemplos son los músculos de la nuca, los tejidos musculares lisos del tubo digestivo o las paredes de los vasos sanguíneos. Si se dañan las motoneuronas el músculo pierde el tono muscular y se vuelve flácido. > CONTRACCIONES ISOTÓNICAS E ISOMÉTIRCAS Una contracción es isotónica cuando la tensión desarrollada por el músculo permanece casi constante mientras este modifica su longitud. Se denomina concéntrica si el músculo se acorta para producir el movimiento, y excéntrica si su longitud aumenta durante la contracción (aguantar una carga). Una contracción es isométrica cuando la tensión generada no es suficiente para superar la resistencia del objeto a moverse, y entonces el músculo no cambia de longitud (sostener objetos en posición fija). 39 5. TEJIDO MUSCULAR CARDÍACO Es el tejido principal de la pared cardíaca. Entre las capas de las fibras musculares cardíacas se ubican láminas de tejido conectivo que dan paso a vasos sanguíneos, nervios y el sistema de conducción del corazón (no hay fascia que forme tendones). Si bien sus fibras tienen la misma estructura de actina y miosina, así como de bandas, se diferencia de los otros tejidos musculares por poseer discos intercalares. Estos son engrosamientos irregulares y transversales del sarcolema que conectan entre sí los extremos de las fibras. Los discos intercalares contienen desmosomas, que mantienen las fibras unidas, y uniones en hendidura o comunicantes (gap), que permiten que los potenciales de acción se propaguen de una fibra a otra. En respuesta a un potencial de acción, el tejido muscular cardíaco permanece contraído por un periodo entre 10-15 veces mayor que el esquelético. Esto se debe a un influjo prolongado de Ca2+ hacia el sarcoplasma desde el RS y también desde el líquido intersticial, y porque los canales de entrada del Ca2+ permanece abiertos un mayor período de tiempo. La diferencia fisiológica entre ambos tejidos musculares estriados es que el cardíaco tiene una actividad involuntaria rítmica y continua, estimulada por sus propias fibras musculares autoexcitables. Las mitocondrias de las fibras miocárdicas son más abundantes y de mayor tamaño respecto a las de las fibras esqueléticas. Esto significa que el músculo cardíaco depende de la respiración celular aeróbica para generar ATP, necesitando un aporte constante de oxígeno (falta de O2 → infarto agudo de miocardio). 6. TEJIDO MUSCULAR LISO Se activa de forma involuntaria y se divide en visceral y multiunitario. 6.1. TEJIDO MUSCULAR LISO VISCERAL Posee automatismo (es autoexcitable) y uniones gap entre las fibras que forman una red de propagación del potencial de acción: el estímulo de una fibra se transmite a las vecinas, que entonces se contraen de manera simultánea, como una sola unidad. Se encuentra en la piel y de forma tubular en las paredes de arterias, venas y órgano huecos (estómago, intestino, útero y vejiga). 6.2. TEJIDO MUSCULAR LISO MULTIUNITARIO Constituido por fibras individuales, cada una con su propia neurona terminal y escasas uniones en hendidura (gap) con las fibras vecinas. Si bien la estimulación de una fibra provoca la contracción de las adyacentes, se contraen independientemente. Se encuentra en las paredes de grandes arterias, en vías aéreas, músculos piloerectores, músculos del iris y en los cuerpos ciliares que ajustan el foco del cristalino en el ojo. 40 6.3. HISTOLOGÍA DEL MÚSCULO LISO La fibra muscular lisa es gruesa en el centro y se afina hacia los extremos. Posee un único núcleo ovalado en su centro y tiene un sarcoplasma con filamentos gruesos y finos, los cuales no se disponen en sarcómeros ni tienen las mismas proteínas reguladoras que los estriados. Los filamentos delgados se unen a los cuerpos densos, funcionalmente similares a los discos Z de las fibras estriadas. Además, la fibra lisa tiene filamentos intermedios, los cuales no tienen un patrón particular ni presentan estriaciones y van de un cuerpo denso a otro. Estas fibras carecen de sistema tubular transverso y poseen solo una pequeña cantidad de RS para almacenar Ca2+, además de invaginaciones de la membrana plasmática, denominadas cavéolas, que contienen Ca2+ extracelular. 6.4. FISIOLOGÍA DEL MÚSCULO LISO El incremento de [Ca2+] citosólica inicia la contracción: los iones Ca2+ fluyen hacia el citosol de la fibra lisa desde el líquido intersticial por las cavéolas y desde el RS. Estos tardan más en alcanzar los filamentos del centro de la fibra, por lo que se enlentece el proceso de contracción. La contracción de ML comienza más lentamente, dura más, y se puede contraer y estirar en mayor grado. 6.5. MECANISMOS QUE REGULAN LA CONTRACCIÓN Y LA RELAJACIÓN La calmodulina (CaM) es una proteína reguladora que se une al Ca2+ citosólico para activar la enzima cinasa de las cadenas livianas de miosina (MLCK). Esta enzima usa ATP para agregar un grupo P a una porción de la cabeza de miosina, haciendo que esta se una a la actina y provoque la contracción. La salida de Ca2+ de la fibra es lenta, lo que demora la relajación. Esta presencia prolongada de Ca2+ en el citosol es la causa del tono muscular del músculo liso. Las fibras musculares lisas están reguladas por estímulos del SNA, pero la acción hormonal o cambios en los niveles de pH, O2, CO2, Tª o [iónica] pueden alterar su contracción. Además, las fibras musculares lisas pueden extenderse sin perder su función contráctil (al estriarse desarrolla más tensión, pero esta desaparece al minuto): respuesta estrés-relajación. CONTRACCIÓN RELA