Componentes Bioquímicos del Cuerpo Humano: El Agua - Módulo I PDF

Módulo I Componentes bioquímicos del cuerpo humano: el agua Dra. Beatriz Ibarra Mendoza Mazatlán, Sinaloa; Agosto 2024 Objetivos del módulo: a) Relevancia fisiológica del agua en el cuerpo humano. b) Mecanismos de regulación del equilibrio osmótico. c) Patologías relacionadas con el agua y sus proc...

Módulo I Componentes bioquímicos del cuerpo humano: el agua Dra. Beatriz Ibarra Mendoza Mazatlán, Sinaloa; Agosto 2024 Objetivos del módulo: a) Relevancia fisiológica del agua en el cuerpo humano. b) Mecanismos de regulación del equilibrio osmótico. c) Patologías relacionadas con el agua y sus procesos fisiológicos. d) Regulación de la concentración de iones H+ (pH). ! Práctica 1: Determinación de pH en distintas matrices. El inicio Primeras formas de vida > 3000 millones de años Algunas propiedades fisicoquímicas de [posible] interés: 1 ) Una molécula polar 2) … Unida por puentes de H: Combinarse con otros compuestos polares. 3) … Por lo tanto se considera un solvente universal. Nota: sustancias hidrofóbicas, hidrofílicas. Generalidades  La homeostasis del agua: una regulación compleja Los requerimientos diarios de El agua agua varían de persona a consumida persona. Orina, sudor, heces fecales, respiración. El agua que El agua se pierde utilizada Algunos órganos tienen mayores requerimientos que otros. Cambios en actividad física, temperatura ambiental vs corporal, etc. Requerimientos celulares H2O : molécula de mayor relevancia. 60 - 90% de la masa total de la célula. ¿Relevancia? Interacción de macromoléculas de interés con el agua. Compartimientos de agua en la célula Relevante: ➔ Transporte de iones (electrolitos). L INT Líquido intersticial ➔ Diferentes tipos de permeabilidad. Líquido intracelular LIC LEC Líquido extracelular  El movimiento del agua entre el LIC y el LEC deriva de diferencias de osmolalidad Conceptos importantes a) Osmolalidad: concentración de solutos en un fluido evaluando el número de partículas por el peso del fluido. b) Presión osmótica: presión que se aplica a una solución para detener el flujo a través de una membrana semipermeable. c) Presión hidrostática: presión que ejerce un fluido en reposo. Relevancia clínica Una prueba de osmolalidad mide la cantidad de partículas disueltas en un fluido y puede reflejar la concentración de sustancias como sodio, potasio, urea, glucosa en sangre / orina. ¿Qué mide la osmolalidad sanguínea? Principalmente Na disuelto en suero. También glucosa, urea. ¿Qué mide la osmolalidad urinaria? Principalmente productos de desecho como urea y creatinina. El movimiento del agua entre el LIC y el LEC deriva de diferencias de osmolalidad El cambio en la concentración de iones osmóticamente activos genera un gradiente de presión osmótica = movimiento del agua.  ¿Qué pasa en las células ante los cambios abruptos de osmolalidad y volumen? Mecanismos protectores 2) Na+ Síntesis de sustancias osmóticamente activas Activación de la Aminoácidos, alcohol, Na+/K+ ATPasa sorbitol. Difusión de compuestos bioquímicos: bomba Na+/K+ ATPasa El sodio (Na+) es el principal soluto en el LEC. Cambios en su concentración promueven el movimiento del agua a través de la membrana celular. Fundamental para: Mantener equilibrio iónico. Mantener potencial eléctrico de membrana. Regular el equilibrio osmótico.  ¿Cómo se regula la bomba de Na+ y K+? Aldosterona Gradientes de concentración. Potencial de membrana. Disponibilidad de ATP. Señalización celular- Regulación hormonal (cambio de afinidad por el Na): Paratiroidea Vasopresina * Efectos a corto y largo plazo. (PTH)  Sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA) Regula la presión sanguínea, el volumen del LEC, el balance de sodio / potasio y la función renal. Renina Angiotensina Aldosterona Células yuxtaglomerulares Hígado. Glándulas suprarrenales. ¿Dónde? (riñón). Disminución de la presión Conversión mediada por Excreción mediada por ¿Cuándo? arterial y/o perfusión renal. renina. angiotensina II. Convertir angiotensinógeno I a Precursor de angiotensina II Reabsorción de Na+ y excreción Función de K+ en orina. Volumen del LEC angiotensina. (hormona vasoconstrictora). y tono vascular. SRAA Equilibrio hídrico Vasopresinas y acuaporinas Vasopresina Hormona antidiurética (ADH). Estímulo (osmorreceptores): detección de una disminución en el volumen sanguíneo !Vasopresina o incremento de solutos en sangre. Síntesis: hipotálamo. Regular la cantidad de agua excretada en la orina. ↑Vasopresina Receptores Actúa en riñones (⬆ reabsorción de V2 H2O). Conceptos de concentración de solutos Relevancia clínica Fundamento: la homeostasis hídrica en el cuerpo se regula mediante el aumento o disminución de la cantidad de agua excretada por la orina y la sed. Ya sea por disminución de Se inhibe la síntesis de agua o aumento de hormona antidiurética y partículas, el hipotálamo secreta hormona los riñones pierden más antidiurética. agua (orina diluida). Osmolalidad Osmolalidad ¿Qué son los electrolitos? Minerales presentes en la sangre y otros fluidos corporales. ➔ Tienen carga eléctrica. Ca2 Cl- Mg2 + + P3- K+ Na+ Trastornos electrolíticos No son una enfermedad en sí, son consecuencia de múltiples enfermedades. Composición de los fluidos corporales: Glucosa (⬆ LEC, Na+, Ca+, requiere insulina). K+, Mg+, Urea (LIC y LEC, HCO3-, PO4- difunde libremente). Cl- Proteínas intravasculares. LEC LIC Trastornos relacionados con agua y sodio Hiponatremia Hipernatremia < 135 mEq/L > 145 mEq/L Causas Consumo excesivo de agua. Pérdida excesiva de sodio. Deshidratación. Fármacos. Ingesta insuficiente de agua. Enfermedades renales, cardíacas, Pérdida excesiva de líquidos. hepáticas. Fármacos. SIADH. Consumo insuficiente de sodio. Trastornos relacionados con potasio Ø Valores séricos entre 3.5 y 5 mmol/L. Ø 98% se encuentra en el LIC. Ø Mecanismos de activación de tejidos excitables (músculo cardíaco, esquelético). Hipopotasemia Hiperpotasemia < 3.5 mEq/L > 5.0 mEq/L Causas Fármacos. Problemas renales. Vómitos / diarrea severos. Trastornos que liberen K+ en Consumo insuficiente. sangre. Diuréticos. Suplementación. Problemas de absorción intestinal. Fármacos. Trastornos de potasio Hipopotasemia Hiperpotasemia  Trastornos de calcio Principales funciones: contracción muscular, coagulación sanguínea, transmisión de señales nerviosas. Hipocalcemia Hipercalcemia < 2.1 mmol/L > 2.5 mmol/L Causas Enfermedad renal. Cáncer. Deficiencia de vitamina D. Enfermedad renal crónica. Trastornos de absorción intestinal. Consumo excesivo de Ca+. Fármacos. Inmovilización prolongada. Hipoparatiroidismo. Fármacos.  Equilibrio ácido-básico: regulación de la concentración de iones hidrógeno pH: logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno. pH de algunas sustancias: pH fisiológico Pulmones, eritrocitos y riñones Sistemas de regulación ácido-base 1. Sistemas de amortiguación química. (Acción inmediata) 2. Regulación a través de la respiración. (Acción intermedia) 3. Regulación a través de los riñones. (Acción tardía) Sistemas amortiguadores ácido-base (tampón fisiológico) Amortiguadores: primera línea de defensa antes los cambios de pH. Indispensables para mantener estable la [H+]. Sistema H2CO3-HCO3.. Bicarbonato acepta El ácido carbónico se disocia para H+ H+ hidrogeniones ceder H+ Sistemas amortiguadores intracelulares Los más importantes: proteínas y fosfatos. Sistemas amortiguadores ácido-base … del equilibrio ácido-básico (Dependen uno del otro para compensar cambios)  Control respiratorio (amortiguación mecánica) !‍ O2 CO2 ⬆CO2 y ⬆H+ = ⬆ pCO2 Hiperventilación # Centro respiratorio [H+] y CO2 ⬇CO2 y ⬇H+ = ⬇ pCO2 Hipoventilación Transporte de CO2: a) Torrente sanguíneo. b) Mediante una (Hb-CO2). c) HCO3 Transporte mediante Hb-CO2 Hb desoxigenada ↑ H+ Carbamino hemoglobina ↑ Acidez Hb libera O2 más fácilmente Eritrocitos con ↓ [O2] Transporte mediante bicarbonato Tejidos con ↑ [CO2] Anhidrasa carbónica En pulmón ↓[CO2] Regulación renal  Producción de H+ Células intercaladas tipo A → H+ ← K+ Anhidrasa carbónica + HPO4 ¿Qué se soluciona? + NH3  Reabsorción de HCO3 ¿Qué se soluciona? Plasma Secreción de HCO3 Cuando este equilibrio no funciona: Cetoacidosis diabética, ejercicio físico extremo Hipopotasemia, vómitos Enfermedad obstructiva crónica Hiperventilación de las vías respiratorias (actividad física (crisis asmática, hipoxia) Menos frecuente que la acidosis Sistemas de compensación Sistemas de compensación Relevancia clínica Gasometría Intercambio gaseoso en pulmones - Mide concentración de O2 y CO2 en sangre. - Acidez en sangre. - Enfermedades respiratorias 10,000 L de aire diariamente. y/o padecimientos que afecten Alveolos. a este sistema. Frecuencia respiratoria = pO2 y pCO2. - Estado de riñón. - Estado metabólico general del cuerpo. pH pCO2 Estímulo de la ventilación  Problemática: El agua como vector de enfermedades Ø 1/10 personas en el mundo no tienen acceso a una fuente de agua potable. Ø 800 M de personas, aproximadamente. Ø Desigualdades regionales (zonas rurales). Ø Acceso al agua y género. Ø ODS 6 de la ONU: Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos.