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FISIOLOGÍA TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA FISIOLOGÍA INTRODUCCIÓN La fisiología es la ciencia que estudia el funcionamiento del cuerpo humano, desde la célula hasta la interrelación de distintos órganos para mantener la homeostasis. La homeostasis es el mantenimiento de unas condiciones casi constantes en el medio interno, con el objetivo de que el cuerpo humano se mantenga en equilibrio. Para el mantenimiento de la homeostasis son fundamentales los sistemas de retroalimentación o feedback: - Retroalimentación negativa: es el mecanismo de control predominante. Cuando hay un aumento en la síntesis de un producto, este mismo producto inhibe a la enzima que lo produjo.
Retroalimentación positiva: el aumento en la síntesis de un producto estimula aún más su producción. Esto suele conducir a enfermedades, pero existen mecanismos de retroalimentación positiva fisiológicos, como el proceso de parto. MEMBRANA CELULAR La membrana celular está compuesta en un 55% por proteínas, aunque también presenta lípidos (bicapa lipídica) y glúcidos. Tiene varias funciones, siendo las fundamentales el paso selectivo de sustancias a la célula, y la separación del LIC y el LEC. Las sustancias polares son hidrófilas y atraviesan mal la membrana, mientras que las moléculas apolares son hidrófobas y liposolubles, así que atraviesan bien la membrana.
El transporte a través de la membrana plasmática puede ser: - Transporte pasivo: se hace a favor de gradiente, por lo que no existe un consumo de energía. Algunas formas de transporte pasivo son: o Difusión simple: sin proteínas de membrana. Factores que aumentan la difusión simple: liposolubilidad alta, gran gradiente de concentración, temperatura elevada y menor grosor de la membrana. Por ejemplo, gases. o Difusión a través de canales iónicos: es un subtipo de difusión facilitada. Utilizan proteínas que se abren o se cierran en función de cambios en el potencial de membrana o por la unión de un ligando. No son saturables. Estos canales son selectivos para un ion.
o Difusión facilitada a través de proteínas transportadoras: participan proteínas de membrana La velocidad de difusión es saturable. La glucosa, los aminoácidos y los nucleótidos pasan a través de difusión facilitada (son selectivos para cada molécula). o Osmosis: movimiento de agua. - Transporte activo: se hace en contra de gradiente, por lo que existe un consumo de energía. Está mediado por proteínas transportadoras. Tiene cinética saturable Las sustancias pueden ir hacia el mismo lado (cotransporte o simporte) o hacia lados opuestos (contratransporte o antiporte). o Transporte activo primario: consume una molécula de ATP. Por ejemplo, la bomba de Na+-K+ ATPasa.
Esta bomba condiciona el potencial de membrana en la mayor parte de células del organismo. o Transporte activo secundario: el canal no consume directamente ATP, sino que se aprovecha del gradiente electroquímico generado por un transportador activo primario. Por ejemplo, el cotransportador de Na+-glucosa utiliza el sodio lanzado al exterior por la bomba de sodiopotasio para introducir glucosa a la célula. GLUT Difusión facilitada por transportadores (transporte pasivo) Hematíes y BHE. GLUT 1 Independiente de insulina. Páncreas e hígado (sensores). GLUT 2 Independiente de insulina. Cerebro. Independiente de GLUT 3 insulina. Músculo, adipocitos, etc. GLUT 4 ÚNICO DEPENDIENTE DE INSULINA.
Enterocito (absorción GLUT 5 fructosa). Independiente de insulina. SGLT (enterocito y riñón) Simportadores acoplados al sodio (transporte activo secundario) SGLT1 Enterocito. SGLT2 Túbulo proximal de la nefrona. TEMA 2: POTENCIAL DE MEMBRANA Y POTENCIAL DE ACCIÓN POTENCIAL DE MEMBRANA Generado por distinta carga a lado y otro de la misma (interior – y exterior +). Algunas células (neuronas), en respuesta a estímulos, (mecánicos, químicos, eléctricos), cambian su permeabilidad (lo más importante para que un ion participe en el potencial de membrana) a determinados iones (cambios potencial membrana).
La potencial de membrana de reposo se mantiene por la bomba Na+/K+ ATPasa (salen 3 Na+ y entran 2 K+). De forma natural, hay canales de fuga del K+ (tienen tendencia a salir hacia donde hay menos), que hacen que aparezca un potencial de difusión que atrae los K+ dentro de la célula y consigue bloquear la salida de K+. Cuando el potencial de difusión se equilibra con el gradiente de difusión, este potencial se denomina potencial de Nerst. La permeabilidad de la membrana a un ion es lo que más determina su papel en el potencial de membrana. El K+ es el principal ion implicado en el potencial de membrana de reposo de una fibra nerviosa (-90mV).
POTENCIAL DE ACCIÓN DE LAS NEURONAS Cambios rápidos en potencial de membrana con capacidad de autopropagarse debidos a cambios en la permeabilidad (modificaciones de canales iónicos). Las neuronas tienen canales de Na+ voltaje dependientes (se abren a partir de un umbral), que hacen que el Na+ entre en la neurona a favor de gradiente, generando la despolarización. Tras la entrada de Na+, el canal se inactiva, produciendo el período refractario. También tienen canales de K+ voltaje dependientes, que tienen una apertura más lenta (se abren cuando los de Na+ se inactivan) y permiten la salida de K+ a favor de gradiente, generando la repolarización.
Cuando los canales se han inactivado, la bomba Na+/K+ ATPasa vuelve el potencial de membrana de reposo (vuelta al equilibrio). CLASIFICACIÓN DE LAS FIBRAS NERVIOSAS La mielina es producida por los oligodendrocitos en el SNC y por células de Shwann en el SNP. En las fibras mielínicas hay conducción saltatoria (de nódulo de Ranvier a nódulo de Ranvier), lo que aumenta la velocidad y disminuye el consume energético. Las neuronas mielínicas son menos frecuentes que las amielínicas. Las fibras nerviosas pueden ser: Tipo A: mielínicas de gran y pequeño tamaño. Las a-delta llevan el dolor rápido. Tipo B: mielínicas de menor tamaño y menor velocidad de conducción.
Tipo C: pequeñas fibras amielínicas. Llevan el dolor lento. TEMA 3: SINAPSIS SINAPSIS ELÉCTRICA Uniones comunicantes (uniones GAP: conexones) Bidireccionales No retraso sináptico Coordinación entre células: músculo liso unitario, músculo cardíaco RECEPTOR IONOTRÓPICO Canales de iones: entrada/salida de iones a favor de gradiente. Efecto rápido. Efecto no duradero. SINAPSIS QUÍMICA Neurotransmisores (liberados al espacio sináptico gracias a la entrada de Ca2+) Unidireccionales Retraso sináptico Especificidad: la mayoría de las sinapsis del SNC. RECEPTOR METABOTRÓPICO Receptores acoplados a sistemas de segundos mensajeros (proteína G) Efecto lento. Efecto duradero en el tiempo.
NEUROTRANSMISORES (su acción excitadora/inhibidora depende de la función del receptor post-sináptico) Características: Sintetizado neurona presináptica. Ser almacenado (NO lo cumple) Liberado en respuesta a PA. Activar receptores postsinápticos. Mecanismo bioquímico para finalizar su acción ACCIÓN RÁPIDA Y MOLECULA PEQUEÑA: NA, ACh, ACCIÓN LENTA (neuropéptidos): betaendorfina, serotonina, glutamato, DA, Adr oxitocina, VIP factores tróficos/ crecimiento Actúan a través de receptores ionotrópicos. Se sintetizan en el terminal presináptico. Se almacenan en vesículas que se van a reutilizar. Actúan a través de receptores metabotrópicos. Se sintetizan en el soma.
Sus vesículas no se reutilizarán. TEMA 4: FISIOLOGÍA DEL MÚSCULO MÚSCULO ESQUELÉTICO El músculo está formado por fascículos, que a su vez están formados por fibras musculares. Cada fibra es una célula, y dentro de ella están las miofibrillas. Si miramos las miofibrillas en un microscopio electrónico, se ven los filamentos de actina y de miosina formando sarcómeros. El endomisio recubre las fibras musculares, el perimisio recubre los fascículos y el epimisio el músculo esquelético. La unidad motora es el conjunto de fibras motoras que son inervadas por la misma motoneurona.
Estas fibras musculares se pueden dividir en: Fibras rojas o tipo I Trabajos aeróbicos Pequeñas Vascularización extensa Gran número de mitocondras Mayor número de mioglobina Buena resistencia a la fatiga (maratonianos) Contracción lenta Fibras blancas o tipo II Trabajos anaeróbicos Grandes Vascularizacion menos desarrollada Gran número de enzimas glucolíticas Menos cantidad de mioglobina Poca resistencia a la fatiga (sprinters) Contracción rápida Mecanismo de la contracción muscular: 1) La Ach secretada por la motoneurona se une a canales Na+ ligando dependientes de la célula muscular, generando la entrada de Na+ a favor de gradiente, despolarizando la célula y generando un cambio en el potencial de membrana de la fibra muscular.
Se produce un potencial de acción, generando la apertura de canales de Na+ voltaje dependientes. 2) El potencial de acción viaja a través del sarcoplasma, entrando por los túbulos T (permiten que el potencial de acción viaje en profundidad) y contactando con el retículo sarcoplásmico. 3) Existe un cambio conformacional en el canal receptor de rianodina, que permite la salida del calcio contenido en el retículo sarcoplásmico al citoplasma. 4) El calcio se une a la troponina C e induce un cambio conformacional en la tropomiosina, que deja libre los sitios de unión de la actina. 5) Se forma un enlace fuerte entre la actina y la miosina.
La actina desliza sobre la miosina produciendo la contracción (“golpe de remo”) sin gasto de ATP. El ATP es necesario para la relajación muscular, permitiendo la separación entre actina y miosina (es como una trampa para osos; por eso hay rigor mortis). 6) Ca2+ es recaptado por el retículo sarcoplásmico. 7) La tropomiosina bloquea el sitio de unión de la actina-miosina. En comparación con el el neuronal, el potencial de acción muscular tiene una duración mayor, su velocidad de conducción es más lenta y penetra en produndidad de la célula muscular a través de los túbulos T.
Fuentes de energía para la contracción Fuente Permite mantener contracción durante ATP almacenado 1-2s Fosfocreatina del músculo (regenera ATP a partir de ADP, generando Creatina que se degrada a Creatinina) 5-8s Glicólisis anaeróbica 1 min Metabolismo oxidativo Horas Músculo liso Se diferencia del músculo estriado en que: - Disposición irregular de los miofilamentos: no hay sarcómeros. Hay cuerpos densos en lugar de discos Z. - Tiene un retículo sarcoplásmico menos desarrollado y no hay túbulos T (hay caveolas). El Ca2+ viene del exterior. - Puentes cruzados en disposición lateropolar. - No hay troponina C ni tropomiosina. El calcio se une a la calmodulina, que activa la miosina quinasa.
La miosina quinasa fosforila a la miosina, lo que permite la unión actina-miosina. Para que actina y miosina se separen, se requiere la defosforilación de la miosina mediante la miosina fosfatasa. - La contracción es más fuerte, lenta, prolongada y con menor gasto de ATP (se contrae menos porque es más lenta y necesita menos energía) (MIR) (mecanismo de cerrojo). - Potencial de acción: potencial de membrana de reposo -60mV (MENOS NEGATIVO), despolarización dependiente de canales de Ca2+ (el mismo que produce la contracción), con morfología de espiga o meseta.
- Ondas lentas: oscilaciones del potencial de membrana en REPOSO, dependientes del Na+, marcan el ritmo de base del aparato GI, si llegan al umbral pueden general potenciales en espiga (potenciales de acción dependientes de Ca2+ a través de canales lentos). La duración de los potenciales en espiga de las células musculares lisas suele ser mayor que en los potenciales de acción de las neuronas. TEMA 5. FISIOLOGÍA DEL MÚSCULO CARDIACO Hay dos tipos de fibras cardiacas: las fibras de trabajo (miocardiocitos ventriculares y auriculares) o de respuesta rápida (para la contracción), y las fibras automáticas o de respuesta lenta (capaces de generar el impulso).
El músculo cardíaco es un músculo estriado (túbulos T, tropomiosina-actina-miosina) con particularidades: Organización sincitial: uniones GAP que permiten sinapsis eléctrica entre fibras musculares cardíaca. Retículo sarcoplásmico menos desarrollado: gran parte del Ca2+ viene del exterior (aunque también del retículo). Potencial de acción tarda más en completarse. CÉLULAS DE TRABAJO Las células de trabajo tienen un potencial de membrana de -90 mV. El proceso de contracción sigue las siguientes fases: - Fase 0: tras la despolarización de la membrana, entra Na+ a través de canales rápidos de Na+ dependientes de voltaje.
El potencial de acción aumenta a +20 mV - Fase 1: pequeña salida de K+. - Fase 2: fase de meseta. Entra Ca2+ por canales de Ca2+ lentos y se produce la contracción - Fase 3: salida de K+ y baja el potencial de membrana - Fase 4: restauración del potencial de membrana (bomba Na+/K+/ATPasa). Asi pues, hay menor velocidad de conducción (potencial de acción más prolongado en comparación a una neurona) y el periodo refractario mayor. CÉLULAS DE EXCITACIÓN CONDUCCIÓN (automáticas) (NODO SINUSAL Y NODO AV) Su potencial de membrana en reposo es de -55 mV (a este voltaje los canales rápidos de Na+ están inactivados no pueden iniciar el potencial de acción).
La diferencia con las células de trabajo es que la membrana de las células automáticas tiene una permeabilidad aumentada al Na+ y Ca2+ (entrada) en reposo mediante corrientes If e Icat. Las fases son: - Fase 0 (despolarización): entra Ca2+ a través de canales lentos. DESPOLARIZACIÓN DEPENDE DE CANALES DE CA2+. - Fase 3: sale potasio, poniendo final al potencial de acción. - Fase 4 (inestable): las corrientes If y Icat aumentan positivizan el potencial de membrana. Hay un fenómeno de autoexcitabilidad, por lo que pueden actuar como marcapasos.
Miocardiocito trabajo Miocardiocito conducción Potencial membrana -90 mV -55 mV Fase 0 potencial ENTRADA DE SODIO POR CANALES RÁPIDOS ENTRADA DE CALCIO POR CANALES LENTOS Fase 4 potencial Estable Inestable (autoexcitabilidad por corrientes If e Icat) Ciclo cardiaco - Fase de contracción isovolumétrica: el ventrículo se empieza a contraer, pero las válvulas AV y las sigmoideas están cerradas, por lo que aumenta la presión, pero no el volumen - Eyección ventricular: las válvulas sigmoideas se abren y se expulsa el contenido ventricular (fase rápida y lenta).
Tras ello, las válvulas sigmoideas se cierran (segundo ruido cardiaco) - Relajación isovolumétrica: el ventrículo se empieza a relajar, pero las válvulas están cerradas por lo que no cambia el volumen. Tras terminar esta fase, las válvulas AV se abren y comienza de nuevo el ciclo. - Llenado ventricular rápido: 70% del llenado ventricular. Ocurre cuando la presión en las aurículas es mayor que en los ventrículos, con el permiso de las válvulas auriculoventriculares - Llenado ventricular lento: 30% del llenado ventricular. - Contracción auricular.
Gasto cardiaco GC = FC x VOLUMEN SISTÓLICO El volumen sistólico depende de tres componentes: - Precarga: es el volumen telediastólico, y depende de la volemia total, el retorno venoso, la función auricular, distensibilidad ventricular, etc. La ley de Frank-Starling explica cómo la precarga es directamente proporcional al VS. - Postcarga: es la tensión de la pared de los vasos. Se basa en la ley de Laplace, que explica que la postcarga es directamente proporcional al radio del vaso, pero inversamente proporcional al grosor. A mayor postcarga, menor VS. - Inotropismo (contractilidad): mayor fuerza contráctil a igual precarga. Depende de la acción de catecolaminas a través del SNSimpático.
TEMA 6. FISIOLOGÍA DEL SISTEMA CIRCULATORIO EL PRINCIPAL DETERMINANTE DE LA RESISTENCIA ES EL DIÁMETRO DEL VASO. Las resistencias vasculares periféricas van disminuyendo a medida que nos alejemos de la aorta (suma de diámetros es mayor que el diámetro de la aorta). Presión arterial La presión arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida por la sangre contra las paredes vasculares. Puede ser presión arterial sistólica, que es la presión del vaso durante la sístole, o presión arterial diastólica, que es la presión del vaso en reposo. La presión arterial media está más influenciada por la PAD que por la PAS, y se calcula como 2/3 PAD + 1/3 PAS.
La presión de pulso o presión arterial diferencial es la diferencia entre la PAS – PAD: - La onda de presión de pulso es más rápida conforme nos acercamos a ramas más terminales, debido a que el calibre de los vasos y su distensibilidad es menor - La velocidad de la sangre disminuye En los ancianos, debido a que los grandes vasos pierden elementos elásticos, son menos distensibles y aumenta la PAS. Por otro lado, los pequeños vasos también se dañan, disminuyendo el retorno venoso, y disminuye la PAD. Por esa razón la presión diferencial es alta en ancianos.
El aumento del volumen sistólico (precarga y contractilidad) produce un aumento de la presión diferencial, mientras que el aumento de la postcarga (aumento de las RVP) disminuye la presión diferencial. Regulación del flujo sanguíneo Tiene dos tipos de control: - Control local: Corto plazo (adaptación rápida): hay varias teorías. La teoría vasodilatadora (mecanismo metabólico) defiende que, a nivel local, cuando hay hipoxia se secretan vasodilatadores (adenosina, CO2). La teoría miogénica quiere decir que cuando hay un aumento en la presión del vaso, se distiende un poco la muscular, y para evitar que se distienda demasiado, se contrae (estiramiento causa constricción).
La teoría del factor relajante derivado del endotelio (factores endoteliales) defiende que cuando aumenta el flujo, aumenta la secreción de NO, produciendo dilatación a nivel local. Largo plazo (lento): factores angiogénicos (VEFG, factor de crecimiento de fibroblastos, etc.) - Control humoral: Sustancias VC: adrenalina, noradrenalina, endotelina, Angiotensina-II, vasopresina (ADH) Sustancias VD: bradicinina, histamina VASOCONSTRICTORES VASODILATADORES Endotelina Óxido nítrico Noradrenalina Bradicinina Adrenalina Histamina Angiotensina II Péptido intestinal vasoactivo Vasopresina (ADH) Prostaciclinas Serotonina TEMA 8.
FISIOLOGÍA DE LA SANGRE RUTAS METABÓLICAS DEL HEMATIE Su fuente es la glucosa, que puede utilizar en: - Glicolisis anaerobica: obtiene ATP y 2,3-difosfoglicerato. - Via de las pentosasas fosfato: de NADP a NADPH mediante la Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, que regenera el glutation oxidado a glutation reducido, utilizado para evitar la oxidación de los grupos sulfhidrilo de la hemoglobina (protegiendo de la agresión oxidativa). METABOLISMO DEL HIERRO 1) Ingestión 10/30 mg día, 1 mg se absorbe (10%) = 1 mg se pierde. 2) Conversión de hierro en forma ferrosa por el HCl.
3) Absorción duodeno y yeyuno proximal-medio en forma ferrosa (facilitada por ácido gástrico y reducida por fitatos y cereales; se absorbe mejor en forma hémica que en elemental). 4) Transporte asociado a transferrina. 5) Llegada a médula ósea. 6) Almacén hepático en forma de ferritina.
7) Si hay mucho hierro se sintetiza la hepcidina en el hígado, lo que bloquea la absorción intestinal de hierro (también reactante de fase aguda, en inflamaciones crónicas: base de la anemia por trastornos crónicos), HEMOSTASIA - - Primaria: vasoconstricción, adhesión plaquetaria (unión plaquetas y endotelio: unión del Factor Von Willebrand del endotelio a GPIb de la plaqueta), activación plaquetaria, agregación plaquetaria (unión entre plaquetas: puentes entre GP IIb/IIIa de las plaquetas y fibrinógeno). Secundaria (coagulación): activación de factores de la coagulación (todos de síntesis hepática menos el VIII, que es hepática + endotelial) hasta dar lugar a la fibrina.
o Vía intrínseca: XII, XI, IX, VIII o Vía SIETextrínseca: III, VII o Vía común: X y V. Factores Vit K dependientes: II, VII, IX, X, proteínas C y S. Se necesita calcio en todos los pasos de la coagulación excepto los 2 primeros pasos de la vía intrínseca. Déficit factor XIII: retraso caída cordón umbilical. SISTEMA ANTICOAGULANTE (suelen ser sustancias vasodilatadoras) Endotelio vascular: Trombomodulina, Prostaciclinas, Heparán sulfato, óxido nítrico. Antitrombina: inactiva trombina, IX, X, XI, y XI. Potenciado por heparina. Proteína C y S: inactiva factor V y VIII TEMA 14.
FISIOLOGÍA DE LA REPRODUCCIÓN MASCULINO Células de Sertoli (soporte, protección y nutrición) : responden a FSH regulando la espermatogénesis y producen inhibina (inhibidor sobre FSH). En su base hay uniones estrechas que conforman barrera hematotesticular. Espermatogonias: mantienen constante el pool de espermatozoides. Células de Leydig: responden a LH para formar testosterona. Espermatozoides totales: mínimo 4% de formas normales. FEMENINO Pulso lento GnRH: FSH (2 picos): o o Ovario: crecimiento cohorte folicular primario, que producen estrógenos.
La FSH disminuye por feedback negativo, lo que produce selección de 1 solo folículo, que eleva por si solo las cifras de estrógenos producidos por la granulosa (que convierte andrógenos a estrógenos mediante la aromatasa). Endometrio: aumento tamaño endometrio (fase proliferativa). Pulso rápido GnRH: LH (1 pico necesario para ovulación): o Ovario: producción de andrógenos por la Teca. El pico de LH produce la ovulación. El cuerpo lúteo que queda después de la ovulación es estimulado por la LH, lo que produce progesterona (importante) y estrógenos y un feedback negativo sobre la LH. Esto produce atresia del cuerpo lúteo y disminución cifras de progesterona y estrógenos.
o Endometrio: preparación del endometrio para posible embarazo (fase secretora). En menopausa: estrógenos bajos (porque no hay reserva folicular) y aumento cifras FSH. SUSTANCIAS ANOREXÍGENAS SUSTANCIAS OREXÍGENAS Hormona estimuladora de los melanocitos Neuropéptido Y Transcrito relacionado con la cocaína y anfetamina (CART) Proteína relacionada con el agutí Leptina Ghrelina Insulina Cortisol Colecistoquinina Endocanabinoides Péptido parecido al glucagón (GLP) PERFUSIÓN PULMONAR Zona 1 Presión alveolar > Presión arterial: no hay flujo sanguíneo (patológico) Zona 2 Presión arterial > Presión alveolar solo en sístole: flujo intermitente (sistólico). Predomina en ápex.
Zona 3 Presión arterial > Presión alveolar en todo momento: flujo continuo. Predomina en bases en bipedestación (en decúbito supino en todo el pulmón).