Tema 1. Els compartiments aquosos (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Estructura i Funció Cel·lular
Año del apunte 2017
Páginas 9
Fecha de subida 09/10/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Estructura i funció cel·lular Tema 1. Els compartiments aquosos 4 casos clínics - Dona, 80 anys, fractura fèmur, 2 dies sola - Home, 20 anys, politrauma, hemorràgia 1L - Dona, 20 anys, traumatisme cranial, edema - Dona, 30 anys, part eutòcic («normal») Què tenen en comú? La pèrdua o alteració de la distribució d’aigua.
Propietats de l’aigua - Molaritat molt elevada: 55,5 M. És una font pràcticament inesgotable de protons.
- Constant dielèctrica elevada, permet a les substàncies iòniques dissoldre’s produint espècies carregades. És un bon dissolvent. Permet contrarrestar l’atracció dels ions per la llei de Coulomb, els ions s’hidraten i per tant «retenen» aigua.
- Constant de dissociació molt petita, produeix una concentració de protons (participen a la major part de reaccions del metabolisme) extremadament petita però biològicament significativament.
L’aigua té propietats fisicoquímiques inusuals respecte molècules semblants. La molaritat de l’aigua és 400 vegades superiors al segon i tercer component del cos: K+ (0,15 M) i Na+ (0,14M).
L’aigua és una font inesgotable de protons malgrat tenir una constant de dissociació petita i és molt important biològicament per l’alta reactivitat dels protons.
Més enllà d’un solvent passiu, l’aigua és també un reactiu/producte que intervé/s’origina en reaccions bioquímiques.
Compartiments aquosos En l’aigua corporal hi ha dissoltes totes les substàncies que necessita i expulsa la cèl·lula, des de gasos i ions fins a hormones i proteïnes.
En un individu humà estàndard (70 kg) un 60% és aigua (42 L). En les dones la proporció és una mica més baixa, quedant-se en el 55% a causa del contingut adipós. També hi ha variacions del contingut d’aigua segons l’adipositat de les persones, també segons l’edat (nadons un 75-80%, adults 60%, ancians 50%). Els nadons proporcionalment tenen més extracel·lular (intersticial) fins aproximadament els 12 mesos. La major part dels teixits tenen una proporció d’aigua igual que la global (60-80%), excepte la sang (93%, molta més aigua ja que la major part és plasma), teixit adipós (10-15%) i ossi (20%) que en tenen molta menys que la resta de teixits.
Aigua: equilibri estacionari.
La cèl·lula és la unitat vital bàsica Tenim un sol compartiment aquós (medi intracel·lular o aquós), a banda del medi extracel·lular que també és aquós.
Els organismes unicel·lulars van evolucionar associant-se entre ells generant uns organismes que encara existeixen formant «cucs plans» i que tenen un espai intern (intracel·lular) totalment aïllat de l’espai extracel·lular. Aquestes cèl·lules a través de la difusió obtenen nutrients i eliminen substàncies del metabolisme.
Cada vegada això evoluciona més i tenim més capes de cèl·lules; això fa que la difusió entre les cèl·lules més internes es faci impossible i també l’eliminació dels productes del metabolisme. Això va fer necessari l’aparició d’un altre compartiment, una organització de cèl·lules que permetes el pas de substàncies entre aquest gran grup de cèl·lules (espai vascular o intravascular).
En els organismes pluricel·lulars hi trobem 2 compartiments: intracel·lular i extracel·lular. Dins del compartiment extracel·lular hi trobem l’espai vascular (vasos sanguinis) i el líquid intersticial (en contacte directe amb la cèl·lula), per tant si ho contem en general podrem dir que els organismes pluricel·lulars tenen 3 compartiments.
Del 60% que constitueix aigua de pes corporal d’un humà estàndard, el 40% el trobem dins de les cèl·lules i el 20% restant correspondria al líquid extracel·lular (5% plasma, 15% líquid intersticial).
Un 55% de l’aigua és troba intracel·lular (23L), i un 45% extracel·lular (19L) constituït per un 10% corresponent a la sang (5L, plasma 3L), 20% líquid intersticial, 15% os, connectiu i transcel·lular.
L’aigua es pot moure relativament fàcil entre el plasma i el líquid intersticial i per això a vegades s’exclou la part dels teixits i es parla de líquid extracel·lular funcional ja que és el que pot intercanviar aigua entre el plasma i el líquid intersticial.
2/3 és líquid intercel·lular i 1/3 és líquid extracel·lular funcional (25% plasma i 75% líquid intersticial).
El LEC funcional està disponible per intercanviar aigua amb el LIC. LEC funcional = LEC – aigua os i teixit connectiu, és a dir, a la pràctica el LEC funcional és el plasma + líquid intersticial.
Els líquids transcel·lulars tenen funcions molt especialitzades i es troben en espais/compartiments també especialitzats i relativament aïllats dels altres compartiments.
Qualsevol aigua que afegim a l’organisme, es distribuirà per l’organisme seguint aquestes proporcions.
Mesura dels compartiments aquosos - Principi de la dilució: volums de distribució de traçadors que és una substància que podem administrar al pacient, voluntari o un animal d’experimentació i que després podem detectar un cop s’ha distribuït pels espais dels quals volem saber el volum (volum= quantitat traçador/concentració traçador). Aquests traçadors no poden ser tòxics, han de tenir una ràpida distribució, homogènia i selectiva (que no s’acumuli a os, teixit adipós.. i que només vagi a aquells espais que volem mesurar). Tampoc pot tenir metabolisme ni excreció inicials perquè si es transforma en una altra substància no la podríem detectar. Ha de tenir alguna característica física o química que ens la permeti mesurar més fàcilment. Finalment, cal que no alteri la distribució dels fluids en els diferents compartiments.
La concentració és mols (quantitat de matèria) / volum. Si sabem la quantitat inicial que administrem i mesurem la concentració de plasma que obtenim, podem obtenir el volum de distribució del traçador que correspondrà al volum de l’espai que volem saber. Això seria així de fàcil si els traçadors fossin ideals però no és possible. La característica més fàcil de renunciar és la de que no és metabolitzi ni s’excreti, per tant al llarg del temps els traçadors si es metabolitzen disminueixen al llarg del temps i no els podem mesurar en temps 0. El que s’ha fet per poder trobar aquesta mesura és mesurar al llarg del temps, fer una regressió i una extrapolació per trobar el temps 0 que no és mesurable.
Diagnòstic clínic de la deshidratació Compartiments aquosos Líquid intracel·lular (LIC) és un espai virtual, és la suma dels petits líquids intracel·lulars dels milions de cèl·lules que hi ha en l’organisme humà. El principal ió en el LIC és el potassi, bastant per darrere hi trobem el magnesi i els principals anions són proteics. La major part de proteïnes es troben fosforilades.
Pel que fa al control del pH tenim els fosfats (pirofosfats, grups fosfats de proteïnes intracel·lulars).
Això contrasta amb el líquid extracel·lular (LEC) on el principal catió és el sodi, el segon és el calci.
El principal anió és el clorur, també hi ha fosfats. Pel que fa al control del pH és el tampó de diòxid de carboni/hidrogen carbonat i també per proteïnes. Això és comú entre els dos tipus de LEC.
En canvi, el líquid intersticial té baixa concentració de proteïnes mentre que en el plasma la concentració de proteïnes és major. L’espai intersticial és un espai virtual ( el líquid intersticial dels diferents òrgans no estan en contacte però els contem com a un quan fem els càlculs) mentre que el plasma és real, és un espai continu dins del sistema circulatori tancat.
Moviment d’aigua entre compartiments L’aigua, en els tres compartiments no s’hi troba de forma fixa. Hi ha un moviment continu d’aigua del líquid intracel·lular al intersticial i del intersticial al plasma (capil·lars).
Pel que fa a la composició, el plasma i el líquid intersticial són similars, amb l’excepció de les proteïnes molt més abundants en el plasma.
Per tant, malgrat que estan en íntim contacte i intercanvien substàncies, els líquids corporals són molt diferents. Aquest intercanvi implica l’existència d’uns mecanismes de transport.
Entre LEC i LIC hi trobem la membrana cel·lular. Hi ha dues vies diferents: - Via lípidica: difusió-osmosi de l’aigua a través dels lípids de la membrana a causa de la diferència de concentració entre la bicapa lipídica (gairebé 0) i fora de la membrana (55,5 M) és possible encara que poca la difusió a través dels lípids. L’altre fet que permet aquesta difusió és la extensa superfície que té la membrana. Aquesta via no és regulable i depèn de la superfície de la membrana.
- Canals d’aigua: aquaporines. Són proteïnes transportadores que creen porus de difusió a través dels quals es pot moure l’aigua entre el LEC i el LIC de manera bidireccional. El fet que es trobin a la membrana lipídica permet que es puguin regular aquests canals segons els gens expressats i la translocació de les proteïnes.
Entre els compartiments extracel·lulars (LEC i plasma) hi trobem les membranes capil·lars. Els capil·lars estan formats per una làmina basal de teixit connectiu i a la part interna tenen adherides un tipus de cèl·lules epitelials que són les cèl·lules endotelials i l’aigua a de travessar aquestes cèl·lules.
En funció de la continuïtat de la làmina basal i en funció del grau d’empaquetament de les cèl·lules endotelials, distingim tres tipus diferents de membranes capil·lars.
- Capil·lars continus: no hi ha cap porus en el teixit connectiu i les cèl·lules endotelials estan molt empaquetades i unides, sense espais entre elles. Això fa que qualsevol substància que s’hagi de moure entre interstici i capil·lar ho ha de fer obligatòriament primer a través de la membrana basal i després a través de transportadors cap a la cèl·lula. Això fa que estigui molt regulat ja que només passaran les substàncies per a les que tinguem transportadors. Ex: barrera hematoencefàlica.
- Capil·lars fenestrats: capa de teixit connectiu continua però hi ha discontinuïtats entre les cèl·lules endotelials. Per les fenestracions es poden moure substàncies de forma lliure sempre que puguin travessar la xarxa de teixit connectiu, aquests seran ions i substàncies orgàniques petites i també l’aigua que es pot moure a través de les cèl·lules i a través de les fenestracions.
Aquest tipus de capil·lar el trobem en la major part de teixits.
- Capil·lar discontinu: a la capa de teixit connectiu també hi veiem porus i discontinuïtat entre les cèl·lules de l’endoteli. Això permet pràcticament un intercanvi lliure entre interstici i l’interior de la sang. En casos normals aquestes discontinuïtats no són prou grans per a permetre la sortida de les cèl·lules sanguínies. Ex: es troben en el fetge i en les discontinuïtats i podem trobar macròfags que fagociten microbis que poden estar circulant per la sang.
Què fa que l’aigua es mogui en un cert sentit entre els compartiments? Starling es considera un dels fundadors de la fisiologia moderna i es preguntava que és el que fa que la sang es mantingui en els vasos i no s’extravasi.
Ha d’existir un equilibri entre la pressió sanguínia i l’atracció osmòtica de la sang per part del líquid intersticial. Mentre que la pressió capil·lar determina la transsudació (sortida de líquid del capil·lar), la pressió osmòtica de les proteïnes del sèrum determina la seva absorció.
És a dir, hi ha dues forces en sentit contrari que mantenen la sang en els vasos.
- Pressió osmòtica/hidrostàtica: efecte físic d’atracció d’aigua causat pels ions i les molècules orgàniques de baix pes molecular (aminoàcids p.e) - Pressió col·leidosmòtica / oncòtica: atracció d’aigua causat per macromolècules, molècules orgàniques d’alt pes molecular (proteïnes del plasma) Equació Starling: - J: flux líquid entre membranes - constants depenent de les característiques - les diferències de pressió: - les diferències de pressió oncòtica: dins del capil·lar Les úniques variables que determinen el flux és les dues pressions, que es coneix amb el nom de forces de Starling.
Si calculem el flux net, és diferent en el extrem arterial per on entra, on la pressió hidrostàtica és més gran i es va perdent i a l’extrem venós aquesta pressió és més petita.
La pressió que depèn de les proteïnes no varia tant.
Les forces d’Starling a l’extrem arterial té un valor positiu que provocaria la sortida de líquid. A l’extrem venós les forces d’Starling són negatives i provocaria el retorn d’aquest líquid dins del capil·lar. Si fossin igual les dues forces això mantindria el volum de líquid intersticial, però en l’extrem arterial (8mm cap a fora) i en l’extrem venós (7mm cap a dins) i això faria que s’acumuli líquid a l’interstici però el 1mm que falta retorna per altres vies cap a l’interior i així mantenim el volum pràcticament constant.
Les variacions d’aquest volum porta a estats patològics.
Kwashiorkor: malaltia del primer fill quan neix el segon Disminueix la concentració de proteïnes plasmàtiques i per tant disminueix la pressió oncòtica, s'extravasa líquid i s’acumula en l’abdomen.
Distribució de l’aigua total LEC/LIC: - L’aigua travessa les membranes: sempre isotònics - La osmolalitat de LEC depèn de la concentració de sodi - La osmolalitat del LIC depèn de la concentració de sodi en el LEC, considerant que la membrana és permeable al sodi.
Plasma/intersticial: forces de Starling - Pressió oncòtica: proteïnes - Pressió hidrostàtica: pressió arterial Pressió osmòtica, osmolaritat i tonicitat - Osmolaritat: propietat d’una solució, concentració total de soluts en una solució. Una concentració de 5mM de glucosa correspon a una concentració de mOsm/L de solució.
- Osmolalitat: està expressant per kg de dissolvent.
Com que la majoria de fluids de l’organisme estan molt diluïts, podem igualar la osmolaritat i la osmolalitat.
- Tonicitat: propietat d’una solució que es refereix sempre a una membrana en particular, només té en compte els soluts no permeables en una membrana concreta. Per aquesta raó a la tonicitat a vegades se l’anomena com a osmolaritat efectiva que serien els soluts impermeables.
El plasma té una tonicitat de 290 mOsm/L.
Direm isotònic, hipertònic o hipotònic respecte al plama, LEC, LIC...
El plasma i el LIC es diferencien per la concentració de proteïnes.
El plasma és solució al 8%: osmolaritat vs osmolalitat.
Salt osmolar Osmolalitat mesurada vs. estimada intoxicació amb etilenglicol (efecte semblant a l’etanol però molt més tòxic).
L’etilenglicol és soluble amb aigua.
Per detectar l’etilenglicol el que podem fer es mesurar la osmolalitat que està molt augmentada i això ens indicarà que en el plasma hi ha alguna cosa que no sabem que és.
Fluidoteràpia amb solucions isoosmolars, diferents efectes L’aigua va on va el seu solut. El primer que hem de pensar és on volem que vagi l’aigua i per dirigir-la allà on volem haurem de triar un solut correcte.
En un cas de deshidratació d’aigua total podríem administrar glucosa al 5% que és isotònica respecte el plasma serà incorporada per les cèl·lules musculars i ens quedaria l’aigua repartida per tots els compartiments.
A l’altre extrem tenim una solució de proteïnes plasmàtiques que difícilment travessen les parets capil·lars i per tant tota l’aigua on estan dissoltes es manté a l’espai vascular i això ens permetria augmentar la volèmia (evitar hemorràgia o solucionar-la).
El clorur sòdic es queda a LEC ja que el sodi no travessa membranes, augmenta poc l’aigua.
En el traumatisme hi ha una distribució anòmala de liquid, no una pèrdua d’aquest, que produeix un augment de pressió intracranial. Si administrem manitol , que és un sucre simple, en una concentració molt elevada (20%) que augmentaria la tonicitat a l’altra banda dels vasos dels sistema nerviós central faríem que l’aigua sortís i així disminuiria la pressió intracranial.
Glucosa 5% (aigua total) vs NaCl 0,9% (LEC) vs HSA 5% (plasma - Infusió Iv de solucions isoosmolars - Isotòniques inicialment, després depèn.
- Permet la manipulació dels compartiments.
- HSA= Human Serum Albumin, albúmina sèrica humana 4 casos clínics: fluidoteràpia - Dona 80 anys, fractura fèmur, 2 dies sola → Glucosa 5% - Home 20 anys, politrauma, hemorràgia 1 L → HSA 25% - Dona 20 anys, traumatisme cranial, edema → Manitol 20% - Dona 30 anys, part eutòcic (normal) → NaCl 0,9% Volum cel·lular en hipernatrèmia Exemples clínics d’alteracions dels compartiments aquosos 1 2 3 4 5 6 1: Polidípsia psicògena.
2: Insuficiència adrenal.
3: Insuficiència cardíaca congestiva.
4: Cremades, hemorràgia 5: Ingestió aigua de mar.
6: Deshidratació Realment: regulació En el cas dels compartiments aquosos hem de controlat la osmolaritat del LEC i l’altre és el volum de sang (volèmia). Disposem de dos receptors que analitzen les dues variables: un receptor de volum en l'aurícula dreta que mesuren la pressió i tenen una sensibilitat baixa, s’activen quan el canvi de volèmia supera o disminueix en un 10% el volum normal (si són 5L només s’activa el mecanisme de compensació si la volèmia supera els 5,5L o disminueix més de 4,5L).
La sensibilitat dels osmoreceptors ,que es troben a la base del cervell, tenen una sensibilitat del 2% i la seva sensibilitat està lligada a la ADH (hormona antidiurètica) que el que fa és disminuir la diüresi a través de la regulació de la expressió de les aquaporines. Quan augmenta el volèmia ha de disminuir la secreció de les ADH (vasopressina). Si disminueix molt la osmolaritat pot ser per excés d’aigua i per tant hauria d’augmentar la secreció de ADH.
Regulació de l’aigua corporal Valors plasmàtics normals (aproximats): (EXAMEN) - Na+: 140 mM= 140 mEq (mil·liequivalents, té en compte els ions)/L - K+: 4,5 mM = 4,5 mEq/L - Ca2+ (total: unit + lliure): 2,5 mM = 5 mEq/L - Cl-: 100mM = 100 mEq/L - HCO3-: 24mM (sang arterial) - Osmolalitat: 290 mOsm/L = 290 mOsm/Kg - pH= 7,4 (sang arterial) ...

Comprar Previsualizar