Ethereum www.wuolah.com/student/Ethereum 7417 Tema-20.pdf Sección VII 1º Fisiología General Grado en Medicina Facultad de Medicina US - Universidad de Sevilla Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. FISIOLOGÍA GENERAL a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 TEMA 20 COMPOSICIÓN Y FUNCIONES DE LA SANGRE L COMPONENTES DE LA SANGRE La sangre está formada por dos componentes principales, que son el plasma y los elementos formes, con múltiples componentes: • El plasma supone el 55% del volumen sanguíneo. Está formado a su vez por: Agua en un 91,5% Proteínas en un 7%. Las proteínas están formadas a su vez por: Albúmina como elemento mayoritario, 54%. Globulinas, 38%, de entra las que las principales son las inmunoglobulinas, anticuerpos, con función defensiva. Fibrinógeno, 7%. Otras proteínas, 1%. Otros solutos en un 1,5%, entre los que se incluyen electrolitos, nutrientes (carbohidratos, lípidos), gases, sustancias reguladoras y productos de desecho. • Los elementos formes comprenden el 45% del contenido de la sangre, y se subdividen en: Glóbulos rojos, hematíes o eritrocitos → componente mayoritario de los elementos formes. Glóbulos blancos Plaquetas Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. as pruebas sanguíneas aportan una información muy útil en la clínica y son esenciales para un reconocimiento inicial del estado de los pacientes. Son una de las analíticas más demandadas y permite conocer la composición celular (glóbulos rojos, blancos y plaquetas) así como multitud de parámetros fisiológicos sanguíneos, entre los que se incluye el hierro, el nivel de determinados tóxicos, proteínas, etc. Los análisis, al informar sobre los componentes sanguíneos, permiten relacionar los resultados con posibles enfermedades. Para que la sangre no se coagule en el tubo en el que se extrae, hay una sustancia que es quelante de calcio; al aislar el calcio, evitamos su efecto desencadenante de la coagulación. El porcentaje de la sangre representado por los elementos formes se conoce como hematocrito. Los hombres tienen unos 5-6 litros de sangre y las mujeres 4-5 litros; los recién nacidos tienen unos 250 mL de sangre. La sangre se somete a centrifugación para separar los componentes 1 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 La sangre presenta un amplio rango de funciones, de entre las que se relacionan a continuación las más importantes: • Transporte: Respiración → intercambio de gases: O2 y CO2. Nutrición y excreción → aporte de nutrientes y retirada de materia de desecho. Comunicación intercelular → transporte de hormonas. Proteínas plasmáticas → globulinas, albúminas, fibrinógeno, etc. Metales → Fe (ferritina), Cu (ceruloplasmina), etc. Lípidos → vitaminas, enzimas, cofactores, etc... • Inmunidad: ejercida por los leucocitos y las proteínas plasmáticas (inmunoglobulinas). • Hemostasia: consiste en los mecanismos del cuerpo para prevenir la pérdida de sangre de un vaso ante una lesión. La incapacidad de detener el sangrado se denomina hemorragia y podría poner en riesgo la vida. • Homeostasis: se refiere al mantenimiento de la constancia del medio interno, que incluye factores como: Equilibrio ácido-base. Equilibrio hidrosalino. Presión arterial. Temperatura. 1.2 HEMATOCRITO El hematocrito se define como el volumen de glóbulos rojos en relación al volumen sanguíneo total. El hematocrito es mayor en hombres que en mujeres por término medio; esto encuentra sus razones en que las mujeres tienen pérdidas menstruales, así como que los hombres sintetizan una cantidad mayor de andrógenos, que promueve la formación de glóbulos rojos. El hematocrito se calcula con la siguiente fórmula: Siendo el valor normal 47% ± 5% en hombres y 42% ± 5% en mujeres. Los componentes de la sangre se separan por centrifugación 1.3 COMPARACIÓN ENTRE COMPARTIMENTOS En el organismo podemos distinguir tres compartimentos principales, el líquido extracelular, el líquido intracelular y el plasma. De forma mayoritaria, el líquido intracelular muestra una composición iónica con abundante potasio y bajo nivel de Na+, así como un contenido en tampones fisiológicos basado principalmente en el fosfato y con escaso bicarbonato. Su cantidad relativa de proteínas es muy alta en comparación con los otros dos compartimentos. El plasma y el líquido intersticial o extracelular son dos compartimentos cuya única frontera está representada por la pared de los capilares, punto de encuentro e intercambio entre 2 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 ¿Quieres triunfar en tus estudios? Conoce el método para lograrlo Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 1.1 FUNCIONES DE LA SANGRE a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 ambos fluidos; tienen en común las proporciones de iones, con una elevada cantidad de Na+ y escasa de K+, así como importante proporción del ion cloruro; asimismo, comparten cantidades similares de calcio, sulfato, ácidos orgánicos (de los que el principal es bicarbonato), etc. Su diferencia más elemental estriba en que el plasma tiene una cantidad muy elevada de proteínas en relación al líquido intersticial, donde es prácticamente nula. Las proteínas plasmáticas tienen su origen en el hígado, excepto las inmunoglobulinas. Abarcan un espectro diverso de funciones: • Transporte → en la sangre encontramos sustancias hidrosolubles y liposolubles. Las liposolubles no se disuelven en el plasma y por tanto necesitan de proteínas para su transporte. • Coagulación → las proteínas desencadenan el proceso de coagulación. • Inmunológica → principalmente las inmunoglobulinas. • Presión coloidosmótica → el intercambio que se produce entre el plasma y el LEC transcurre con normalidad debido a la gran cantidad de proteínas plasmáticas, que junto con los solutos no iónicos, retienen el líquido y evitan su difusión hacia el Líquido extracelular. • Equilibrio ácido-base → las proteínas son fundamentales para mantener el pH de la sangre constante. • Equilibrio hidroelectrolítico → las proteínas contribuyen a mantener el potencial de membrana de las células en suspensión o adyacentes. • Viscosidad sanguínea. 1.5 PROTEÍNAS DE TRANSPORTE Como se comentó en puntos precedentes, la proteína más abundante es la albúmina, seguida de las globinas, el fibrinógeno y, por último, un grupo variado que conforma el 1% aproximadamente. En esta tabla se muestran las principales proteínas transportadoras de plasma, que llevan consigo fundamentalmente sustancias hidrófobas, lípidos, metales y vitaminas. Es importante conocer las que de esta tabla constituyen las proteínas más fisiológicamente relevantes, puesto que ante el déficit de una sustancia en el organismo podría estar alterada la función de su proteína correspondiente: • Albúmina → se trata de un transportador primario y secundario, ya que actúa transportando mayoritariamente ácidos grasos, bilirrubina y otras sustancias (primario), pero igualmente presenta un papel menor llevando sustancias que igualmente otras proteínas transportan (secundario), como la tiroxina. • Apolipoproteínas → transportan triglicéridos, colesterol y fosfolípidos. • Haptoglobina → transporta la hemoglobina vertida a la sangre como consecuencia de la destrucción fisiológica de los glóbulos rojos, que sufren un proceso de renovación. 3 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 ¿Quieres triunfar en tus estudios? Conoce el método para lograrlo Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 1.4 FUNCIONES DE LAS PROTEINAS PLASMÁTICAS a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 • • • • Transferrina → transporta hierro. Ceruloplasmina → transporta cobre Transcortina → transporta cortisol, un corticoide. Transcobalamina → Transporta la cobalamina, que es la vitamina B12. SANGRE Los elementos formes de la sangre son los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas. La tabla inferior refleja los valores normales de cantidad de elementos por microlitro: • Glóbulos rojos → el elemento mayoritario, su valor promedio es más alto en hombres que en mujeres, por mera razón de que el hematocrito de los hombres es superior, como se reflejó anteriormente. Aunque su función principal es el transporte de gases, también contribuyen significativamente a determinar la viscosidad de la sangre. • Plaquetas → son el segundo elemento forme más abundante. Hay unas 300 000 por µl. Están implicadas en la hemostasia, cuya finalidad, al hilo de lo comentado previamente, es evitar la pérdida sanguínea ante las lesiones. También evita que la sangre quede demasiado fluida. • Leucocitos → los leucocitos son un grupo de diversos tipos celulares con función inmunitaria. Una vez teñida la muestra, los leucocitos pueden aparecer de dos formas: con granos (granulocitos) o sin ellos (agranulocitos): Granulocitos: son los neutrófilos, eosinófilos y basófilos, cuyas designaciones se deben a su aspecto al microscopio. Si los granos son ácidos, se adhieren a tinciones básicas (basófilos) y viceversa (eosinófilos). Los neutrófilos, como su nombre indica, poseen gránulos citoplasmáticos que no se tiñen ni rojos (eosinófilos) ni azules (basófilos). Los granulocitos también se llaman polimorfonucleares, debido al los múltiples lóbulos nucleares que presentan. Los más abundante son los neutrófilos, cuya función principal es la fagocitosis. Le siguen en frecuencia los eosinófilos y, por último, los basófilos. Agranulocitos: grupo formado por los linfocitos, que suponen el 20-40%, y los monocitos (2-8%), que se convierten en macrófagos. Los valores que aparecen en la tabla corresponden a cifras normales; en caso de patología o infección, se verán incrementados. Sería recomendable aprenderse estos valores, aunque no en términos absolutos, sino para que sirvan de orientación. En el caso de los leucocitos, conviene aprenderse los porcentajes. 2.2 TEJIDOS HEMATOPOYÉTICOS La sangre es un tejido conectivo vivo y dinámico; pero no se origina en el seno de su propio tejido, sino en órganos concretos, que tras el nacimiento se restringen a la médula ósea. La distribución de la médula ósea en los huesos del cuerpo varía con la edad después del nacimiento. Así, en un primer momento, hay 5 huesos que albergan sendos tejidos de médula ósea (mayoritariamente); posteriormente, la producción hematopoyética en la tibia sufre una súbita disminución hasta prácticamente desaparecer a los 20 años; el fémur sufre un destino parecido, finalizando la hematopoyesis sobre los 28 años; las vértebras, el esternón y las costillas generan células sanguíneas de forma más 4 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 2.1 ELEMENTOS FORMES DE LA SANGRE longeva, siendo las primeras las más intensas productoras y las que mantienen su actividad por más tiempo (vemos que durante la vida apenas entra en declive la fabricación de células sanguíneas en las vértebras). Hay que recalcar que todos los huesos producen células sanguíneas, aunque obviamente unos más que otros. Antes del nacimiento el contexto fisiológico a este respecto es bien diferente. El primer tejido hematopoyético es el saco vitelino. Durante el primer mes, comienza a sumarse el hígado a esta actividad, mientras el saco vitelino pierde protagonismo y cesa su producción cerca del tercer mes. Como se ve en la gráfica, el hígado termina por alzarse como el principal órgano hematopoyético prenatal, alcanzando su máximo alrededor del tercer mes. El bazo también contribuye, teniendo su máximo a mediados del cuarto mes, aunque su apoyo es muy secundario. Conforme el feto se acerca al momento del nacimiento, el hígado comienza a detener su actividad hematopoyética, mientras la médula ósea experimenta un ascenso meteórico hasta convertirse en el único órgano hematopoyético alrededor del noveno mes. 2.3 HEMATOPOYESIS ÓSEA La hematopoyesis es la producción de células sanguínea, y ocurre en los huesos tras el nacimiento como acaba de ser descrito. En una ampliación del tejido óseo, observamos una composición diversa basada en matriz ósea, osteoclastos, adipocitos, etc., y, entre ellos, las células de la médula ósea roja. La médula ósea roja está formada por células hematopoyéticas pluripotenciales, capaces de producir todo tipo de células sanguíneas. Las células hematopoyéticas pluripotenciales (HSC) pronto se dividen en dos ramas: • Serie mieloide → las células HSC forman por diferenciación la CFU-M, unidad formadora de colonias mieloides; de ésta se originan los hematíes, los megacariocitos (que se romperán liberando multitud de plaquetas), los granulocitos: neutrófilos, eosinófilos y basófilos, y, por último, los monocitos. • Serie linfoide → engloba el grupo de células que se originan a partir de la CFU-L, unidad formadora de colonias linfoides, célula que procede de la diferenciación de la HSC. Esta línea comprende tres tipos celulares, los linfocitos T y B y las células NK (Natural Killer). 5 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 ¿Quieres triunfar en tus estudios? Conoce el método para lograrlo Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 Etapas resumidas de formación de glóbulos rojos CFU-E ↓ Proeritroblasto ↓ Reticulocito ↓ Glóbulos rojos Si obtuviésemos una muestra de médula ósea e hiciésemos un frotis, al teñirla y observarla veríamos un abigarrado conjunto celular, integrado por elementos maduros y otros inmaduros. Atención al detalle de que los eritroblastos y los proeritroblastos muestran como una mácula que refleja que aún conservan el núcleo, por lo tanto, están en fase inmadura. 6 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 ¿Quieres triunfar en tus estudios? Conoce el método para lograrlo Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. En la imagen inferior, más desglosada, vemos que la célula pluripotente hematopoyética genera las CFU-L y CFU-M; esta última a su vez da lugar a otra serie de células entre precursoras y progenitoras. La CFU-E es la unidad formadora de colonias de eritrocitos, célula de tipo progenitor (sombreado verde), que se forma a partir de la CFU-M. A través de una serie de transformaciones (no están todas representadas) produce los eritrocitos finales, circulantes ya en sangre (sombreado naranja); a este proceso se le llama maduración. Como vemos representado, los reticulocitos son una forma inmadura de los glóbulos rojos que se vierten a la circulación sanguínea antes de convertirse en los eritrocitos propiamente; una vez en la sangre, pierden el núcleo para, ya sí, formar los hematíes finales. La CFU-Meg → unidad formadora de colonias de megacariocitos. Los megacariocitos sufren un proceso metabólico por el que generan multitud de “fragmentos celulares”, que son las plaquetas, posteriormente liberadas. Cabe destacar que la mayoría de células no acceden a los tejidos; entre las que sí lo hacen, destacan las células plasmáticas y los macrófagos (sombreado rojo). a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 2.4 CARACTERÍSTICAS FÍSICOQUÍMICAS DE LA SANGRE Densidad El peso específico es ligeramente superior al del agua, siendo su densidad 1,05 – 1,064 g/ml. Reológicamente, es un líquido no newtoniano La reología es la parte de la física que estudia la viscosidad, la plasticidad, la elasticidad y el derrame de la materia. Los fluidos newtonianos son aquellos cuya viscosidad se considera constante, siendo el ejemplo más representativo el agua. En contraposición, la sangre es un fluido no newtoniano puesto que su viscosidad varía con parámetros como la velocidad, la cantidad de proteínas, el hematocrito (factor fundamental), etc. Se refiere al número de moléculas osmóticamente activas en un líquido. Es igual que en el líquido intersticial, de 297 mOsm/kg. Presión oncótica La presión oncótica es la presión ejercida por las proteínas. Su valor es de 25 mmHg. El año que viene se estudiará con detalle, por tanto, no es necesario profundizar demasiado. Los vasos sanguíneos están rodeados de líquido extracelular (LEC); la sangre se comunica con éste a través de las finas paredes de los capilares. La presión capilar tiende a favorecer la salida de líquido de la sangre hacia el LEC, pero la gran cantidad de proteínas en la sangre con respecto a éste contrarresta dicha presión y empuja el líquido de retorno hacia los vasos; la presión que ejercen las proteínas se llama presión coloidosmótica. Este juego de presiones posibilita que el intercambio de líquido, agua y electrolitos sea el adecuado entre la sangre y el LEC. Una persona con déficit de proteínas, debido, por ejemplo, a la desnutrición, presentará una disminución de la presión osmótica y la fuga de agua de la sangre hacia el LEC será mayor, dando lugar a una situación clínica conocida como edema. Es frecuente observar esta situación en niños con desnutrición que viven en países con acceso restringido a los alimentos. pH El pH difiere ligeramente si se trata de sangre arterial o venosa. En la sangre arterial el pH es de 7,4, en tanto que en la venosa es de 7,35. Es importante conocer estos valores porque son de uso muy común en la clínica. Los pacientes pueden tener alcalosis o acidosis, lo cual puede tener consecuencias importantes sobre el funcionamiento fisiológico. Viscosidad La viscosidad es la resistencia que ofrece la sangre al desplazamiento de unas capas sobre otras, y tiene un valor de 2,7 centiPoise. La sangre tiene un flujo laminar, es decir, se va deslizando una capa sobre otra. La viscosidad de la sangre es entre 3,6 y 5,4 veces mayor que la del agua; esto quiere decir que, si tuviésemos sangre en un tubo, deberíamos aplicar 3,6 ó 5,4 veces más presión para obtener el mismo flujo. La viscosidad depende de varios factores, que se verán en un punto posterior. De entre ellos, podemos destacar el hematocrito como el más importante, ya que, a mayor cantidad de células, más resistencia al flujo habrá. 7 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 ¿Quieres triunfar en tus estudios? Conoce el método para lograrlo Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Osmolalidad efectiva a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 Es imprescindible mantener la osmolaridad del plasma en valores normales, es decir, favorecer la constancia de un medio isotónico. Distorsiones en el equilibrio del medio hacia valores hipertónicos o hipotónicos podría conducir a la alteración de la función de los eritrocitos. Si el medio se vuelve hipertónico, se produce una salida de agua neta de los hematíes hacia éste; si, por el contrario, es hipotónico, tiene lugar el movimiento neto de agua hacia el interior de los glóbulos rojos. En el medio hipertónico, la célula se arrugaría y podría perder su función; en el hipotónico, aumentaría el volumen de los eritrocitos y el transporte de oxígeno a los tejidos podría verse dificultado, ya que encontrarían dificultades para penetrar a través de los capilares. 2.6 VISCOSIDAD DE LA SANGRE En un apartado precedente, se describió el concepto de líquido newtoniano y se apuntó a que la sangre no lo era, debido a que su viscosidad no es constante, pues depende de múltiples factores. En este punto se exponen los factores principales a los que obedece la viscosidad de la sangre. La viscosidad es un parámetro crucial de la sangre, ya que ésta debe llegar a todos los tejidos; desviaciones en este factor podrían resultar en un flujo entorpecido, con la consiguiente ineficacia del transporte sanguíneo y la irrigación tisular. Los factores que afectan a la viscosidad son: • El diámetro del vaso → Cuánto más pequeño sea el vaso, más viscosa es la sangre. • La velocidad del flujo → la viscosidad aumenta cuando disminuye la velocidad. • El valor del hematocrito → se debe recordar que el hematocrito es el porcentaje de volumen sanguíneo ocupado por los eritrocitos. Cuanto más alto sea el valor del hematocrito, mayor es la viscosidad. • De la deformabilidad de los eritrocitos y las células blancas → los glóbulos rojos y blancos deben poder deformarse para penetrar a través de las paredes de los capilares, cuyas aberturas tienen un diámetro ligeramente inferior al de los eritrocitos. En caso de que, por alguna alteración, no pudiesen deformarse con normalidad, aumentaría la viscosidad. • De la cantidad de proteínas → incluidos el fibrinógeno y otras moléculas proteicas grandes del plasma. Tabla resumen de factores que afectan a la viscosidad A mayor... Viscosidad 8 Diámetro del vaso menor Velocidad de flujo menor Hematocrito mayor Deformabilidad celular menor Niveles de proteínas mayor Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 2.5 IMPORTANCIA DE LA ISOTONÍA DE PLASMA a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-1979723 El hematocrito afecta a la viscosidad de la sangre según un trazado exponencial, como podemos en la curva de la gráfica de la derecha. Esta representación se realiza en valores relativos al agua y al plasma; la viscosidad del agua es constante, y la del plasma casi lo es. Los valores normales de hematocrito oscilan entre 42 y 47%, siendo la viscosidad aproximadamente entre 3 y 4 veces la del agua para el rango indicando. Si aumentase el hematocrito por policitemia, caso de ciertas patologías, habría un aumento de la viscosidad, por lo que se producirá un subsecuente déficit en el flujo de sangre al aumentar la resistencia al deslizamiento entre capas. En el lado opuesto, que es el caso de la anemia, la disminución del número de glóbulos rojos deriva en una reducción de la viscosidad (pues el hematocrito es menor), con un consecuente aumento del flujo; no obstante, el aporte de oxígeno sería igualmente deficitario por la falta de hematíes. Los valores adecuados para que el transporte de O2 sea el pertinente oscilan entre 3 y 4 veces el del agua. 9 Tema 20 | Sección VII | 2018-2019 ¿Quieres triunfar en tus estudios? Conoce el método para lograrlo Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 2.7 EFECTO DEL HEMATOCRITO SOBRE LA VISCOSIDAD DE LA SANGRE
