Notas detalladas: Regulación del LEC y Generalidades del sistema gastrointestinal (Semana 12)

Regulación de composición y volumen del LEC

  • Definiciones básicas
    • Líquido extracelular (LEC): líquido fuera de las células que rodea a éstas. Incluye el líquido intravascular (IV) o plasma y el líquido intersticial (IT).
    • Líquido intracelular (LIC): líquido dentro de las células.
    • Como esquema: LEC comprende IV y IT; LIC está separado del LEC por la membrana celular.
    • Objetivo general: mantener la composición y el volumen del LEC, lo que incluye mantener el volumen intravascular, las osmolalidades y, por ende, la perfusión tisular.
  • Balance hídrico y sodio (ejemplo práctico)
    • Balance de agua de un joven sano de 20 años con ingreso y egreso de 2,550 mL2{,}550\text{ mL} de agua debe ser igual (entrada = salida). Sin ejercicio, en estado termoneutro.
    • Balance de sodio: el sodio es el/osmol principal del LEC. Aumento de ingesta y retención de sodio conlleva mayor probabilidad de HTA (hipertensión arterial).
    • Recomendación de sodio: ~1 mEq/kg1\ \text{mEq/kg} de peso. Para un hombre prototipo serían ~70 mEq70\ \text{mEq} de Na+.
    • Importancia: cuando se cumplen balances diarios de agua y sodio, se mantiene estable el volumen y la osmolalidad del LEC.
  • Regulación del volumen circulante efectivo (VCE)
    • Definición: el VCE es el volumen funcional de sangre que perfunde ciertas regiones del cuerpo y el contenido en el corazón. Este volumen ejerce una presión que es sensada por receptores de alta y baja presión (no se observa el flujo directamente, sino la presión).
    • Concepto clave: el cuerpo regula una fracción del LEC, el VCE, para mantener perfusión adecuada.
    • Receptores de regulación (diagrama conceptual):
    • Receptores de alta presión: situados en vasos de alta presión (arterias y cavidades que contienen sangre). Incluyen barorreceptores en: cayado de la aorta y seno carotídeo; unión de venas cavas con el atrio derecho; barorreceptores en la unión de venas pulmonares con el atrio izquierdo.
    • Receptores de baja presión: situados en sitios de baja presión; incluyen fibras del par X (craneal) para fibras B; localizados en atrios y grandes venas.
    • Aferentes: ante un aumento de presión en arteriolas, se inhibe liberación de renina por células granulares del AYG (arto gris renal); ante caída de presión en arteriolas, la liberación de renina se activa.
    • Centro integrador y vías: el control involucra el Núcleo del Tracto Solitario (NTS), área cardioinhibitoria y área vasomotora; para receptores de alta presión, acción local en riñón (refiere a sistema local); para receptores de baja presión: aferentes tipo B en atrios envían información al NTS; cuando estas fibras disparan a altas frecuencias, el NTS activa neuronas inhibitorias que afectan núcleos hipotalámicos (NSO, NPV) que producen vasopresina y, a la vez, se inhibe el sistema simpático.
    • Señales eferentes y respuestas efectoras: sistema autónomo (simpático y paraympático) y sistema renal (liberación de renina) para regular el volumen y la presión.
  • Cuatro sistemas principales que regulan el VCE
    • Sistema renina – angiotensina – aldosterona (SRAA)
    • Sistema nervioso simpático (SNS)
    • Hormona antidiurética o vasopresina (HAD/ADH)
    • Sistema de péptidos natriuréticos (SPN)
  • Dinámica de contracción y expansión del LEC
    • CONTRACCIÓN DEL LEC
    • Activación de SRAA + SNS + aumento de ADH.
    • Inhibición de SPN (péptidos natriuréticos) contribuye a conservación de Na+ y agua.
    • EXPANSIÓN DEL LEC
    • Inhibición de SRAA + SNS + aumento de ADH.
    • Activación de SPN ayuda a excretar Na+ y agua para expandir el LEC.
  • Sistema Renina–Angiotensina–Aldosterona (SRAA) 1) Liberación de renina por las células granulares del riñón (reflejo al descenso de Na+ disponible en la vía tubulointersticial). 2) Renina → conversión de angiotensinógeno (AGT, producido principalmente en el hígado) a Angiotensina I (Ang I). 3) Enzima convertidora de angiotensina (ACE) convierte Ang I en Ang II. 4) Ang II estimula la liberación de aldosterona en la corteza adrenal.
    • Aldosterona: principal hormona retenedora de sodio. Aumenta la reabsorción tubular de sodio (ENaC), aumenta la excreción urinaria de potasio en el túbulo contorneado distal (TC) y la salida de H+ al túbulo (acidificando la orina).
    • Notas complementarias:
    • Ang II también produce vasoconstricción y aumenta la presión sanguínea; favorece la retención de agua indirectamente.
  • Sistema nervioso simpático (SNS)
    • Se activa ante disminución de VCE para mantener perfusión y presión arterial.
    • Funciones clave:
    • Estimula reabsorción de Na+, principalmente en túbulo proximal (TP) vía estimulación del cotransportador NHE (Na+/H+ exchanger).
    • Estimula la producción de renina por el AYG, activando SRAA.
    • Vasoconstricción arteriolar: intensa en arterias esplácnicas (AA) y moderada en aferentes (AE), generando disminución de flujo renal (FPR) y menor disminución de la tasa de filtración glomerular (TFG), favoreciendo conservación de Na+ y agua.
    • Aumento de la filtración renal o de la filtración fraccional (FF = TFG/FPR) por un estímulo moderado; el riñón continúa filtrando proporcionalmente más de lo que llega.
  • Hormona Antidiurética (HAD/ADH)
    • Producida en el hipotálamo con axones que terminan en la neurohipófisis.
    • En estado de hipovolemia/hiperosmolaridad, se libera ADH para reconstituir el VCE.
    • Mecanismo principal: activa las aquaporinas (AQP) en el túbulo contorneado distal y en la corteza para aumentar la reabsorción de agua; esto reduce el volumen urinario (efecto antidiurético).
  • Sistema de Péptidos Natriuréticos (PNP; ejemplos: ANP, BNP, CNP; y urodilatadina)
    • ANP: producido en atrios.
    • Efectos: actúan sobre riñón, corazón, pulmón, SNC, gónadas, etc.
    • Mecanismos principales:
    • Inhiben NHE y Na+/K+-ATPasa del TP, NKCC2 en RAGH y ENaC en TC.
    • Vasodilatación de arterias aferentes (AA) y vasoconstricción de arteriolas eferentes (AE), lo que puede aumentar la presión de filtración y la TFG.
    • Aumenta el diámetro de la membrana de poros de la nefrona y aumenta la TFG.
    • Inhibe AGT (disminuye la producción de renina).
    • Disminuye la sed.
    • BNP: producido principalmente en el cerebro.
    • CNP: presente sobre todo en hueso, cerebro y células endoteliales.
    • Urodilatadina: presente en TCD y TCN.
  • Osmolalidad, sed y regulación de la osmolalidad del LEC
    • Aunque todos los sistemas anteriores regulan el VCE, la ADH y el mecanismo de la sed regulan la osmolalidad del LEC (concentración de solutos osmóticamente activos e inactivos).
    • Estímulos que regulan la osmolalidad y la sed:
    • Osmolalidad plasmática
    • Volumen del LEC
    • Sensación de sequedad en la boca
    • Factores psicológicos
  • Mecanismo fisiológico de la sed
    • Proceso que incrementa la ingesta de agua para restablecer el osmolalidad y/o volumen.
  • Resumen de regulación del balance hídrico
    • El balance de agua y sodio, junto con la regulación humorada por SRAA, SNS, HAD y SPN, determina el VCE y la osmolalidad del LEC, con efectos directos sobre la perfusión tisular y la presión arterial.

Tracto gastrointestinal: generalidades

  • Funciones principales del tracto gastrointestinal (TGI)
    • Ingestión, digestión y absorción de los alimentos.
    • Secreción y absorción de líquidos.
    • Absorción y reciclaje de ácidos biliares.
    • Excreción de desechos y xenobióticos.
    • Regulación del metabolismo y la ingesta de alimentos.
    • Protección inmunológica y no inmunológica contra microorganismos.
    • Tolerancia inmunológica: permite la supervivencia de microorganismos beneficiosos (microbiota intestinal).
  • Funciones generales del TGI: resumen de roles fisiológicos y su relevancia clínica.

Control neural del tracto gastrointestinal (TGI)

  • Arquitectura estructural: el TGI está organizado en capas funcionales distintas:
    • Mucosa
    • Submucosa (con arteriolas y terminaciones nerviosas)
    • Capa muscular externa (longitudinal y circular)
  • Sistema Nervioso Entérico (SNE): se divide en dos plexos:
    • Plexo mientérico o de Auerbach: entre las capas musculares; se extiende desde el inicio del esófago hasta el recto.
    • Plexo submucoso o de Meissner: en la submucosa; desde el inicio del duodeno hasta el recto.
  • Control neural del TGI: es complejo y varía a lo largo del tracto:
    • Esófago, estómago y recto: regulados por el sistema nervioso central (SNC).
    • Intestino delgado y colon: regulación más independiente del SNC.

Reflejos y niveles de control del TGI

  • Tipos de reflejos de motilidad:
    • Reflejos intrínsecos: se originan en la pared del TGI y las sinapsis ocurren dentro de la pared, hasta los efectores.
    • Reflejos extraespinales: ascienden a ganglios prevertebrales y luego activan a los efectores.
    • Reflejos espinales: se integran a distintos niveles medulares.
    • Reflejos vagales: se integran a nivel del tallo cerebral.
    • Reflejos por centros superiores: se integran en el cerebro.
  • Niveles de control neural del TGI (concepto craneocaudal):
    • Nivel cefalo-caudal incluye acciones centrales y autonomía para regular motilidad y secreciones.

Neuronas aferentes y control de la motilidad (primer nivel de control)

  • Neuronas aferentes primarias: fibras que se proyectan hasta la mucosa y son sensibles a estímulos químico y distorsiones mecánicas.
    • Intrínsecas (NAPI): cuerpos neuronales dentro del TGI; pueden estar en el plexo submucoso (sensibles a distorsiones mecánicas) o en el plexo mientérico (sensibles a estímulos químicos).
    • Extrínsecas (NAPE): cuerpos neuronales en los ganglios de la raíz dorsal.

Reflejo peristáltico básico

  • Peristalsis: movimiento coordinado y rítmico del TGI con contracciones y relajaciones alternantes de la musculatura lisa.
  • El bolo alimenticio estimula terminaciones nerviosas de NAPIs.
  • Señalización: interneuronas orales conectan con motoneuronas excitatorias; interneuronas anales conectan con motoneuronas inhibitorias.
  • Resultado: contracción oral (mediada por acetilcolina, Ach) y relajación anal (mediada por óxido nítrico y péptido intestinal vasoactivo, PIV), permitiendo el avance del bolo hacia el ano.

Reflejo secretor básico

  • Las interneuronas que se activan por NAPI también activan neuronas secretoras.
  • Estas neuronas secretoras estimulan la secreción de glándulas y fomentan vasodilatación en las arteriolas de la submucosa.
  • Importancia: durante la absorción de nutrientes se absorbe mucho líquido luminal; la secreción en el lumen mantiene el bolo hidratado para facilitar la digestión y absorción.

Segundo nivel de control: reflejo gastrocólico

  • El reflejo gastrocólico se produce cuando se distiende el estómago tras la ingesta.
  • La activación de NAPI provoca fibras intestinalofugales que se integran en ganglios prevertebrales simpáticos y, de forma indirecta, generan contracción del colon.
  • Sensación de necesidad de defecar (urgencia fecal).

Tercer nivel de control: distribución cefalocaudal y regulación autonómica

  • Distribución cefalocaudal (craneosacro):
    • Funciones:
      1) Aumentar la actividad del músculo liso intestinal (incrementar la motilidad).
      2) Aumentar las secreciones del TGI.
      3) Disminuir el tono de los esfínteres.
  • Sistema nervioso parasimpático vs sistema nervioso simpático (efectos generales):
    • Parasimpático: aumenta la motilidad, aumenta las secreciones y disminuye el tono de los esfínteres.
    • Simpático: disminuye la motilidad, reduce las secreciones y aumenta el tono de los esfínteres.

Esquema funcional de la regulación autonómica del TGI (vista general)

  • Sistema nervioso parasimpático: regula a nivel craneal y sacro (segmentos toracolumbares para simpático; vesiculo-rectal, sacro para Parasimpático según territorio).
  • Sistema nervioso simpático: distribución toracolumbar; inerva a través de ganglios paravertebrales y ganglios prevertebrales (céleo, mesentérica superior e inferior).
  • Ganglios prevertebrales: 1) Celíaco, 2) Mesentérica superior, 3) Mesentérica inferior.

Referencias y respaldo

  • Referencias citadas en las diapositivas: Boron, W. F., & Boulpaep, E. L. (2017). Medical physiology (3rd ed.). Elsevier.

Notas prácticas y conexiones

  • Relevancia clínica: la regulación del VCE, osmolalidad y la sed es clave en el manejo de deshidratación, hiperhidratación, HTA y uso de diuréticos/antihipertensivos que modulan SRAA, SNS y ADH.
  • Conexiones con principios básicos: equilibrio de Na y agua, homeostasis de volumen y control hormonal/neuronal del riñón y el sistema vascular.
  • Implicaciones éticas y prácticas: la educación del paciente sobre hidratación adecuada y la vigilancia de la ingesta de sodio es fundamental en la prevención de HTA y en el manejo de pacientes con disfunción renal o cardíaca. Además, el tratamiento farmacológico (inhibidores de SRAA, diuréticos, vasopresina) debe considerar la regulación de osmolalidad y volumen para evitar desequilibrios.

Variables y fórmulas clave (resumen matemático)

  • Balance de agua: entrada de agua = salida de agua; cambios en volumen corporal netos son las diferencias entre estas dos magnitudes.
  • Balance de sodio: Na+ intake ≈ salida para mantener el volumen y la osmolalidad estables.
  • Reglas prácticas: Na+ intake recomendado ≈ 1 mEq/kg1\ \text{mEq/kg}; para un hombre prototipo, ≈70 mEq70\ \text{mEq}.
  • Fórmula de la fracción de filtración (FF) en el riñón: extFF=TFGFPRext{FF} = \frac{\text{TFG}}{\text{FPR}} donde TFG es la Tasa de Filtración Glomerular y FPR es el Flujo Plasmático Renal.
  • RAAS simplificado (secuencias de acciones):
    • AGT→ReninAng I\text{AGT} \xrightarrow{\text{Renin}} \text{Ang I}
    • Ang I→ACEAng II\text{Ang I} \xrightarrow{\text{ACE}} \text{Ang II}
    • Ang II estimula la liberación de aldosterona desde la corteza adrenal → incremento de reabsorción de Na+ (ENaC), excreción de K+ en TC y excreción de H+ (acidificación de orina).
  • Acción de ADH: aumenta la permeabilidad al agua en el túbulo contorneado distal y en conductos colectores mediante AQP, reduciendo el volumen urinario.
  • Efectos de ANP/BNP/CNP/urodilatina: inhiben transporte de Na+ en TP/TC, dilatan AA, contrae AE, aumentan la TFG y inhiben la secreción de renina; BNP y CNP tienen distribución y acciones específicas en cerebro, hueso y endotelio; urodilatadina en TCD y TCN.

Fuentes de estudio citadas en las diapositivas

  • Boron, W. F., & Boulpaep, E. L. (2017). Medical physiology (3rd ed.). Elsevier.