Fisiología Celular: Sistemas Respiratorio, Urinario y Endocrino

Sistema Respiratorio

El sistema respiratorio comprende los pulmones y los conductos aéreos que proporcionan oxígeno (O₂) y eliminan dióxido de carbono (CO₂) a través de las células del cuerpo. Sus funciones incluyen la conducción del aire, su filtrado y el intercambio gaseoso. El aire pasa por la laringe, lo que permite la producción del habla, y también pasa sobre la mucosa olfatoria en las cavidades nasales, transportando estímulos olfatorios.

Respiración

La respiración implica el intercambio gaseoso en cuatro etapas:

• Ventilación: Movimiento del aire hacia los pulmones y desde ellos.
• Respiración externa: Intercambio de O₂ inspirado por el CO₂ de la sangre, que ocurre en los alvéolos.
• Transporte de gases: Transporte de O₂ y CO₂ hacia las células y desde ellas a través del sistema circulatorio.
• Respiración interna: Intercambio de CO₂ por O₂ a nivel celular.

Estructura del Sistema Respiratorio

A nivel sistémico, el sistema respiratorio se divide en dos porciones:

• Porción conductora: Lleva el aire del medio externo hacia los órganos. Incluye la cavidad nasal (respiratoria y olfatoria), nasofaringe, laringe, tráquea y bronquios principales. El epitelio es pseudoestratificado cilíndrico ciliado.
• Porción respiratoria: Lugar donde ocurre el intercambio real de O₂ por CO₂ (respiración externa). Incluye los bronquiolos secundarios, bronquiolos de primer orden y terminales.

Cavidad Nasal

Presenta un epitelio estratificado plano queratinizado que filtra el aire. Las células caliciformes, junto con las glándulas seromucosas, elaboran moco que atrapa el material particulado. Los cilios arrastran las partículas.

Faringe

Conecta la cavidad nasal y la oral con la laringe y el esófago. La nasofaringe se conecta con el oído medio a través de la tuba auditiva. La bucofaringe y la laringofaringe tienen un epitelio estratificado plano.

Laringe

Responsable de la fonación. La epiglotis, en la entrada laríngea, cambia de posición para prevenir la entrada de alimentos o líquidos al sistema respiratorio.

Pliegues Laríngeos

• Superiores (pliegues vestibulares): Inmóviles, con glándulas y elementos linfoides.
• Inferiores (cuerdas vocales): El borde libre contiene el ligamento vocal.

Tráquea

Formada por mucosa, submucosa y adventicia. Mide aproximadamente 12 cm de largo y 2 cm de diámetro. Contiene de 10 a 12 cartílagos hialinos conectados por tejido fibroso, lo que le da flexibilidad durante la inspiración y contracción. La adventicia, compuesta de tejido conectivo fibroso, presenta cartílago hialino en forma de C que fija la tráquea a los tejidos adyacentes.

Bronquiolos

El bronquiolo terminal es la última parte de la porción conductora. No tiene cartílago y su epitelio es simple cúbico con músculo liso. Las células claras del epitelio bronquial producen secreciones y agentes tensoactivos que mantienen la permeabilidad.

Porción Respiratoria

Incluye los bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y sacos alveolares.

Conducto Alveolar

Reforzado por el tabique interalveolar. Su abertura está controlada por un esfínter de músculo liso con colágeno tipo III y fibras elásticas, que mantienen la permeabilidad y ayudan a la inspiración.

Alvéolos

Hay aproximadamente 300 millones de alvéolos. Están comprimidos por poros alveolares y divididos por el tabique interalveolar. Aquí ocurre el intercambio de CO₂, relacionado con el líquido surfactante. El epitelio alveolar es simple plano.

• Neumocitos tipo I: Forman uniones que evitan el paso de líquido extracelular (LEC).
• Neumocitos tipo II: Se ubican en regiones del tabique, tienen microvellosidades y contienen agentes surfactantes que evitan que las paredes alveolares se cierren.
• Macrófagos: Fagocitan el material particulado y las bacterias, manteniendo un ambiente pulmonar estéril.

Intercambio Gaseoso

Ocurre por difusión pasiva en respuesta a la presión parcial. El intercambio gaseoso se produce en la lámina basal.

Enfisema pulmonar: Cierre alveolar y colapso alveolar. Edema pulmonar: Acumulación anormal de líquido en los alvéolos pulmonares, tratado con oxígeno. Asma bronquial: Trastorno que provoca que las vías respiratorias se hinchen y estrechen.

Bronquios y Bronquiolos

Los bronquios tienen un epitelio pseudoestratificado cilíndrico ciliado con células secretoras. En los bronquiolos, el tejido conectivo, la lámina propia y la submucosa son menores que en los bronquios terminales, donde se forma el conducto alveolar. Los bronquiolos, en la porción conductora, no poseen glándulas ni cartílago en sus paredes. Cada bronquiolo terminal se divide en bronquiolos respiratorios, que presentan bolsas en sus paredes alveolares.

Zona de Intercambio Gaseoso

Consiste en el conducto alveolar, el saco alveolar y los espacios aéreos presentes en la estructura.

Vena: Lleva sangre al corazón. Arteria: Saca sangre del corazón. La arteria elástica es la única que resiste el bombeo del corazón.

Sistema Urinario

El sistema urinario se encarga de eliminar y conservar sustancias, regula la presión arterial, la hemodinámica y el equilibrio ácido-base. Tiene una función endocrina a través de la renina, que activa la angiotensina, la eritropoyetina, que estimula la formación de glóbulos rojos, y las prostaglandinas. También activa la vitamina D, que transporta el calcio, libera neurotransmisores y ayuda a la contracción muscular.

Estructura del Sistema Urinario

En la zona cortical se encuentra la mayor cantidad de glomérulos. En la pirámide renal se encuentran los túbulos colectores. El cáliz contiene la orina. El sistema vascular está relacionado con la formación de orina.

• Polo vascular: Contiene las arteriolas.
• Polo urinario: Por donde sale la orina.
• Aparato yuxtaglomerular: Punto de contacto entre la arteriola y el túbulo distal.
• Glomérulo: Formado por capilares fenestrados donde se filtran los líquidos que vienen de la sangre.

Barrera de Filtración

Está compuesta por la pared endotelial del capilar, la lámina basal y la capa visceral de la cápsula glomerular.

Túbulo Proximal

El material que sale de la luz del túbulo proximal va a la red capilar para regresar al torrente sanguíneo. Recupera el 100% de proteínas, 140 g de glucosa, 100% de aminoácidos, 100% de creatinina, 300 g de bicarbonato y el 80% de sodio y agua. Elimina amoníaco, fenol, ácido hipúrico, ácido úrico y penicilina.

Asa de Henle

Los extremos delgados descendentes son muy permeables al agua y menos permeables a la urea, sodio y cloro.

Túbulo Distal

La parte recta del extremo grueso ascendente del asa de Henle es permeable al agua. La mácula densa es estrecha y tiene núcleos cercanos. La parte contorneada es impermeable al agua y a la urea; reabsorbe sodio y cloro hacia el intersticio.

Aparato Yuxtaglomerular

Vigila el ultrafiltrado. Está compuesto por la mácula densa, las células yuxtaglomerulares de la arteriola glomerular aferente (con gránulos de renina y enzima convertidora de angiotensina I y II) y las células mesangiales extraglomerulares.

Túbulo Colector

Modifica el ultrafiltrado. Con la hormona antidiurética (ADH), produce orina concentrada; sin ADH, produce orina hipotónica. La vasopresina (ADH) hace que el túbulo colector se torne permeable al agua y a la urea, concentrando la orina (hipertónica) por la urea.

Vejiga Urinaria

Almacena la orina hasta que la presión induce la micción. Su epitelio cambia de forma para permitir la distensión de la orina.

Sistema Endocrino

El sistema endocrino contribuye a la homeostasis y la coordinación de los sistemas corporales. Las hormonas se vierten a la sangre y recorren largas distancias, actuando como reguladores del organismo. El hígado y los riñones se encargan de la degradación y destrucción de las hormonas.

Eje Hipotálamo-Hipofisario

La hipófisis se divide en adenohipófisis y neurohipófisis.

Adenohipófisis

• Células acidófilas:
  • Somatotropas: Sintetizan somatotropina, regulada por la hormona liberadora de somatotropina (SRH) y la somatostatina. Promueve el crecimiento de los huesos largos y el metabolismo.
  • Mamotropas: Sintetizan prolactina, que estimula la lactancia en las glándulas mamarias.
• Células basófilas:
  • Gonadotropas: Producen la hormona folículo estimulante (FSH), que estimula el crecimiento del folículo ovárico y la secreción de estrógeno en mujeres, y la espermatogénesis en hombres (células de Sertoli). También producen la hormona luteinizante (LH), que induce la ovulación y la secreción de progesterona en mujeres, y la secreción de testosterona en hombres (células de Leydig). Actúan en el aparato reproductor.
  • Tirotropas: Producen la hormona estimulante de la tiroides (TSH), que estimula la síntesis de las hormonas tiroideas T3 y T4. Un trastorno relacionado es el hipotiroidismo.
  • Corticotropas: Producen la hormona adrenocorticotrópica (ACTH), que estimula la secreción de hormonas de la corteza suprarrenal.

Tiroides

Estimula el índice metabólico (T3 es un 10% más eficaz, T4 representa el 90%). Ayuda al crecimiento y a los procesos mentales. Está encapsulada por tejido conectivo denso y contiene las glándulas paratiroides. Almacena su contenido en la luz del folículo.

Glándulas Paratiroides

Regulan y aumentan la concentración de calcio en la sangre. La hormona paratiroidea (PTH) actúa en los huesos, riñones e intestino, aumentando la concentración de calcio en los líquidos corporales y la sangre.

Glándulas Suprarrenales

Se encuentran sobre los riñones y son retroperitoneales.