Fisiología Humana Esencial: Agua, Electrolitos, Metabolismo y Regulación Hormonal

El Agua en el Cuerpo Humano

Definición

El agua es un nutriente esencial, el más abundante en el cuerpo humano (50-75% de la masa corporal). Participa activamente en todos los procesos fisiológicos y es vital para mantener la homeostasis.

Funciones Vitales del Agua

• Regulación de la temperatura: A través de la transpiración (sudor) y su alta capacidad térmica, el agua ayuda a disipar o retener calor.
• Transporte de sustancias: Es el medio principal para la circulación de nutrientes, gases, hormonas y desechos a través de la sangre, linfa, bilis y orina.
• Medio para reacciones químicas: Participa en reacciones de hidrólisis (ruptura de moléculas con agua) y síntesis por deshidratación (formación de moléculas liberando agua).
• Lubricación: Actúa como lubricante en articulaciones y cavidades corporales (pericardio, pleura, peritoneo), reduciendo la fricción.
• Disolvente universal: Gracias a su polaridad, el agua disuelve una amplia variedad de solutos polares e iónicos, facilitando su transporte y reacción.

Distribución del Agua en el Organismo

El agua corporal total se distribuye en diferentes compartimentos:

• Intracelular (LIC): Aproximadamente dos tercios (2/3) del agua total se encuentra dentro de las células.
• Extracelular (LEC): El tercio restante (1/3) se distribuye en:
  • Plasma: Componente líquido de la sangre.
  • Líquido intersticial: Rodea las células fuera de los vasos sanguíneos.
  • Linfa: Líquido que circula por el sistema linfático.
  • Líquido transcelular: Incluye líquidos en cavidades específicas como el líquido cefalorraquídeo, sinovial, pleural, peritoneal, etc.

Factores que Influyen en la Distribución del Agua

La proporción de agua en el cuerpo puede variar según:

• Edad: Los bebés tienen un mayor porcentaje de agua que los adultos, y este disminuye con la edad.
• Sexo: Generalmente, los hombres tienen un porcentaje ligeramente mayor de agua que las mujeres debido a una menor masa grasa.
• Masa grasa: El tejido adiposo contiene menos agua que el tejido magro, por lo que personas con mayor porcentaje de grasa corporal tienen menos agua.
• Actividad física: La masa muscular, que es rica en agua, aumenta con la actividad física regular.

Propiedades Químicas del Agua

Estructura Molecular del Agua

• El agua (H₂O) es una molécula polar, con un ángulo de 104.5° entre los átomos de hidrógeno y oxígeno.
• Forma enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua adyacentes, lo que le confiere una alta cohesión y propiedades únicas.

Propiedades Físico-Químicas Clave

• Alto calor específico: Requiere una gran cantidad de energía para aumentar su temperatura, lo que le permite amortiguar eficazmente los cambios térmicos en el cuerpo.
• Alto calor de vaporización: Se necesita mucha energía para que el agua pase de estado líquido a gaseoso, lo que facilita la regulación de la temperatura corporal mediante la evaporación del sudor.

El Agua como Solvente Universal

La polaridad del agua determina su capacidad para disolver sustancias:

• Sustancias hidrofílicas: Son aquellas que tienen afinidad por el agua y se disuelven fácilmente en ella (ej. sales, azúcares, proteínas).
• Sustancias hidrofóbicas: Son aquellas que no tienen afinidad por el agua y no se disuelven en ella (ej. grasas, aceites).

Balance Hídrico y Electrolítico

Fuentes de Obtención de Agua

El cuerpo humano obtiene agua de diversas fuentes:

• Ingesta de líquidos: Agua pura, bebidas, infusiones.
• Alimentos: Frutas, verduras y otros alimentos contienen un porcentaje significativo de agua.
• Metabolismo: El agua metabólica se produce como subproducto de las reacciones catabólicas (oxidación de nutrientes).

Vías de Pérdida de Agua

El agua se pierde del cuerpo a través de:

• Orina: Principal vía de excreción de desechos.
• Heces: Pequeña cantidad de agua eliminada con las heces.
• Sudor: Pérdida de agua y electrolitos a través de la piel para la termorregulación.
• Respiración: Vapor de agua exhalado por los pulmones.

Recomendaciones de Ingesta

Para mantener un adecuado balance hídrico, se recomienda guiarse por las indicaciones de la "Jarra del Buen Beber" (NOM-043-SSA2-2012) o recomendaciones de organismos de salud.

Electrolitos y su Función en el Organismo

Definición de Electrolitos

Los electrolitos son minerales que, al disolverse en agua, se separan en iones con carga eléctrica (positiva o negativa). Son esenciales para regular funciones vitales como la transmisión nerviosa, la contracción muscular, el equilibrio hídrico y el equilibrio ácido-base.

Ácidos, Bases y pH

Definiciones Fundamentales

• Ácido: Sustancia capaz de liberar iones de hidrógeno (H⁺) o protones en una solución.
• Base (o Álcali): Sustancia capaz de aceptar iones de hidrógeno (H⁺) o liberar iones hidroxilo (OH⁻) en una solución.
• Sal: Compuesto iónico formado por la reacción entre un ácido y una base.

Escala de pH

La escala de pH mide la acidez o alcalinidad de una solución:

• 0 - 6.9: Ácido.
• 7: Neutro (ej. agua pura).
• 7.1 - 14: Básico o Alcalino.

pH Fisiológico de la Sangre

El pH de la sangre humana se mantiene en un rango muy estrecho y vital para la vida:

• Sangre: 7.35 - 7.45 (ligeramente alcalino).

Equilibrio Ácido-Base

Mecanismos de Regulación del pH

El cuerpo utiliza varios sistemas para mantener el pH dentro de los límites fisiológicos:

• Sistemas amortiguadores (Buffers): Son la primera línea de defensa, actúan rápidamente para neutralizar ácidos o bases.
  • Proteínas: Hemoglobina (Hb) en glóbulos rojos y albúmina en plasma son importantes buffers.
  • Sistema bicarbonato-ácido carbónico: Principal buffer extracelular.
  • Fosfatos: Actúan como buffers en el líquido intracelular y en la orina.
• Pulmones: Regulan el pH eliminando o reteniendo dióxido de carbono (CO₂), que se convierte en ácido carbónico en el cuerpo.
• Riñones: Son el mecanismo más potente y lento, regulan el pH mediante la excreción de iones de hidrógeno (H⁺) y la reabsorción o generación de iones bicarbonato (HCO₃⁻).

Características de los Sistemas de Amortiguación

• Son rápidos en su acción, pero tienen una capacidad limitada.
• El sistema de bicarbonato es el principal buffer en el líquido extracelular.
• Las proteínas son los principales buffers intracelulares.
• Los fosfatos son importantes buffers en la orina y en el citoplasma celular.

Ósmosis y Tonicidad Celular

Definición de Ósmosis

La ósmosis es el movimiento neto de agua a través de una membrana semipermeable, desde una región de menor concentración de solutos (mayor concentración de agua) hacia una región de mayor concentración de solutos (menor concentración de agua), buscando equilibrar las concentraciones.

Tonicidad y sus Efectos en las Células

La tonicidad describe la concentración de solutos no permeables en una solución en relación con el citoplasma de una célula, y determina el movimiento del agua a través de la membrana celular:

Metabolismo y Gasto Energético

Definición de Metabolismo

El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que ocurren dentro de las células de un organismo para mantener la vida. Se divide en dos procesos principales:

• Catabolismo: Procesos de degradación de moléculas complejas en moléculas más simples, liberando energía (ej. digestión de alimentos).
• Anabolismo: Procesos de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas más simples, consumiendo energía (ej. construcción de proteínas musculares).

Componentes del Gasto Energético Total

El gasto energético total diario de una persona se compone de:

• Tasa Metabólica Basal (TMB): La energía mínima necesaria para mantener las funciones vitales del cuerpo en reposo (respiración, circulación, mantenimiento de la temperatura).
• Efecto Térmico de los Alimentos (ETA): La energía gastada en la digestión, absorción y metabolismo de los nutrientes.
• Actividad Física: La energía consumida durante cualquier movimiento corporal, desde actividades cotidianas hasta ejercicio intenso.

Apetito y Patrones Alimentarios

Regulación del Apetito

El apetito es el deseo de comer, influenciado por factores fisiológicos, psicológicos y ambientales. Está regulado por un complejo sistema de hormonas y señales nerviosas, como la ghrelina (estimula el apetito) y la leptina (induce saciedad).

Patrones Alimentarios Saludables

Los patrones alimentarios son el conjunto de hábitos y elecciones dietéticas de una persona o población a lo largo del tiempo. Ejemplos de patrones alimentarios reconocidos por sus beneficios para la salud incluyen la dieta mediterránea o la dieta vegetariana.

Hormonas Clave en la Regulación del Apetito

Trastornos Hormonales Relacionados con el Apetito

Resistencia a la Leptina

Condición en la que el cerebro no responde adecuadamente a las señales de saciedad enviadas por la leptina, lo que puede llevar a la hiperfagia (hambre excesiva) y al aumento de peso.

Resistencia a la Insulina

Estado en el que las células del cuerpo no responden eficazmente a la insulina. Está fuertemente asociada con la diabetes tipo 2 y puede contribuir a la desregulación del apetito y el metabolismo de la glucosa.