Fisiología Humana Esencial: Conceptos Clave de Regulación Sistémica y Endocrinología

Fisiología del Sistema Nervioso Autónomo (SNA) y Receptores

Sistema Nervioso Simpático (SNS)

El SNS prepara al cuerpo para la lucha o huida. Sus efectos incluyen:

• Aumento de la Frecuencia Cardíaca (FC), Presión Arterial (PA) y Frecuencia Respiratoria (FR).
• Dilatación de pupilas.
• Disminución de la digestión.

Vías de Transmisión:

• ACh → N → ACh → M (sudoración, dilata vasos sanguíneos del músculo esquelético).
• ACh → N → Adrenalina (Ad) y Noradrenalina (Nad) por vía sanguínea → receptores alfa (α) y beta (β) (contracciones esplénicas, cardíacas, músculo liso gastrointestinal, dilata vías bronquiales).
• ACh → N → Nad → αβ.

Sistema Nervioso Parasimpático (SNP)

El SNP se asocia con el descanso y la digestión. Sus efectos incluyen:

• Disminución de la FC, PA y FR.
• Contracción de pupilas.
• Aumento de la digestión.

Vía de Transmisión: ACh → N → ACh → M.

Fisiología del Músculo Liso

El músculo liso no posee troponina, pero sí calmodulina, que se une al calcio. Esta unión modula la enzima cinasa de la cadena ligera de miosina, lo que provoca la fosforilación de la cadena ligera de miosina (Miosina-P), generando la contracción.

Receptores Adrenérgicos

• α1: Vasoconstricción, dilatación de pupila, relajación intestinal, contracción.
• α2: Inhibición de la liberación de neurotransmisores, agregación plaquetaria, contracción en algunos vasos sanguíneos.
• β1: Aumento de FC, contractilidad cardíaca, lipólisis.
• β2: Vasodilatación, broncodilatación, relajación uterina y de la vejiga, glucogenólisis, lipólisis.

Hematología y Componentes Sanguíneos

Funciones de las Plaquetas

Las plaquetas participan en:

• Reacciones inflamatorias.
• Reparación de tejidos.
• Inmunidad innata y adaptativa.
• Hemostasia y coagulación.

Proteínas Plasmáticas Clave

• Albúmina: Proteína más abundante, mantiene la presión oncótica.
• Transtiretina: Transporta T3, T4 y vitamina A.
• Protrombina y Fibrinógeno: Factores de coagulación.
• Transcobalamina: Transporta vitamina B12.

Inmunoglobulinas

• IgG: Son de memoria, traspasan la placenta y confieren inmunidad al feto.
• IgA: Protegen las mucosas.

Hematopoyesis

La Hematopoyesis es la formación y desarrollo de células sanguíneas en la médula ósea roja. La célula madre original es la Stem cell o Hemocitoblasto.

Fases de la Hematopoyesis

1. Fase Mesoblástica: En el saco vitelino (eritroblastos primitivos y células endoteliales hematopoyéticas).
2. Fase Hepática: En el hígado (produce eritrocitos definitivos, linfocitos, monocitos).
3. Fase Medular: En la médula ósea roja. Desde los 30 años, la hematopoyesis es responsable de los huesos planos y membranosos.

La Interleucina 7 (IL7) es clave para el linaje linfoide, e IL3/IL6 para el mieloide.

Eritropoyesis

Regulada por la Eritropoyetina (EPO), sintetizada en el riñón (90%) y el hígado, en respuesta a la hipoxia tisular. Nutrientes esenciales: hierro, vitamina B12, ácido fólico y aminoácidos (aà).

Secuencia: Proeritroblastos → Reticulocitos → Eritrocitos.

Funciones de los Eritrocitos: Transporte de gases (CO2 y O2). Su deformabilidad está dada por la anquirina y la espectrina. El hierro es esencial para la síntesis de hemoglobina y se transporta unido a transferrina. El déficit de B12 puede llevar a anemia megaloblástica.

Regulación: Inhibida por el simpático, estimulada por el parasimpático (PS), hormonas tiroideas, testosterona y EPO.

Megacariopoyesis y Plaquetas

Estimulada por la Trombopoyetina, que induce la maduración y previene la apoptosis. Su fragmentación origina las plaquetas.

Leucocitos e Inmunidad

• Neutrófilos: Primeros en responder ante infecciones, vía metabólica glucolítica anaeróbica.
• Eosinófilos: Aumentan en reacciones alérgicas o parasitarias.
• Inmunidad Innata: Fagocitos, células dendríticas y células NK (Natural Killer).
• Inmunidad Celular: Linfocitos T citotóxicos.

Hemostasia

Funciones principales de la Hemostasia: Formación del tapón plaquetario y promoción de la coagulación.

Anticoagulantes Naturales: Antitrombina III, prostaciclina, óxido nítrico, trombomodulina, fibrinólisis.

Fisiología Cardiovascular y Hemodinámica

Leyes Fundamentales

• Ley de Frank-Starling: A mayor llenado ventricular, mayor es la fuerza de contracción del corazón.
• Ley de Fick: Rige el intercambio de solutos.
• Fuerzas de Starling: Rigen el flujo de líquidos entre el capilar y el intersticio (presión oncótica e hidrostática).

Regulación de la Presión Arterial (PA)

Determinantes de la PA: Gasto Cardíaco (GC) y Resistencia Periférica Total (RPT), viscosidad de la sangre, elasticidad y longitud del vaso, temperatura (Tº). La presión puede llegar a 0 en el ventrículo.

Factores Vasculares

• Resistencia al Flujo: Depende de la longitud y el diámetro del vaso.
• Vasodilatadores: Péptido Natriurético Auricular (PNA), cinina, histamina, catecolamina β2, adrenalina.
• Vasoconstrictores: Angiotensina, Hormona Antidiurética (ADH), catecolamina α1, noradrenalina.

Retorno Venoso y Reflejos

El Retorno Venoso se produce por:

• Diferencia de presión.
• Confluencia de vasos.
• Válvulas venosas.
• Trabajo muscular.
• Efecto respiratorio.

Reflejo de Bainbridge: Receptores de estiramiento en la aurícula derecha que responden al aumento del retorno venoso.

Gasto Cardíaco (GC)

El GC está determinado por: precarga, poscarga, FC y contractilidad miocárdica.

Automatismo: El corazón genera su señal eléctrica mediante el nódulo sinusal, nódulo AV, haz de His y red de Purkinje.

Ruidos Cardíacos:

• 1º Ruido: Cierre de las válvulas mitral y tricúspide.
• 2º Ruido: Cierre de las válvulas aórtica y pulmonar.

Nota: Las catecolaminas (Ad, Nad) imitan el efecto simpático. La hormona tiroidea aumenta la captación de Ca+2. El aumento del hematocrito incrementa la PA.

Fisiología Respiratoria y Equilibrio Ácido-Base

Intercambio Gaseoso

El intercambio gaseoso ocurre en los capilares tisulares y pulmonares.

Terminología Respiratoria

• Hipoxia: Menos O2 en tejidos.
• Hipoxemia: Menos pO2 en sangre.
• Hipocapnia: Menos pCO2.
• Hipercapnia: Aumento de CO2.
• Eupnea: Respiración normal.
• Disnea: Dificultad respiratoria.
• Taquipnea: Aumento de la FR.
• Bradipnea: Disminución de la FR.

Mecánica Respiratoria

• Ley de Boyle: La presión de los gases es inversamente proporcional al volumen.
• Inspiración: El volumen del tórax aumenta, disminuyendo la presión intrapulmonar por debajo de la Patm.
• Espiración: El volumen del tórax disminuye, aumentando la presión intrapulmonar.

El Surfactante Pulmonar, producido por el neumocito tipo 2, disminuye la tensión superficial.

Transporte de Gases

El CO2 es mucho más soluble en agua que el O2. Se transporta de las siguientes formas:

1. CO2 disuelto.
2. Ácido carbónico.
3. Enlaces carbamino-carbamato en proteínas plasmáticas.
4. En el eritrocito, con enlaces carbamino unido a hemoglobina.
5. En forma de bicarbonato (la forma más importante).

Equilibrio Ácido-Base

A mayor CO2, menor pH. El CO2 puede disociarse en hidrogeniones (H+) y bicarbonato. El aumento de H+ disminuye el pH.

Fisiología Renal

Filtración Glomerular

Factores que determinan la Filtración Glomerular (BFG): Diámetro molecular, forma molecular y elasticidad, y carga eléctrica.

Regulación del Flujo

• Constricción de la Arteria Aferente (AA): Disminuye la Presión Hidrostática Capilar Glomerular (PHCG) y la Tasa de Filtración Glomerular (TFG).
• Constricción de la Arteria Eferente (AE): Disminuye la salida de flujo, aumenta la PHCG y la TFG.

Mecanismos de Autorregulación

• Reflejo Miogénico: La distensión de la AE abre canales de Ca2+, provocando vasoconstricción, lo que disminuye la PHCG y la TFG.
• Retroalimentación Tubuloglomerular: La mácula densa detecta la concentración de NaCl y el volumen de agua en el líquido tubular. Si la TFG aumenta, se libera adenosina que produce vasoconstricción en la AA. Si la TFG disminuye, se liberan vasodilatadores en la AA.

Nota: La estimulación de receptores α1 reduce el Flujo Sanguíneo Renal (FSR). La angiotensina II aumenta la TFG por vasoconstricción. La PGE2 causa vasodilatación y aumenta el FSR. Un aumento de creatinina en plasma indica problemas renales.

Transporte Tubular

• Túbulo Contorneado Proximal (TCP): Reabsorbe casi todo el HCO3-, toda la glucosa y aminoácidos (aà).
• Asa de Henle: La rama descendente absorbe agua; la rama ascendente absorbe Na, K, Ca, Mg y HCO3-.
• Túbulo Contorneado Distal (TCD) y Túbulo Colector (TC): Reabsorben NaCl, Ca, HCO3-, fosfato, Mg, Na. Secretan K y H+.

Mecanismo Multiplicador de Contracorriente

Genera un ambiente hipertónico medular para producir orina concentrada o diluida. El NaCl se reabsorbe en la rama ascendente del Asa de Henle (AH), y la urea en el TC. Este mecanismo multiplica el gradiente osmótico.

La Orina Concentrada requiere ADH e hiperosmolaridad en el líquido intersticial de la médula renal.

Regulación Renal del pH

Los mecanismos renales de regulación del pH incluyen:

• Reabsorción de HCO3-.
• Excreción de acidez titulable (el tampón fosfato es el más importante).
• Excreción de amonio.

Células Intercaladas

• Tipo A: Secretan H+ y reabsorben HCO3- en acidosis.
• Tipo B: Secretan HCO3- y reabsorben H+.

Hormonas Renales Clave

• Hormona Antidiurética (ADH): El aumento de la osmolaridad o la hipovolemia estimulan su liberación. Aumenta la reabsorción de agua. A alta concentración puede causar vasoconstricción, aumentando la PA.
• Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona (SRAA): Interviene en el control de la hemodinámica sistémica e intrarrenal, la PA, el balance Na/K, el balance de agua y el equilibrio ácido-básico.

Componentes del SRAA

• Renina: Estimulada por la disminución de la PA, menor TFG y la liberación de norepinefrina (que estimula receptores β1).
• Angiotensina II: Potente vasoconstrictor, aumenta la TFG.
• Aldosterona: Mineralocorticoide producido en la zona glomerular de la corteza suprarrenal. Estimulada por angiotensina II, hiperpotasemia e hiponatremia. Aumenta la reabsorción de Na+ y la secreción de K+.

Péptido Natriurético Auricular (PNA)

Estimulado por hipervolemia, aumento de sodio, agonistas β-adrenérgicos, aumento de angiotensina II y endotelina. Causa vasodilatación, disminuye la PA y la RPT, el volumen sanguíneo y el gasto cardíaco. Inhibe la renina, la aldosterona y la ADH.

Fisiología del Tracto Gastrointestinal (GI)

Inervación del Tracto GI

Inervación Extrínseca (SNA)

• Parasimpático (PS): Aumenta la actividad del Sistema Nervioso Entérico (SNE). Las neuronas postganglionares son colinérgicas o peptidergicas. Estimula la motilidad y la secreción. En la fase cefálica, aumenta la secreción salival, inicia la secreción gástrica y de enzimas, la contracción de la vesícula biliar, la relajación del esfínter de Oddi y el inicio de la secreción intestinal.
• Simpático (S): Relajación de la musculatura lisa y contracción de esfínteres. Libera noradrenalina como neurotransmisor. Inhibe la motilidad y la secreción, estimula la vasoconstricción y la contracción de esfínteres.

Inervación Intrínseca (SNE)

• Plexo Mientérico o de Auerbach: Rige los movimientos GI (motilidad y peristalsis).
• Plexo Submucoso o de Meissner: Coordina la peristalsis.

Motilidad y Peristalsis

La Motilidad mueve y mezcla el alimento. La Peristalsis impulsa el alimento. La gastrina, colecistocinina (CCK) e insulina estimulan la motilidad.

El Complejo Motor Migratorio ocurre entre comidas (tracto vacío), actuando como limpieza (90-120 min), regulado por la motilina. El vaciado gástrico es inhibido por reflejos enterogástricos del duodeno.

Fases de la Secreción Gástrica

• Fase Cefálica: La vía final activa neuronas vagales que aumentan el flujo neural PS y liberan ACh, estimulando la secreción salival, gástrica, pancreática e intestinal.
• Fase Gástrica: Distensión del estómago, estimulación de ACh y gastrina.
• Fase Intestinal: Inhibe la secreción gástrica.

Secreciones GI Específicas

• Secreción Salival: Las células acinares producen saliva serosa, mucosa o mixta. Las células ductales realizan la secreción electrolítica. Aquí inicia la digestión de almidón y glucógeno. Su regulación es neural.
• Células Principales: Secretan pepsinógeno.
• Células Parietales: Secretan ácido clorhídrico y factor intrínseco.
• Células ECL: Secretan histamina.
• Células G: Secretan gastrina.
• Células D: Secretan somatostatina.
• Secreción Pancreática: Regulada por ACh, CCK, VIP y secretina.

Absorción de Nutrientes

1. Lípidos: Glicerol, monoglicéridos, ácidos grasos, colesterol libre y lisofosfolípidos. Son empaquetados como quilomicrones y VLDL, y transportados al hígado. La Bilis es importante para la solubilización micelar de vitaminas liposolubles, permitiendo su absorción pasiva en el intestino delgado.
2. Proteínas: Mediante cotransporte con Na+ en el borde de cepillo y por difusión facilitada. El transportador es PepT1.
3. Carbohidratos: Glucosa y galactosa se absorben por cotransporte con Na+. La fructosa se absorbe por difusión facilitada (maltasa).

La absorción de Calcio está controlada por la PTH y la vitamina D.

Endocrinología: Eje Hipotálamo-Hipófisis y Glándulas

Hipotálamo e Hipófisis

• Neuronas Magnocelulares: Grandes, en el núcleo supraóptico y paraventricular. Sintetizan oxitocina y ADH.
• Neuronas Parvocelulares: Pequeñas, controlan la función de la adenohipófisis. Se transportan por venas portales.

Hormonas Hipotalámicas y sus Efectos

• TRH: Estimula la TSH en la adenohipófisis. Estimulada por el frío, AVP y agonistas alfa-adrenérgicos. Inhibida por T3. También estimula la prolactina.
• CRH: Estimula la ACTH en la adenohipófisis.
• GHRH: Estimula la GH (somatotropina).
• GnRH: Estimula la FSH y LH.

Hormonas Adenohipofisarias

• GH (Hormona del Crecimiento): Estimulada por el sueño, estrés, pubertad, inanición, actividad física e hipoglucemia. Inhibida por somatostatina, somatomedinas, obesidad, hiperglucemia y embarazo.
• TSH: Estimula la captura de yodo y la liberación de hormonas tiroideas.
• ACTH: Se une a receptores melanocortina 2 en la corteza suprarrenal, aumentando la conversión de colesterol en pregnenolona para la síntesis de cortisol.
• FSH y LH: Estimulan la ovulación y facilitan el desarrollo de óvulos y espermatozoides.
• Prolactina: Controlada por la dopamina. La TRH aumenta su secreción.
• MSH (Hormona Estimulante de Melanocitos): Activa en el periodo fetal y después del nacimiento. Su secreción es regulada por dopamina y serotonina. Estimula el crecimiento de melanocitos y contribuye a la pigmentación de la piel.

Fisiología Tiroidea

Metabolismo del Yodo y Hormonas

El yodo se absorbe en el intestino delgado y se transporta unido a albúmina. Requerimiento diario: 150 µg (adulto), 100 µg (niños), 200 µg (embarazadas). Cerca del 90% es excretado en la orina.

La T3 se forma en la glándula tiroides a partir de T4. Factores que inhiben esta conversión (aumentando el paso de T4 a T3r): embarazo, ayuno, estrés, insuficiencia hepática y renal. La obesidad aumenta su conversión. En reposo o ayuno aumenta la T3 reversa (T3r).

Regulación y Transporte

Efecto Wolff-Chaikoff: Autorregulación por exceso de yodo plasmático. Suprime la actividad de NADPH y la expresión de NIS y TPO, deteniendo la síntesis de hormona tiroidea.

Proteínas Transportadoras: TBG (Globulina Fijadora de Tiroxina), albúmina, transtiretina. La TBG mantiene un reservorio circulante de T4 para amortiguar cambios en la función tiroidea e impide la pérdida de T3 y T4 en la orina. El aumento de TBG se observa en el embarazo y el uso de anticonceptivos.

Efectos de las Hormonas Tiroideas (HT)

Las HT o T3 son sinérgicas con las hormonas del crecimiento y somatomedinas en la formación ósea (a través de la activación de osteoclastos y osteoblastos). Aumentan el metabolismo basal, la producción de calor y el consumo de O2, e incrementan el flujo de sangre.

• La deficiencia en la infancia provoca cretinismo.
• El exceso causa osteoporosis.

Alteraciones Tiroideas

• Hipertiroidismo: Pérdida de peso, cansancio, taquicardia, debilidad muscular.
• Hipotiroidismo: Aumento de peso, depresión, bradicardia, debilidad.

Ambas condiciones alteran la menstruación.

Glándulas Suprarrenales y Metabolismo

Hormonas Suprarrenales

La glándula suprarrenal produce hormonas esteroideas (cortisol, aldosterona y andrógenos) y catecolaminas (adrenalina y noradrenalina).

Las hormonas esteroideas comparten el colesterol como precursor, obtenido por endocitosis mediada por LDL y HDL (80%) o sintetizado de novo por acetato (20%).

Eje Hipotálamo-Hipófisis-Suprarrenal

El hipotálamo secreta CRH, siguiendo ritmos circadianos (elevándose en la mañana y reduciéndose en las tardes). La adenohipófisis forma ACTH, que se une a la melanocortina 2 en la corteza suprarrenal, activando la vía AC-AMPc-PKA y aumentando la conversión de colesterol a pregnenolona y luego a cortisol.

Cortisol (Glucocorticoide)

Es el glucocorticoide más abundante, producido en la zona fascicular. El 90% se transporta unido a transcortina y se inactiva en el hígado.

Efectos del Cortisol

• Aumenta la glucemia y fomenta la movilización de ácidos grasos.
• Estimula la síntesis de proteínas, el apetito y fomenta la obesidad localizada.
• Puede causar intolerancia a la glucosa e hiperglucemia.
• Contribuye al gasto cardíaco y la PA.
• Estimula la síntesis de eritropoyetina.
• Reprime la producción de proinflamatorios y estimula antiinflamatorios (inhibe la producción de interleucina 2, usado para prevenir el rechazo de órganos trasplantados).
• Aumenta la reabsorción ósea, pudiendo provocar osteoporosis.

Una elevación crónica de cortisol puede llevar a hipertensión arterial, obesidad, diabetes y mayor susceptibilidad a infecciones.

Aldosterona (Mineralocorticoide)

Producida en la zona glomerular. Estimulada por el SRAA, la concentración sérica de potasio y la ACTH. Regula la homeostasis de sal y el volumen sanguíneo, aumentando la reabsorción de Na+ y la secreción de K+ y H+.

Catecolaminas

La síntesis se inicia con el transporte de tirosina, que se convierte en DOPA → dopamina → noradrenalina → adrenalina. Regulada por señales simpáticas derivadas de formas de estrés (ejercicio, hipoglucemia, hipovolemia). La señal química es la ACh. La adrenalina se degrada por COMT y MAO.

Regulación de la Glucemia y Hormonas Pancreáticas

Niveles de Glucemia

Glucemia normal: entre 60-90 mg/dL en ayunas y debajo de 140 mg/dL dos horas después de comer.

Hormona Hipoglucemiante: Insulina.

Hormonas Hiperglucemiantes: Glucagón, catecolaminas, cortisol y GH.

Insulina

Hormona anabolizante, secretada ante el exceso de nutrientes. Permite usar hidratos de carbono como energía y almacenar nutrientes. Es una hormona peptídica.

La preproinsulina se procesa en el retículo sarcoplásmico para formar proinsulina, que se convierte en insulina por escisión del péptido C. Actúa principalmente en el hígado, músculo y tejido adiposo.

Efectos y Regulación de la Insulina

• Disminuye la glucemia.
• Estimula la síntesis de glucógeno y la lipogénesis.
• Estimula la captación de glucosa por GLUT4.

La Glucosa es el principal regulador de la secreción de insulina. Entra a la célula β a través del transportador GLUT2 y es fosforilada por la glucoquinasa. El aumento de calcio intracelular induce la liberación de insulina. La ACh también estimula su secreción.

Efecto Incretina: La administración oral de glucosa causa mayor secreción de insulina debido a hormonas incretinas como GLP1 y GIP.

Inhibidores de la Insulina: Norepinefrina y somatostatina.

Glucagón

Hormona catabólica e hiperglucemiante, asociada al estrés. Moviliza reservas energéticas en situaciones de alta demanda (ayuno o ejercicio). Actúa principalmente en el hígado y el tejido adiposo, promoviendo la glucogenólisis y la gluconeogénesis.

Estimulantes: Hipoglucemia, CCK, gastrina, GH y cortisol.

Inhibidores: Hiperglucemia, insulina, secretina y somatostatina.