Fisiología Humana Esencial: Hemostasia, Transporte Celular y Función Pulmonar

Hemostasia: Mecanismos de Reparación Tisular y Coagulación Sanguínea

La hemostasia comprende los mecanismos fisiológicos esenciales para la reparación tisular tras una lesión vascular. El proceso se inicia con un espasmo vascular, que a menudo produce dolor. Inmediatamente después, se produce una vasoconstricción, cuya intensidad es directamente proporcional al daño tisular sufrido por el vaso: a mayor daño, mayor constricción.

Cuando se produce una rotura vascular, las glucoproteínas de la pared del vaso se unen, provocando una deformación de las plaquetas. Estas desarrollan pseudópodos que les permiten unirse entre sí, formando una agregación plaquetaria que sella el vaso dañado. Posteriormente, las plaquetas inician la formación de una sustancia clave: el activador de la protrombina, fundamental para la creación del coágulo sanguíneo. Este coágulo está compuesto por una intrincada red de filamentos de fibrina. El proceso bioquímico para su formación es el siguiente:

Protrombina (con la entrada de calcio activado + factor V) → Trombina → Fibrinógeno (en presencia de calcio) → Monómeros de fibrina (con la acción del factor estabilizador de la fibrina) → Filamentos de fibrina.

La red de filamentos de fibrina atrapa plaquetas, eritrocitos, etc., formando el coágulo sanguíneo. Para que se forme el activador de la protrombina, actúan simultáneamente dos vías principales: la vía extrínseca y la vía intrínseca.

Ambas vías convergen en la transformación de la protrombina en trombina, que a su vez genera los monómeros de fibrina. Una vez formado el coágulo, se produce la retracción del coágulo, un proceso que acerca los bordes de la herida. Simultáneamente, se activa el factor de crecimiento, que estimula la formación de células para cerrar la herida mediante un tejido fibroso. Finalmente, se produce la lisis del coágulo, un mecanismo por el cual se libera plasminógeno, que se convierte en plasmina y disuelve el coágulo, restaurando el flujo sanguíneo.

Transporte a Través de la Membrana Celular

Transporte Pasivo: Movimiento Sin Gasto Energético

El transporte pasivo es un proceso fundamental en la biología celular que permite el movimiento de sustancias a través de la membrana plasmática sin requerir gasto de energía metabólica (ATP). Este tipo de transporte se rige por gradientes de concentración o electroquímicos.

• Difusión

  Las moléculas se encuentran en constante movimiento debido a su energía cinética, que es equivalente a su temperatura en grados absolutos. Este movimiento molecular provoca colisiones con la membrana, permitiendo que algunas la atraviesen. La facilidad de paso depende del tipo y tamaño de la molécula: el agua y las moléculas pequeñas la atraviesan con facilidad, mientras que la dificultad aumenta con el tamaño. Las moléculas solubles en lípidos también la atraviesan con gran facilidad.

• Desplazamiento de Cargas (Canales Iónicos)

  El paso de iones a través de la membrana depende del número de canales que haya para permitir su paso. Por tanto, el paso depende de la longitud del canal, la resistencia eléctrica, el tamaño del ion y la carga de la célula.

• Filtración

  Este proceso depende del tamaño del poro del capilar y de la diferencia de presiones hidrostáticas. Cuanto mayor sea la presión en el capilar, más se favorecerá la filtración de líquido hacia el intersticio. Por el contrario, la presión del líquido intersticial se opone a la filtración desde el capilar.

• Ósmosis

  La ósmosis es el movimiento neto de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable, desde una región de mayor concentración de agua (menor concentración de soluto) a una de menor concentración de agua (mayor concentración de soluto).

Transporte Pasivo Facilitado: Asistencia Proteica

El transporte pasivo facilitado es mediado por proteínas de membrana específicas. Estas proteínas son capaces de unirse a moléculas, cambiar su conformación para permitir el paso de la sustancia a través de la membrana y, si el interior celular está menos concentrado, la sustancia se suelta de la proteína transportadora. Este tipo de transporte presenta diversas propiedades clave:

• Saturabilidad: La velocidad de transporte tiene un límite máximo, ya que depende del número de proteínas transportadoras disponibles.
• Especificidad: Cada proteína transportadora está diseñada para unirse y transportar moléculas específicas.
• Competencia: Moléculas con estructuras similares pueden competir por el mismo sitio de unión en la proteína transportadora.
• Inhibición: Ciertas sustancias pueden bloquear o reducir la actividad de las proteínas transportadoras.

Transporte Activo: Contra Gradiente y con Gasto Energético

El transporte activo es el movimiento de moléculas desde una región de menor concentración a una de mayor concentración, o contra un gradiente electroquímico. Este proceso fundamental implica un gasto de energía metabólica, generalmente en forma de ATP. Está siempre mediado por proteínas transportadoras específicas, conocidas como bombas, que son capaces de hidrolizar ATP para obtener la energía necesaria (ATP → ADP + Pi).

Fisiología Respiratoria: Volúmenes y Capacidades Pulmonares

La función pulmonar se describe mediante la medición de volúmenes y capacidades de aire que los pulmones pueden manejar.

Volúmenes Pulmonares Fundamentales

• Volumen Corriente (VC)

  Es la cantidad de aire que entra y sale de los pulmones en una respiración tranquila y normal, siguiendo el patrón fisiológico (aproximadamente 500 mL).

• Volumen Inspiratorio de Reserva (VIR)

  Es el volumen máximo de aire adicional que se puede inspirar por encima de una inspiración tranquila (aproximadamente 3000 mL).

• Volumen Espiratorio de Reserva (VER)

  Es el volumen máximo de aire adicional que se puede espirar por encima de una espiración tranquila (aproximadamente 1100 mL).

• Volumen Residual (VR)

  Es el volumen de aire que permanece en los pulmones incluso después de una espiración forzada máxima (aproximadamente 1200 mL). Este volumen evita el colapso pulmonar.

Capacidades Pulmonares: Combinaciones de Volúmenes

La combinación de los volúmenes pulmonares da lugar a las capacidades pulmonares, que representan la capacidad funcional de los pulmones en diferentes situaciones.

• Capacidad Inspiratoria (CI)

  Es el máximo volumen de aire que se puede inspirar en una inspiración forzada, partiendo del final de una espiración tranquila (VC + VIR = aproximadamente 3,5 L).

• Capacidad Residual Funcional (CRF)

  Es el volumen de aire que permanece en los pulmones al final de una espiración tranquila (VER + VR = aproximadamente 2,3 L).

• Capacidad Vital (CV)

  Es el máximo volumen de aire que somos capaces de expulsar de los pulmones después de una inspiración máxima (VC + VIR + VER = aproximadamente 4,6 L).

• Capacidad Pulmonar Total (CPT)

  Es el máximo volumen de aire que se puede almacenar en los pulmones con el máximo esfuerzo posible, es decir, la suma de todos los volúmenes (VC + VIR + VER + VR = aproximadamente 5,8 L).

Transporte de Oxígeno en la Sangre y Afinidad por la Hemoglobina

El transporte de oxígeno (O₂) en el cuerpo es un proceso vital. Aproximadamente el 97% del oxígeno que llega a los tejidos lo hace en combinación química con la hemoglobina (Hb), una proteína presente en los glóbulos rojos. El 3% restante se transporta disuelto en el agua del plasma sanguíneo y en las células.

La hemoglobina tiene una notable capacidad para combinarse con grandes cantidades de oxígeno cuando la presión parcial de oxígeno (PO₂) es alta, y lo libera cuando esta desciende. Este mecanismo es crucial para el intercambio gaseoso:

• Cuando la sangre pasa por los pulmones, donde la PO₂ alcanza aproximadamente 95 mmHg, la hemoglobina capta grandes cantidades de oxígeno, saturándose.
• Sin embargo, cuando esta sangre oxigenada llega a los capilares de los tejidos, donde la PO₂ es menor, la hemoglobina libera el oxígeno captado, permitiendo que este oxígeno libre se difunda hacia las células para su metabolismo.

La relación entre el porcentaje de saturación de la hemoglobina y la presión parcial de oxígeno se representa mediante la curva de disociación oxígeno-hemoglobina. La forma sigmoidea de esta curva se debe a un fenómeno conocido como cooperatividad: la unión de una molécula de oxígeno a la hemoglobina facilita la unión de las siguientes, haciendo que la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno sea más fuerte a medida que aumenta el número de moléculas de oxígeno unidas.

La máxima cantidad de oxígeno transportado por la hemoglobina es de aproximadamente 20 mL de oxígeno por cada 100 mL de sangre. La hemoglobina desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de una presión de oxígeno constante en los tejidos, asegurando un suministro adecuado para las necesidades metabólicas celulares.