Fisiologia Humana Essencial: Hematologia, Funció Pulmonar i Regulació Sistèmica

Pràctica 1: Paràmetres Hemàtics

Paràmetres Hemàtics

• Comptatge Regular (Rc)

  Milions d'eritròcits/mm³ en sang. Una Rc alta pot indicar policitèmia, mentre que una Rc baixa pot indicar anèmia. Es realitza el comptatge en cambra de Thoma o amb un comptador de partícules (sistema Counter). Valors de referència: 6-8,9 x10⁶/mm³

• Hematòcrit (Htc)

  Volum d'eritròcits que hi ha en 100 ml de sang. Una Htc alta pot indicar deshidratació o policitèmia, i una Htc baixa, anèmia.

  

  Valors de referència: 42-46%

• Concentració d'Hemoglobina (Hb)

  Grams d'Hb per 100 ml de sang. Es mesura pel mètode de Drabkin, llegint absorbàncies. Valors de referència: 11-14,8 g/100 ml

Índexs Hemàtics

• Volum Corpuscular Mitjà (VCM)

  Quantitat mitjana d'eritròcits, expressada en fL.

  

  Valors de referència: 50-70 fL

• Hemoglobina Corpuscular Mitjana (HCM)

  Quantitat mitjana d'hemoglobina per eritròcit, expressada en picograms (pg).

  

  Valors de referència: 17-24 pg

• Concentració d'Hemoglobina Corpuscular Mitjana (CHCM)

  Concentració mitjana d'hemoglobina als eritròcits, expressada en grams per 100 mL de glòbuls.

  

  Valors de referència: 27-35 g/dL

Anèmia i Policitemia

• Anèmia

  Nivell d'hemoglobina per volum sanguini baix, resultant en un transport insuficient d'oxigen (O₂). Els paràmetres hemàtics poden evolucionar independentment, per la qual cosa cal valorar-los conjuntament per diagnosticar el tipus d'anèmia.

  Quan ens fem una ferida, just després, no tenim anèmia. Més endavant, quan s'administra sèrum, pot aparèixer una anèmia normocítica.

• Policitèmia

  Reducció del volum plasmàtic. Es caracteritza per un hematòcrit (Htc) elevat, que pot ser causat per: altures elevades (amb concentracions baixes d'O₂) o deshidratació.

Anèmia Normocítica

Disminuïts: Rc, Htc i Hb. Iguals: VCM, HCM i CHCM (pèrdua aguda de sang).

Anèmia Microcítica Hipocròmica

Disminuïts: Htc, Hb, VCM (glòbuls més petits) i HCM (menys Hb per cèl·lula). Causa freqüent: deficiència de ferro.

Anèmia Macrocítica

Disminuïts: Rc, Htc. Augmentats: VCM (glòbuls grans), HCM (més Hb per glòbul) i CHCM. Causa freqüent: deficiència de vitamina B₁₂ (VB₁₂).

Pràctica 2: Pressió Arterial

Pràctica 3: Funció Pulmonar

• Volum Corrent (VC)

  Volum d'aire inspirat o expirat durant una respiració normal (aproximadament 500 ml en repòs), que pot augmentar fins a 3 L en exercici.

• Volum Inspiratori de Reserva (VIR)

  Volum màxim d'aire que pot ser inspirat des del final d'una inspiració normal. Valors de referència en repòs: 3300 mL en homes i 1900 mL en dones.

• Volum Espiratori de Reserva (VER)

  Volum màxim d'aire que pot ser expirat des del final d'una expiració normal. Valors de referència: 1 L en homes i 700 mL en dones.

• Volum Residual (VR)

  Volum d'aire que es queda als pulmons al final de l'expiració forçada. No canvia significativament amb l'exercici. Valors de referència: 1200 mL en homes i 1100 mL en dones.

• Capacitat Inspiratòria (CI) = VC + VIR
• Capacitat Espiratòria (CE) = VC + VER
• Capacitat Residual Funcional (CRF) = VER + VR
• Capacitat Vital (CV) = VIR + VC + VER
• Capacitat Pulmonar Total (CPT) = VIR + VC + VER + VR

Mesura de la Capacitat Vital Forçada (FVC)

Quantitat d'aire que una persona pot expirar forçadament després d'una inhalació màxima. S'ha de realitzar amb la màxima rapidesa possible.

Volums Espirats Forçats

• Volum Espirat Forçat en el primer segon (FEV₁).
• Volum Espirat Forçat en el segon segon (FEV₂).
• Volum Espirat Forçat en el tercer segon (FEV₃).

Índex de Tiffenau (%FEV₁)

L'Índex de Tiffenau es calcula com (FEV₁/FVC) x 100. Representa el percentatge de la Capacitat Vital Forçada (FVC) que una persona pot expirar forçadament en el primer segon d'espiració.

Malalties Pulmonars Obstructives Cròniques (MPOC/EPOC)

• Reducció del diàmetre de les vies respiratòries (inflamació i mucositats).
• Augment de la resistència al pas de l'aire.
• El FEV₁ i l'Índex de Tiffenau (%FEV₁) disminueixen.

Malalties Pulmonars Restrictives Cròniques

• Reducció de la capacitat pulmonar (dificultat per inflar i desinflar els pulmons).
• Increment de la freqüència respiratòria.
• L'Índex de Tiffenau (%FEV₁) es manté normal.

Factors que Influeixen en la Funció Pulmonar

• Homes: Generalment, tenen volums i capacitats pulmonars més grans que les dones.
• Fumadors: Poden desenvolupar malalties obstructives cròniques o asma. Presenten una disminució del FEV₁ i de l'Índex de Tiffenau (IT), un increment del Volum Residual (VR), i una disminució de la FVC i la Capacitat Vital (CV).
• Esportistes: Generalment, tenen una millor funció pulmonar.
• Persones altes: Solen tenir una Capacitat Vital (CV) més gran.
• Persones obeses: L'obesitat no sol afectar la Capacitat Vital (CV).
• Persones grans: El Volum Inspiratori de Reserva (VIR) disminueix amb l'edat.

Sistema Endocrí

Hipotàlem

L'hipotàlem secreta neurohormones.

Hipòfisi Posterior (Neurohipòfisi)

La neurohipòfisi allibera hormones com l'hormona antidiürètica (ADH) i l'oxitocina, que són produïdes a l'hipotàlem i transportades a través d'un circuit venós.

Hipòfisi Anterior (Adenohipòfisi)

L'adenohipòfisi conté cèl·lules endocrines que secreten hormones alliberadores o inhibidores.

Neurohormones Hipotalàmiques

Les neurohormones hipotalàmiques alliberadores i inhibidores regulen la secreció d'hormones per part de l'adenohipòfisi.

• GHRH (Hormona Alliberadora de l'Hormona del Creixement): Estimula la secreció de l'hormona del creixement (GH), que augmenta la mida de les cèl·lules, provocant hipertròfia.
• GnRH (Hormona Alliberadora de Gonadotropines): Estimula la secreció de gonadotropines (FSH i LH), que actuen sobre les gònades. En homes, influeixen en la producció de testosterona; en dones, en la d'estrògens.
• MIH (Hormona Inhibidora de la Melanotropina): Inhibeix la secreció de MSH (hormona estimuladora de la melanina). Si la melatonina augmenta, la secreció de MSH pot ser regulada.

Principals Hormones Secretades per l'Adenohipòfisi

• Hormona Estimuladora de la Tiroides (TSH): Actua sobre la glàndula tiroide, estimulant la secreció d'hormones tiroidals.
• Hormona Adrenocorticotròpica (ACTH): Actua sobre el còrtex adrenal (una altra glàndula), estimulant la secreció de glucocorticoides (com el cortisol), que participen en la resposta a l'estrès. L'ACTH és una hormona tròfica.
• Hormona del Creixement (GH): La seva secreció és regulada per l'hormona alliberadora de l'hormona del creixement (GHRH) de l'hipotàlem.
• Gonadotropines: Inclouen l'Hormona Luteïnitzant (LH) i l'Hormona Fol·liculoestimulant (FSH).
• Prolactina: Actua sobre la glàndula mamària, estimulant la producció de llet.
• Hormona Estimuladora de Melanòcits (MSH): Estimula la producció de melanina.

Arcs Neuroendocrins

• Arc de 1r Ordre: Implica una hormona i una glàndula. Exemple: Quan es detecta una osmolaritat plasmàtica (P_Osmòtica) alta a la sang, l'hormona antidiürètica (ADH) és alliberada per la neurohipòfisi i actua sobre els ronyons, disminuint la concentració d'orina i augmentant el volum de líquid al cos.
• Arc de 2n Ordre: Exemple: La reducció de glucosa estimula la GHRH, que al seu torn estimula la secreció de l'hormona del creixement (GH). La GH actua sobre el fetge, que allibera més glucosa.
• Arc de 3r Ordre: Exemple: Davant una taxa metabòlica baixa, l'hipotàlem allibera TRH, que estimula l'adenohipòfisi a secretar TSH. La TSH actua sobre les glàndules tiroides, que produeixen hormones tiroidals (T₃ i T₄), les quals incrementen la taxa metabòlica basal.

Resposta a l'Estrès

En situacions d'estrès, l'hipotàlem allibera CRH, que estimula l'adenohipòfisi a secretar ACTH. L'ACTH actua sobre les glàndules adrenals, que produeixen glucocorticoides (com el cortisol).

Això provoca un augment de la glucosa en sang (mitjançant la degradació d'aminoàcids, l'alliberament de triglicèrids (TAG) i la gluconeogènesi hepàtica). El cervell, els músculs i el cor utilitzen aquesta glucosa, ja que la taxa metabòlica augmenta. Per accelerar aquesta resposta, el Sistema Nerviós Simpàtic (SNS) estimula la producció de CRH com a neurotransmissor.

A més, s'observa un augment de la freqüència cardíaca (F cardíaca) i respiratòria (F resp), vasoconstricció (dirigint el flux sanguini cap als músculs necessaris), alliberament de glucosa i TAG, i secreció d'ADH per augmentar el volum sanguini.

Sistema Circulatori

Regulació de la Funció Cardiovascular

• Regulació Nerviosa: Reflexos Cardiovasculars

  Integració a nivell del Sistema Nerviós Central (SNC) i senyal de sortida (output) cap al Sistema Nerviós Autònom (SNA).

  Afecta el cor i els vasos sanguinis.

  Funciona a curt termini (des d'1-2 minuts).

  Efecte principal: Manteniment constant de la pressió arterial mitjana (P_art) dins d'un rang estret de valors per assegurar un flux sanguini general adequat.

• Regulació Local: Autorregulació i Paper de l'Endoteli

  Afecta localment els vasos sanguinis, influint globalment en la resistència perifèrica total.

  Funciona a curt termini.

  Efecte principal: Manteniment constant del flux sanguini adequat a cada teixit, ajustant-lo a les seves necessitats metabòliques.

• Regulació Hormonal

  La variable controlada és el volum de sang. També afecta els vasos sanguinis.

  Funciona a més llarg termini.

  Efecte principal: Manteniment de la pressió arterial mitjana (P_art) a mig i llarg termini, dins d'un rang estret de valors per assegurar un flux sanguini general adequat.

Regulació Nerviosa

Entrades: El Centre Medul·lar Vasomotor (CMV) rep informació dels baroreceptors (situats a les artèries) i envia ordres al Sistema Nerviós Autònom (SNA):

• Nervi Vague: Disminueix la freqüència cardíaca (via Sistema Nerviós Parasimpàtic, SNP).
• Nervi Accelerador: Augmenta la freqüència cardíaca (via Sistema Nerviós Simpàtic, SNS).
• Nervi Vasomotor: Provoca vasoconstricció.

a) Reflex Baroreceptor

Controla la pressió arterial. Actua ràpidament, detectant valors alts de pressió.

b) Reflex Cardiopulmonar

Receptors de baixa pressió que detecten canvis en el volum sanguini i ajuden a estabilitzar la pressió arterial (P_art).

c) Reflex Quimiorreceptor

Manté la pressió arterial (P_art) en resposta a canvis en els nivells d'O₂, CO₂ i pH, gràcies a quimioreceptors que detecten una pressió parcial d'O₂ (P_pO₂) baixa.

Detall del Reflex Baroreceptor

Els baroreceptors es troben just a la sortida de l'aorta (on la P_art és alta) i al si carotidi (on també hi ha quimioreceptors).

El "set point" típic és de 105 mmHg. Si la pressió arterial puja, els baroreceptors ho detecten i envien informació a les neurones aferents, que la transmeten al Centre de Control Medul·lar (CCM).

El CCM actua sobre el Sistema Nerviós Parasimpàtic (SNP), activant-lo (disminuint la freqüència cardíaca i, per tant, la P_art). També inhibeix el Sistema Nerviós Simpàtic (SNS), la qual cosa redueix la freqüència cardíaca i la contractilitat. Les artèries i venes es vasodilaten, i la P_art disminueix.

Regulació Nerviosa del Flux Sanguini

El to vascular és la contracció dels vasos sanguinis. Està controlat per factors físics, metabòlits locals, mediadors locals i hormones.

Els receptors adrenèrgics es subdivideixen en alfa (α) i beta (β):

• Receptors α-adrenèrgics: L'adrenalina actua sobre els músculs llisos, provocant vasoconstricció.
• Receptors β-adrenèrgics: Actuen sobre el múscul esquelètic com a neurotransmissors, causant vasodilatació i augmentant el flux sanguini.

En repòs, amb una activitat baixa del SNS, els vasos amb receptors α-adrenèrgics estan menys constrets, i els vasos amb receptors β-adrenèrgics estan menys dilatats.

Durant l'exercici, el SNS actua sobre els receptors β-adrenèrgics, provocant la vasodilatació dels vasos sanguinis del múscul esquelètic (la qual cosa redueix la resistència total (R_tot) i la P_art). Al mateix temps, el SNS actua sobre els receptors α-adrenèrgics, vasoconstringint els vasos d'altres teixits per redirigir el flux sanguini.

Control Local del Flux Sanguini

Aquest control és crucial per a la regulació del flux sanguini en els diferents teixits, ajustant-lo a cada punt i en cada instant.

1. Autorregulació (Resposta Miogènica)

Encara que la pressió arterial (P_art) pugi molt, aquest mecanisme manté el flux sanguini constant. La resistència que ofereixen els vasos a la sang canvia. Quan la pressió augmenta, el diàmetre del vas tendeix a augmentar, però la resposta miogènica del múscul llis que envolta el vas provoca una contracció, evitant que el diàmetre augmenti. Si la pressió baixa, es produeix l'efecte contrari (dilatació i relaxació del múscul llis).

Mecanisme molecular:

• Pressió alta: Obertura de canals de Na⁺ i Ca²⁺, despolarització i contracció del múscul llis.
• Pressió baixa: Tancament de canals, hiperpolarització i relaxació del múscul llis.

2. Control per Metabòlits Locals

Ajusta el flux sanguini local a les necessitats metabòliques de cada instant. Els metabòlits implicats són: adenosina, ions K⁺, CO₂ i O₂.

En la hiperèmia activa (quan el metabolisme augmenta):

• L'adenosina augmenta (l'ATP baixa).
• L'O₂ baixa.
• El CO₂ puja.
• La concentració de K⁺ extracel·lular augmenta.

Això provoca una relaxació del múscul llis i vasodilatació dels vasos sanguinis.

3. Funció Endotelial

Les cèl·lules endotelials secreten òxid nítric (un potent vasodilatador) i endotelina (un vasoconstrictor).

Regulació Hormonal de la Pressió Arterial (P_art)

El manteniment de la pressió arterial (P_art) a llarg termini depèn del manteniment d'un flux sanguini constant, que al seu torn depèn dels canvis en el contingut total de Na⁺ i H₂O. Els factors implicats en la regulació del volum sanguini són:

• ADH (Hormona Antidiürètica): Estimulada per augments en l'osmolaritat del plasma, augmenta la reabsorció d'H₂O.
• RAAS (Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona): Una disminució de la P_art provoca una alta activitat simpàtica, un baix flux sanguini als ronyons i un baix flux d'orina. Això activa la renina, que condueix a la reabsorció de Na⁺ i H₂O (augmentant el volum sanguini) i a un augment de la resistència total (R_tot), la qual cosa incrementa la P_art.
• PNA (Pèptid Natriurètic Auricular): Hormona secretada després d'un augment del volum sanguini a les aurícules. S'oposa al RAAS i a l'ADH. Causa vasodilatació (reduint el volum sanguini i la P_art) i poca reabsorció de Na⁺ i H₂O (disminuint el volum sanguini).

Regulació de la Respiració

Efecte Bohr

L'efecte Bohr descriu com, quan la P_CO₂ puja o el pH baixa, la P₅₀ augmenta i l'afinitat de l'hemoglobina (Hb) per l'O₂ disminueix, facilitant l'alliberament d'oxigen als teixits.

Factors que Influeixen en l'Afinitat de l'Hb per l'O₂

• pH:
  • Als alvèols (pH més alt): major afinitat de l'Hb per l'O₂.
  • Als teixits (pH més baix): menor afinitat de l'Hb per l'O₂.
• CO₂: Un augment de la P_CO₂ provoca una disminució del pH segons la reacció: CO₂ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + H⁺.
• Temperatura: Un augment de la temperatura disminueix l'afinitat de l'Hb per l'O₂, facilitant la descàrrega d'O₂ als teixits.

Transport de CO₂ en Sang

• CO₂ dissolt: 5-10% del total.
• Carbaminohemoglobina (HbCO₂): 20-23% del total. S'uneix a llocs al·lostèrics de l'Hb.
• Ions Bicarbonat (HCO₃⁻): Aproximadament el 70% del total.

La sang venosa (desoxigenada) pot transportar, a la mateixa P_CO₂, un 4% més de volum de CO₂ que la sang arterial (oxigenada). Això es coneix com l'efecte Haldane: com menys O₂ porti la sang, més CO₂ pot transportar l'hemoglobina.

Regulació de la Ventilació

Els quimioreceptors envien informació sobre les pressions parcials dels gasos a un grup de neurones del tronc encefàlic (el centre respiratori medul·lar).

Si la P_O₂ baixa, la P_CO₂ puja i el pH baixa, s'estimulen els centres respiratoris, augmentant la ventilació respiratòria (augmenta el volum corrent (VC) i la freqüència respiratòria (FR)), la qual cosa pot portar a la hiperventilació.

Quimioreceptors

• Quimioreceptors Arterials: Actuen per via indirecta. Mesuren i envien informació si la P_O₂ cau per sota de 60 mmHg. Es troben als cossos aòrtics i carotidis.
• Quimioreceptors Bulbars (Centrals): Actuen per via directa. Són sensibles als canvis de protons (H⁺) en el líquid cefaloraquidi, que són proporcionals a la concentració de CO₂. Es troben al bulb raquidi i detecten canvis en el pH del líquid cefaloraquidi. El Centre Respiratori Medul·lar (CRM) dóna ordres a través de neurones somàtiques que innerven els músculs respiratoris (intercostals i diafragma), augmentant la freqüència respiratòria (FR) i el volum corrent (VC). Aquest procés s'atura per un mecanisme de retroalimentació negativa un cop s'aconsegueixen les condicions adequades.

Ventilació Pulmonar

• 1. Inspiració en Repòs: La pressió atmosfèrica (P_atm) és igual a la pressió alveolar (P_alv), i la pressió intrapleural (P_pleura) és d'aproximadament 756 mmHg. El diafragma i els músculs intercostals externs es contrauen, augmentant el volum de la caixa toràcica. Això estira la pleura, fent que la P_pleura disminueixi. La pleura, al seu torn, estira els pulmons, augmentant el seu volum i fent que la P_alv caigui. L'aire entra des de l'exterior cap als pulmons fins que les pressions s'igualen.
• 2. Exhalació en Repòs: Els músculs inspiratoris es relaxen i tornen a la seva posició original. La caixa toràcica redueix el seu volum, la P_pleura puja i pressiona els pulmons. El volum dels pulmons es redueix i la P_alv augmenta, forçant la sortida de l'aire fins que s'iguala a la P_atm (760 mmHg) i la P_pleura torna a 756 mmHg. La contracció dels músculs inspiratoris és controlada per les neurones inspiratòries.

Tensió Superficial i Elasticitat Pulmonar

Per respirar, hem de superar la tensió superficial i l'elasticitat pulmonar. Els pulmons tenen tendència a tancar-se a causa de:

• La tendència elàstica dels líquids, que els fa adquirir la mínima àrea de superfície possible.
• La tensió superficial, que és l'atracció de les molècules d'aigua entre si (cohesió) comparada amb l'atracció cap a les molècules d'aire (adhesió).

Ventilació Alveolar

Les pressions parcials (P_p) dels gasos als pulmons depenen de:

• La quantitat d'aire fresc que ingressem als pulmons per minut: la ventilació alveolar.
• La velocitat d'intercanvi de gasos, que al seu torn depèn de la velocitat de difusió (influïda pel gradient de P_p, el tipus de gas, i el gruix i l'àrea de la superfície d'intercanvi).