Fisiologia Humana: Processos Respiratoris, Renals i Digestius

Fisiologia respiratòria

La fisiologia respiratòria comprèn una sèrie de processos: la ventilació pulmonar (respiració), l'intercanvi i transport de gasos i la regulació de la respiració en la seva totalitat.

Ventilació pulmonar

La ventilació es divideix en dues fases:

• Inspiració: La pressió atmosfèrica és superior a la pulmonar (pressió intraalveolar).
• Espiració: La pressió pulmonar (intraalveolar) és superior a l'atmosfèrica.

El gradient de pressió és creat per les variacions en la mida de la cavitat toràcica:

• Expansió del tòrax: Provoca una disminució de la pressió intratoràcica i una disminució de la pressió intraalveolar, permetent l'entrada d'aire als pulmons.

Llei de Boyle

A temperatura constant, el volum d'un gas és inversament proporcional a la pressió a la qual és sotmès; és a dir: el volum d'un gas disminueix en augmentar la pressió i augmenta en disminuir-la.

Volums i capacitats pulmonars

Es mesuren mitjançant l'espiròmetre i es representen en un espirograma.

• Volum corrent (VC): Volum d'aire que s'exhala normalment després d'una inspiració (500 mL).
• Volum de reserva espiratòria (VRE): Volum màxim d'aire addicional que es pot espirar forçadament després d'espirar el volum corrent (1000-1200 mL).
• Volum de reserva inspiratòria (VRI): Quantitat d'aire que es pot inspirar de manera forçada després d'una inspiració normal (3300 mL).
• Volum residual (VR): Quantitat d'aire que no pot ser espirat forçadament (1200 mL). En el pneumotòrax, el VR s'elimina quan el pulmó es col·lapsa.
• Capacitat vital (CV): VRI + VC + VRE. És el major volum d'aire que una persona pot mobilitzar dins i fora dels pulmons. Representa la major espiració possible després de la major inspiració possible. És variable segons molts factors.
• Capacitat inspiratòria (CI): Màxima quantitat d'aire que una persona pot inspirar després d'una espiració normal (VC + VRI = 3500-3800 mL).
• Capacitat residual funcional (CRF): Quantitat d'aire que es reté en els pulmons després d'una espiració normal (VRE + VR = 2200-2400 mL).
• Capacitat pulmonar total (CPT): Volum total d'aire que un pulmó pot contenir (5700-6200 mL).

Espai mort i ventilació alveolar

• Espai mort anatòmic: Conductes on es troba l'aire que no forma part de l'intercanvi de gasos (aprox. 30% del volum total). Ventilació alveolar = VT - espai mort anatòmic.
• Ventilació alveolar: Volum d'aire inspirat que arriba o "ventila" realment els alvèols. Només aquest volum forma part de l'intercanvi de gasos entre l'aire i la sang. L'aire alveolar intercanvia part del seu O₂ per part del CO₂ que conté la sang. Els alvèols han d'estar ben ventilats perquè l'intercanvi de gasos es realitzi de forma adequada.

Intercanvi de gasos

• Pressió parcial (PP): Pressió exercida per un gas dins d'una barreja de gasos o d'un líquid.
• Llei de les pressions parcials (Llei de Dalton): La PP d'un gas en una barreja és directament proporcional a la concentració del gas i a la pressió total. Exemple: PO₂ = 21% (conc. O₂ atm) x 760 (Patm) = 159.6 mm Hg.

Valors clau:

• PO₂ aire alveolar = 100 mm Hg = PO₂ sang arterial.
• PO₂ sang venosa = 37 mm Hg.

Entre l'aire alveolar i la sang capil·lar només s'interposen les membranes d'alvèols i capil·lars, que són molt permeables a l'O₂ i al CO₂. L'O₂ entra a la sang perquè la PO₂ alveolar és més gran que la de la sang venosa. Les molècules de CO₂ surten de la sang intentant disminuir el gradient de CO₂ (PCO₂ sang venosa > PCO₂ sang alveolar). Aquest transport bidireccional converteix la sang desoxigenada en oxigenada.

Factors que influeixen en la difusió d'oxigen:

• Gradient de PO₂ (afectat per l'altitud).
• Superfície total de la membrana respiratòria (afectada per l'emfisema).
• Volum respiratori per minut (afectat per mòrfics).
• Ventilació alveolar.

La difusió es facilita perquè les parets dels alvèols i capil·lars formen una capa molt fina, les superfícies són extenses i els glòbuls rojos passen en capes tan fines que estan en contacte directe amb l'aire alveolar.

Transport i intercanvi tissular

L'O₂ es combina amb l'hemoglobina (Hb) per formar oxihemoglobina. La quantitat d'O₂ depèn de la quantitat d'Hb disponible.

• Corba de dissociació oxigen-hemoglobina: Un increment de la PO₂ accelera l'associació de l'Hb amb l'O₂, mentre que un descens n'accelera la dissociació.
• Intercanvi tissular: Es produeix gràcies al gradient de pressions. Un lleuger descens de la PO₂ ocasiona un gran alliberament d'O₂ a les cèl·lules.
• Efecte Bohr: L'increment de la PCO₂ fa baixar l'afinitat entre l'Hb i l'O₂, desplaçant la corba a la dreta i facilitant l'alliberament d'oxigen en situacions de gran demanda o estrès.

Regulació de la respiració

Els centres de control es localitzen al tronc encefàlic, controlant els músculs inspiratoris (diafragma) i espiratoris.

• Factors d'influència: Variacions en la PO₂, PCO₂ i pH arterial. Si la PO₂ baixa d'un nivell crític, es produeix una depressió dels centres respiratoris.
• Tensió arterial: Els baroreceptors aòrtics i carotidis regulen la freqüència respiratòria (FR). Un augment de la TA enlenteix la FR.
• Reflex de Hering-Breuer: Reflex espiratori de relaxament després d'eliminar el volum corrent.
• Còrtex cerebral: Permet el control voluntari (amb limitacions).
• Altres: Dolor, fred sobtat o estímuls a la faringe/laringe.

Els ronyons i la formació de l'orina

Els ronyons filtren la sang, produeixen l'orina i actuen com a equilibradors del plasma sanguini. Les seves funcions inclouen l'ajust del contingut d'aigua, ions i pH, l'hematopoesi i la síntesi de vitamina D i prostaglandines.

Processos de formació de l'orina:

1. Filtració: Moviment d'aigua i soluts des del plasma dels glomèruls cap a la càpsula de Bowman a través d'un gradient de pressió. No es filtren cèl·lules ni la majoria de proteïnes.
2. Reabsorció: Moviment de molècules des dels túbuls cap a la sang peritubular. Es reabsorbeix la major part de l'aigua i electròlits (2/3 al túbul proximal).
3. Secreció: Moviment de substàncies des de la sang cap al túbul per a la seva excreció (K+, H+, amoni).
4. Excreció: Eliminació final de l'orina.

Mecanisme de contracorrent (Nansa de Henle)

Manté una concentració de soluts alta a la medul·la renal. La branca descendent reabsorbeix aigua, mentre que la branca ascendent transporta activament Na+ i Cl- cap a l'interstici (és impermeable a l'aigua). Això crea un mecanisme multiplicador que permet concentrar l'orina.

Regulació hormonal del volum urinari

• ADH (Hormona antidiürètica): Augmenta la permeabilitat a l'aigua al túbul distal i col·lector, reduint el volum d'orina per evitar la deshidratació.
• Aldosterona: Incrementa la reabsorció de Na+, fet que afavoreix la reabsorció d'aigua (requereix ADH).
• ANH (Hormona atrial natriurètica): Afavoreix la pèrdua de Na+ i aigua per l'orina.

Sistema reproductor masculí

• Òrgans essencials: Gònades (testicles) per a la producció de gàmetes.
• Òrgans accessoris: Epidídim, conductes deferents, conductes ejaculadors i uretra.
• Glàndules: Vesícules seminals (60% del semen, ric en fructosa), pròstata (30% del semen, alcalina) i glàndules bulbouretrals.
• Funcions: Espermatogènesi i secreció de testosterona (cèl·lules de Leydig).

La testosterona manté els caràcters sexuals, estimula l'anabolisme proteic i és regulada per l'FSH i l'LH mitjançant retroalimentació negativa.

Sistema reproductor femení

• Òrgans essencials: Ovaris (produeixen oòcits i hormones com estrògens i progesterona).
• Òrgans accessoris: Trompes de Falopi (lloc de fertilització), úter (cos, cèrvix i fundus), vagina i vulva.
• Úter: Format per l'endometri (mucosa), miometri (múscul) i peritoni. Permet la implantació del zigot i el desenvolupament fetal.

Cicles i reproducció

• Lactància: Controlada per estrògens, progesterona, prolactina (producció) i oxitocina (expulsió).
• Cicle menstrual: Inclou la fase menstrual (dies 1-5), fase postmenstrual o proliferativa (estrogènica), ovulació (dia 14) i fase premenstrual o secretora (progesterònica).
• Desenvolupament embrionari: Fertilització -> Zigot -> Mòrula -> Blastocist (amb trofoblaste i massa interna). El coriòn forma la placenta, que secreta HCG per mantenir el cos luti.
• Capes germinals: Endoderm (revestiments), Ectoderm (epidermis, sistema nerviós) i Mesoderm (músculs, ossos).

Sistema digestiu

Els mecanismes primaris són: ingestió, digestió, motilitat, secreció, absorció i eliminació.

Digestió mecànica i química

• Mecànica: Masticació, deglució (oral, faríngia, esofàgica), peristaltisme (propulsió) i segmentació (barreja).
• Química (Enzims): Amilasa (midó), Pepsina i Tripsina (proteïnes), Lipasa (greixos).

Motilitat i secreció

L'estómag buida en 2-6 hores formant el quimo. La motilitat és regulada pel GIP, el nervi vago (reflex enterogàstric) i la CCK. Les fases de la secreció gàstrica són: cefàlica, gàstrica i intestinal.

Absorció

Es produeix principalment a l'intestí prim. L'aigua s'absorbeix per difusió, el sodi per transport actiu i la glucosa per cotransport amb sodi. Els greixos requereixen sals biliars (micel·les) i es transporten com a quilomicrons per la limfa.

Composició de la sang i immunitat

La sang està formada per plasma (90% aigua) i elements cel·lulars:

• Glòbuls vermells (Eritròcits): Contenen hemoglobina (4 àtoms de ferro per molècula) per transportar O₂. La seva formació és estimulada per l'eritropoetina.
• Glòbuls blancs (Leucòcits): Granulòcits (neutròfils, eosinòfils, basòfils) i agranulòcits (limfòcits, monòcits).
• Plaquetes: Fonamentals per a l'hemostàsia i coagulació.

Immunitat

• Inespecífica: Resposta immediata (neutròfils, macròfags, barreres físiques).
• Específica: Reconeixement d'agents concrets. Inclou limfòcits B (immunitat humoral via anticossos) i limfòcits T (immunitat mediada per cèl·lules).

Sistema endocrí: Hormones

Les hormones es classifiquen en esteroidees (liposolubles, derivades del colesterol) i no esteroidees (proteïnes, pèptids o derivades d'aminoàcids).

• Mecanisme esteroide: El receptor és al citoplasma; actua sobre la transcripció genètica (resposta lenta).
• Mecanisme no esteroide: Utilitza un segon missatger (AMPc) per activar enzims (resposta ràpida).

Principals glàndules:

• Adenohipòfisi: GH (creixement), PRL (prolactina), TSH, ACTH, FSH i LH.
• Tiroide: T3, T4 (metabolisme) i Calcitonina (baixa el calci en sang).
• Paratiroide: PTH (augmenta el calci en sang).
• Suprarrenal: Aldosterona (electròlits) i Cortisol (estrès, metabolisme).
• Pàncrees (Illots de Langerhans): Cèl·lules alfa (Glucagó - augmenta glucèmia) i cèl·lules beta (Insulina - disminueix glucèmia).