Mecanismos Fundamentales de la Fisiología Humana

Mecanismo de Ventilación Pulmonar

Inspiración

• Respiración Normal (Tranquila): Contracción del diafragma y músculos intercostales externos. Esto aumenta los volúmenes torácico y pulmonar, lo que provoca una disminución de la Presión Atmosférica (PA) interna en aproximadamente -3 mmHg.
• Respiración Forzada: Intervienen músculos accesorios como los escalenos y el esternocleidomastoideo. Esto puede disminuir la presión interna hasta en +20 mmHg (Nota: Generalmente, la inspiración disminuye la presión interna respecto a la atmosférica, se asume que el valor positivo indica una mayor magnitud de la diferencia de presión o un error tipográfico en el documento original, pero se mantiene la notación para no alterar el contenido).

Espiración

• Respiración Normal (Tranquila): Relajación del diafragma y músculos intercostales externos. Esto disminuye el volumen torácico y pulmonar, pero aumenta la PA interna en aproximadamente +3 mmHg (respecto a la presión alveolar).
• Respiración Forzada: Se produce gracias a la contracción de los músculos abdominales y los intercostales internos, lo que puede disminuir la presión interna hasta en -30 mmHg.

Sistema Sensorial: Olfacción y Somatosensación

Conformación de los Receptores Olfatorios

El aparato olfativo está formado por:

1. Células Olfatorias: Son células nerviosas bipolares, que actúan como las células receptoras primarias.
2. Células de Sostén: Son células epiteliales que proporcionan soporte.
3. Células Basales: Células nasales encargadas de generar nuevas células receptoras (con un ciclo de renovación de 1 a 2 meses).

Cada neurona sensitiva bipolar tiene una dendrita que se proyecta hasta la cavidad nasal, finalizando en una protuberancia con cilios olfatorios. Entre estas neuronas se encuentran las glándulas de Bowman, que segregan moco, formando una capa glucoproteica que recubre los receptores olfativos.

Vías de Interpretación de las Sensaciones Somatosensitivas

La transmisión de la información somatosensorial sigue un sistema de tres neuronas:

1. Neurona de Primer Orden: Conducen los impulsos desde los receptores somáticos hasta la médula espinal o el tronco encefálico, a través de los nervios espinales y pares craneales.
2. Neurona de Segundo Orden: Conducen los impulsos desde la médula espinal y el tronco encefálico hacia el tálamo. Sus axones hacen decusación (cruzan) antes de llegar al núcleo ventral posterior del tálamo.
3. Neurona de Tercer Orden: Conducen los impulsos desde el tálamo hasta el área somatosensitiva de la corteza del mismo lado.

Transporte Molecular a Través de la Membrana Plasmática

Los mecanismos de transporte se clasifican en:

• Transporte Pasivo: Incluye la difusión simple y la difusión facilitada.
• Transporte Activo: Incluye la bomba de sodio-potasio y otras bombas que requieren energía.
• Mecanismos para Moléculas de Gran Masa Molecular: Endocitosis, exocitosis y transcitois.

Regulación Hormonal y Endocrinología

Regulación del Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona (SRAA)

El SRAA es un potente sistema vasoconstrictor. Se activa en situaciones donde la osmolaridad es muy alta o cuando el volumen sanguíneo disminuye, requiriendo mecanismos de regulación más allá de la liberación de ADH. La aldosterona juega un papel crucial al promover la reabsorción de sodio, lo cual, a su vez, arrastra la reabsorción de agua, ayudando a restaurar el volumen y la presión sanguínea.

Generación y Propagación del Potencial de Acción en el Miocardio

El impulso cardíaco se genera de manera automática:

1. El potencial de acción se genera espontáneamente en el nódulo sinusal, provocando la contracción de las células miocárdicas de las aurículas.
2. El impulso viaja al nódulo auriculoventricular (AV), generando la contracción de las células autorrítmicas.
3. Desde el nódulo AV, el impulso se propaga a través del haz de His (fibras situadas en el tabique interventricular), que se divide en rama izquierda y derecha para coordinar la contracción ventricular.

Secreción de la Hormona de Crecimiento (GH)

La secreción de GH ocurre en pulsos, predominantemente durante el sueño. Es estimulada por una neurohormona hipotalámica específica y es inhibida por la somatostatina. La GH promueve la síntesis del Factor de Crecimiento Tipo Insulínico (IGF) en diversos tejidos diana.

Mecanismo de Acción Hormonal: Hormonas Hidrosolubles vs. Liposolubles

La acción hormonal depende de la solubilidad de la hormona:

• Hormonas Hidrosolubles: No pueden atravesar la membrana plasmática. Sus receptores se encuentran en la superficie de la célula diana. El complejo hormona-receptor activa la proteína G, que a través de la adenililciclasa convierte el ATP en AMPc (segundo mensajero), amplificando la señal hormonal.
• Hormonas Liposolubles: Comprenden hormonas esteroides y tiroideas. Difunden a través de la membrana para unirse a receptores localizados en el citosol (esteroides) o en el núcleo (tiroideas).

Principales Acciones de los Glucocorticoides

Los glucocorticoides actúan de manera similar a otras hormonas esteroides. La fijación hormonal induce un cambio conformacional en los receptores, lo que se denomina activación. Estos complejos se unen a secuencias específicas del ADN (o a proteínas de la cromatina), aumentando la tasa de transcripción de genes específicos para la síntesis de péptidos o enzimas, como las responsables de la gluconeogénesis.

Acción de la Insulina y el Glucagón

• Glucagón: Aumenta los niveles de glucosa en sangre cuando estos descienden por debajo de lo normal. Promueve la producción de glucosa hepática (glucogenólisis, glucogenólisis, lipolítico y cetogénico).
• Insulina: Actúa sobre el metabolismo de carbohidratos, estimulando la captación de glucosa, favoreciendo su incorporación desde la sangre a los tejidos y estimulando la glucogénesis.

Acción de la Hormona Aldosterona

La aldosterona, secretada en la corteza de las glándulas suprarrenales, inhibe la excreción de sodio en la orina, ayudando a mantener el volumen y la presión sanguínea.

Neurobiología

Tipos de Células de la Glía

Las células gliales desempeñan funciones vitales de soporte:

• Astrocitos: Suministran nutrientes a las neuronas.
• Células Ependimarias: Participan en el transporte de hormonas en el cerebro (líquido cefalorraquídeo).
• Microglía: Protegen el cerebro de microorganismos invasores (función fagocítica).
• Oligodendrocitos: Forman la vaina de mielina en el Sistema Nervioso Central (SNC).
• Astroglía: Proporciona soporte estructural y metabólico a los nervios sensoriales (término general que incluye astrocitos).
• Células de Schwann: Se sitúan entre las neuronas en el Sistema Nervioso Periférico (SNP) y forman la mielina periférica.

Músculo: Mecanismo de Contracción y Control Neural

Estructura del Sarcomero

El sarcómero, unidad contráctil del músculo, está compuesto por:

• Filamentos Gruesos: Miosina.
• Filamentos Finos: Actina.

Esta disposición confiere al músculo su aspecto estriado. Los discos Z separan un sarcómero del siguiente.

Ciclo de Contracción

1. Activación Neural: Una neurona sinapta con el músculo esquelético, liberando acetilcolina, que abre canales iónicos, permitiendo la entrada de $ ext{Na}^+$ y produciendo la despolarización. Si se alcanza el umbral, se genera un potencial de acción.
2. Liberación de Calcio: El potencial de acción viaja al retículo sarcoplásmico, una red tubular que almacena $ ext{Ca}^{2+}$. El ATP, generado en las mitocondrias, es fundamental para el proceso.
3. Interacción Actina-Miosina: La miosina posee cabezas con alta afinidad por la actina y capacidad de movimiento, impulsado por la hidrólisis de ATP.
4. Regulación: Para evitar la contracción constante, la tropomiosina, unida a la actina, bloquea los sitios de unión de la miosina en estado de relajación. La troponina, unida a la tropomiosina, tiene un receptor para el calcio.
5. Deslizamiento: Cuando el $ ext{Ca}^{2+}$ se une a la troponina, esta provoca que la tropomiosina gire, desbloqueando la actina para que la miosina se una, generando los puentes cruzados. Los filamentos no se acortan; el sarcómero se acorta por la superposición de actina y miosina.
6. Relajación: Para que la miosina se despegue de la actina, debe llegar nuevo ATP. Para que el músculo se relaje, el $ ext{Ca}^{2+}$ debe ser bombeado activamente de vuelta al retículo sarcoplásmico mediante bombas que consumen ATP.

Hemostasia: Formación del Tapón Plaquetario

La formación del tapón plaquetario es un proceso secuencial:

1. Las proteínas de la membrana plasmática de las plaquetas se unen a las fibras de colágeno expuestas tras una lesión vascular.
2. Para evitar que la fuerza de la corriente sanguínea arrastre las plaquetas, las células del endotelio producen el factor de von Willebrand (vWF), que actúa como un adhesivo entre el colágeno y las plaquetas.
3. Al adherirse al colágeno, las plaquetas se activan, se rompen parcialmente y secretan mediadores como ADP y tromboxano $ ext{A}_2$.
4. El tapón plaquetario se fortalece mediante la formación de una malla de fibrina (producto final de la cascada de coagulación).
5. Los coágulos maduros contienen plaquetas, fibrina y glóbulos rojos atrapados.
6. La contracción de la masa plaquetaria forma un tapón más compacto y eficaz.