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FISIOLOGIA / PRINCIPIOS GENERALES DE LA FISIOLOGÍA / LÍQUIDOS CORPORALES
LÍQUIDOS CORPORALES
LÍQUIDOS CORPORALES
La razón principal por la que deben estudiarse los líquidos corporales radica en el hecho de que todas las células del organismo están bañadas por un entorno líquido del que dependen estrechamente.
INTRODUCCIÓN
Si consideramos que la vida se originó en un ambiente líquido (el mar primigenio), los organismos unicelulares que se desarrollaron, lo hicieron rodeados de un líquido rico en sales y otros nutrientes. Consecuentemente los primeros seres vivientes aprendieron a desarrollar todas sus funciones vitales inmersos en dicho ambiente hidrosalino del que estaban separados por una superficie lipídica, que hacía de frontera entre el medio externo y el medio interno del organismo, con el que mantenían un continuo intercambio.
Animación 1: Líquidos corporales
A medida que los organismos se hacían más complejos, sus células se organizaron por sus funciones y se compartimentaron, pero nunca aisladas del líquido hidrosalino que las mantenían. Este líquido, que denominaremos extracelular, estaba en equilibrio hidrosalino con el líquido intracelular, para mantener el volumen líquido óptimo de cada célula. Este líquido extracelular se fue organizando en diferentes compartimentos hidrosalinos que se fueron conformando durante la evolución marina de estos organismos, pero siempre manteniendo su equilibrio hidrosalino, aunque con funciones diferentes. Ante la necesidad de mantener las condiciones óptimas de este líquido extracelular, tenía que ser renovado continuamente. Por este motivo se generó un nuevo compartimento líquido, que estuviera en continuo movimiento y se intercambiara con el resto del líquido extracelular. Este nuevo compartimento que se denominó sistema circulatorio, se convirtió en protagonista de todos los sistema de regulación para mantener la constancia de los parámetros esenciales para la supervivencia de todas las células.
Mientras los organismos se desarrollaban en el mar existía un equilibrio más o menos estable entre el líquido externo (marítimo) y el líquido extracelular, pero cuando decidieron conquistar el medio aéreo, surgieron varios problemas de adaptación y entre ellos la pérdida de ese ambiente acuoso externo en que se habían desarrollado. Para empezar tuvieron que engrosar su barrera externa para evitar la pérdida de agua por evaporación y como bien escaso, se convirtió en una de sus prioridades, por lo que tuvieron que desarrollar mecanismos para conservar su líquido extracelular y crear conductas que les permitieran encontrar el agua que necesitaban.
Expuestas brevemente estas razones, se puede deducir que el estudio de los líquidos corporales, su volumen y composición y las fuerzas que determinan el equilibrio entre los distintos compartimentos líquidos, es esencial porque suponen la base de la vida y consecuentemente de la Fisiología.
COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
La existencias de barreras físicas dentro de los organismos y la necesidad de crear sistemas que permitan el movimiento del líquido para su renovación han determinado la aparición de distintos compartimentos líquidos, limitados por barreras con características de permeabilidad específicas que determinan en consecuencia la composición y el volumen de cada uno de estos compartimentos.
Estos compartimentos son:
Compartimento intracelular, formado por todas las células del sistema orgánico.
Compartimento extracelular formado por el medio externo a todas las células, pero encerrado en el organismo mediante superficies que lo aíslan del entorno exterior.
Este último compartimento esta subdividido a su vez en distintos sub compartimentos como son:
-compartimento circulatorio
-compartimento óseo
-compartimento conectivo
-compartimento transcelular
-compartimento intersticial, formado por el líquido que no se encuentra en los otros compartimentos mencionados.
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA ORGÁNICA
El elemento principal en la composición del medio líquido orgánico es el AGUA. Su volumen en los distintos compartimentos líquidos puede medirse por técnicas de dilución, que veremos a continuación, mediante las cuales tenemos los siguientes valores:
AGUA ORGÁNICA TOTAL (AOT): supone el 60% del peso corporal en el arquetipo fisiológico. En la mujer el porcentaje es de 50%. Esta diferencia se debe al mayor contenido graso subcutáneo en las mujeres. En consecuencia hay que tener en cuenta la composición grasa del sujeto, dado que cuanto mayor sea ésta menor será el contenido líquido. También se produce una pérdida de volumen líquido con la edad.
Por lo tanto son tres los factores que modifican el volumen de AOT: la edad, el sexo y el porcentaje de grasa corporal.
55% de AOT Líquido intracelular (LIC)
45% de AOT Líquido extracelular (LEC), de éste último:
20% de AOT es líquido intersticial (LIT) y linfa
7,5% de AOT es plasma
7,5% de AOT es líquido cristalizado en hueso
7,5% de AOT es líquido del tejido conectivo denso
2,5% de AOT es líquido transcelular, el cual a su vez
líquido tractos gastrointestinales
líquido biliar
líquido urinario
líquido cefalorraquídeo
líquido intraocular
líquido de los espacios serosos
pleural, peritoneal, pericárdico
MEDIDA DE LOS VOLÚMENES EN LOS COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS DEL ORGANISMO
La medida directa de los volúmenes líquidos es difícil en los organismos vivos, pues requerirían métodos invasivos de difícil aplicación. Por esa razón los valores obtenidos provienen de medidas indirectas para lo cual se utiliza el método de la dilución de un indicador. Estas medidas son de interés fundamentalmente para realizar estudios de estados nutricionales y metabólicos, ya que en clínica se suelen utilizar los porcentajes indicados en el apartado anterior como valores normalizados.
Animación 2: Medida del volumen de agua en los compartimentos líquidos. Método de la dilución de un indicador.
El método de la dilución de un indicador consiste en la inyección de una cantidad (QIi) conocida de indicador en el compartimento que se quiera estudiar, se espera un tiempo para que éste se distribuya, y luego se toma una muestra donde se analiza su concentración [I].
QiI = Cantidad conocida de indicador suministrado
QfI = Cantidad final de indicador recogido en el compartimento de estudio
QiI = QfI
QI = V x [I]
QiI = Vf x [I]f
Vf = QiI / [I]f
¿Cómo se calcula la concentración?: Mediante métodos colorimétricos, radioactivos o inmunofluorescentes, etc. Para lo cual se realiza una curva patrón y sobre ella se localiza la concentración problema.
Para tener una medida más exacta, hay que considerar la cantidad de indicador separado del compartimento durante el periodo de distribución (por metabolización, excreción, etc.), de esta forma la ecuación anterior quedaría de la siguiente forma:
Vf = (QiI – QeI )/[I]f
Si por ejemplo inyectamos en plasma 150 mg de sacarosa, tras un tiempo de distribución se obtiene una concentración de sacarosa igual a 0,01 mg/ml y una cantidad de sacarosa metabolizada de 10 mg, de esta forma y aplicando la fórmula anterior tendríamos:
Vf = (150 mg – 10 mg) / 0,01 mg/ml = 14.000 ml
A este valor se le denomina espacio de sacarosa.
PROPIEDADES DE LOS INDICADORES
Naturalmente para que este sistema de medida sea efectivo, es necesario que los indicadores utilizados cumplan una serie de requisitos, que a continuación se enumeran:
– no sean tóxicos
– que se distribuyan uniformemente
– que no ejerzan efecto por sí mismo en la distribución del agua y los sustratos del organismo.
– no ser cambiado por el organismo, o conocer la cantidad cambiada.
– que sea fácil de medir. Para ello se utilizan indicadores que puedan medirse por métodos colorimétricos, radioactivos o inmunofluorescentes.
INDICADORES Y COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
Para medir el volumen de AOT, la antipirina da resultados menores.
Para el LEC todos los indicadores pasan en mayor o menor grado a las células .
– los iones radioactivos dan valores sobreestimados.
– los sacáridos no metabolizables se distribuyen mal y dan valores subestimados.
El volumen plasmático se puede estudiar bien porque moléculas como las proteínas no pueden abandonar el sistema circulatorio, por lo que se presentan como buenos indicadores.
Para obtener el volumen sanguíneo es necesario realizar una pequeña conversión, dado que hay que tener en cuenta el volumen que ocupan los elementos formes, lo cual puede ser estudiado con eritrocitos marcados con iones radioactivos o con antígenos.
Hct = hematocrito; Vp= volumen plasmático; Vs = volumen sanguíneo
Vs = Vp x 100/100-Hct
Para el estudio del LIT, no hay posibilidades de medida, por lo que se utiliza la ecuación siguiente que siempre da valores sobreestimados.
LIT = LEC – Vp
Para el estudio del LIC, tampoco pueden realizarse medidas, por lo que también se utiliza:
LIC = AOT – LEC
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES
Analizando la composición química de los líquidos corporales se puede observar que éstos están constituidos por los siguientes componentes:
Componente inorgánico
electrolítico
no electrolítico
Componente orgánico
Las unidades de medida de estos componentes se dan en moles, equivalentes eléctricos y osmoles, porque lo que interesa en Fisiología es el número de moléculas, de cargas eléctricas o de partículas osmóticamente activas, más que el peso de las mismas.
Figura 4: La osmolaridad y la presión osmótica.
La osmolalidad (Figura 4) es una de las unidades de medida de mayor interés en Fisiología, dado que el volumen líquido de los distintos compartimentos líquidos depende en gran medida del número de partículas osmóticamente activas, es decir partículas que ven limitado su paso a través de las barreras selectivas que separan dichos compartimentos. Esta limitación en el paso de solutos supone movimientos de agua hasta alcanzar un equilibrio hídrico entre los distintos compartimentos. Estos movimientos de agua suponen variaciones de volumen que determinan una presión frente a las superficies que limitan dichos compartimentos, esta presión se denomina osmótica, y es la presión que deberíamos ejercer contra esa superficie para que no saliera agua. Se mide en mmHg y viene dada por la ecuación:
Pos = nRT/V
N= número de partículas; R= nº de Abogador; T: temperatura; V: volumen
Una forma de tener un valor rápido de la presión osmótica es la siguiente:
Pos (mmHg)= 19,3 x osmolalidad
Igualmente se utiliza la medida de osmolalidad porque al ser referida a un kg de agua, los valores se independizan de la Tª de la solución y el volumen que ocupan los solutos disueltos.
Por otra parte la concentración osmolal se mide por la caída del punto de congelación de la solución. 1 mol/l de un soluto ideal disminuye el punto crioscópico en 1,86 C, luego el nº de osmoles/ l será igual al punto crioscópico/ 1,86 C. En el caso del plasma se sabe que éste disminuye el punto de congelación a -0,53 C luego dividido por 1,86 C nos dá 284,95 mosm/l.
Normalmente la concentración plasmática se mide en laboratorio en mEq [1]Equivalente eléctrico: cantidad en gramos de un ion capaz de proveer el mismo nº de cargas eléctricas positivas o negativas que las que provee 1,008 g de ion hidrógeno.Así para un ion monovalente el peso equivalente eléctrico será igual a su peso molecular, mientras que para un ion divalente el peso del equivalente eléctrico será igual a su molaridad por la valencia.El equivalente químico es la cantidad de sustancia químicamente equivalente … Continúe leyendo o mmol/litro de plasma, y para evitar el volumen que ocupan las grandes moléculas del plasma que no pueden pasar la barrera endotelial es necesario expresar estas medidas en litros de agua plasmática, para ello se divide el valor obtenido en el laboratorio por 0,93.
Figura 5: Composición química de los compartimentos líquidos.
Si analizamos la figura 5 donde se representa la composición en solutos de los distintos líquidos orgánicos, podemos observar la existencia de diferencias, no en cuanto al número de solutos, que prácticamente en todos es igual, sino en la proporción de cada uno de ellos, es decir, todos los líquidos corporales contienen los mismos componentes, aunque éstos se encuentran en distintas concentraciones. En el LEC predominan las sales de sodio, responsables del 90 al 95% de su osmolalidad (280 mOsm/Kg de agua de los 300) y presión osmótica, mientras que en el LIC las sales de sodio solo representan 30 mOsm/Kg de agua, siendo las principales responsables de su osmolalidad las sales de potasio, magnesio, fosfatos y proteínas.
Figura 6: Compuestos químicos responsables de la presión osmótica.
Las causas de estas diferencias (figura 6) son debidas a la existencia de barreras selectivas que separan dichos compartimentos.
Animación 3: Efectos celulares de la tonicidad.
BALANCE DIARIO DEL AGUA CORPORAL
En condiciones normales el balance acuoso diario es CERO. (Figura 7).
Figura 7: Balance neto de agua corporal.
SALIDAS :
Orina……. 1500 ml agua
piel ………. 600 "
pulmón…. 300 "
heces …… 100 "
total: 2500 ml agua
ENTRADAS COMPENSATORIAS:
bebida…… 1000 ml agua
alimentos.. 1200 "
metabólica 300 "
total: 2500 ml agua
Los excesos de ingestión acuosa se eliminan por la orina.
La ausencia de ingestión acuosa no evita la eliminación urinaria: volumen urinario mínimo = 450 ml (en alta concentración). Este volumen mínimo se debe a la necesidad renal diaria de eliminar (en una alimentación normal) unos 1200 mosmoles de sustancias eliminables (urea, creatinina, ácido úrico, amonio, sulfato, fosfato y sales en exceso).
La eliminación por la piel y los pulmones es independiente a la ingestión de agua y depende de la temperatura y humedad exterior y de la temperatura corporal. El mínimo diario es de aprox. 900 mililitros. Por la piel se denomina perspiración insensible distinta a la sudoración. La pérdida pulmonar se utiliza para la saturación del aire respiratorio.
Esta pérdida actúa como regulador de la temperatura corporal.
En condiciones normales el agua de las heces tiene escasa incidencia en este balance. No obstante el volumen/ día de agua que se maneja en el sistema digestivo es del orden de 9000 mililitros (procedentes de la ingestión y de las secreciones digestivas) de los cuales solo se pierden los 100 ml de las heces.
Sumando estas pérdidas mínimas diarias denominada pérdida obligatoria mínima de agua, supone para el arquetipo fisiológico el 2% del peso corporal en gramos.
Si hay incremento de la temperatura exterior y/o se incrementa el ejercicio (incremento de la temperatura interior) se produce un incremento de la evaporización junto con la sudoración.
Hay otras situaciones patológicas que alteran este balance, como la fiebre, la diarrea, vómitos, etc.
MECANISMOS REGULADORES
-Mecanismos nerviosos que generan la conducta de búsqueda de agua. Mecanismo de la sed.
–Hormona antidiurética, especializada en el control del agua corporal.
-Ambos están íntimamente ligados
-La ADH responde a cambios en la osmolaridad, presión y volumen de la sangre.
-La aldosterona, que regula los niveles de sodio y potasio en el LEC mediante su acción principal sobre el riñón.
Intervienen órganos, como el sistema nervioso central, los riñones, el sistema endocrino y el aparato digestivo. Indirectamente el aparato respiratorio, por la pérdida de agua que supone la respiración.
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