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CANALES IÓNICOS

Generalidades 

Los canales iónicos son proteínas que atraviesan la membrana permitiendo el pasaje de iones a favor de su gradiente de potencial electroquímico. Estructuralmente, los canales conforman un poro que provee de un ambiente energéticamente favorable para que los iones los atraviesen. Están constituidos por regiones hidrofóbicas en contacto con las cadenas hidrocarbonadas de los lípidos, y por regiones hidrofílicas encerradas en el interior y protegidas del ambiente hidrofóbico, que interaccionan con los iones, permitiendo así, el paso de los mismos de un lado al otro de la membrana. Estas regiones hidrofílicas conforman lo que se conoce como el poro del canal.

Selectividad iónica de los canales 

El poro de cada canal tiene, aunque no siempre, una secuencia de aminoácidos que selecciona el pasaje preferencial de un ión respecto de otro, en función de sus cargas y de la disposición espacial de los mismos. A estas regiones se las conoce como filtros de selectividad. Así, aquellos canales con filtros de selectividad conformados por aminoácidos cargados positivamente serán canales aniónicos, mientras que aquellos conformados por aminoácidos cargados negativamente serán canales catiónicos. A la vez, algunos canales catiónicos, permitirán el paso preferencial de un catión respecto de otro, lo que también se aplica para los canales aniónicos. 

Por ejemplo, los canales conocidos como canales de K+ , permiten preferencialmente el paso del K+ respecto de otros cationes como el Na+ o el Ca2+, y los canales de Cl- permiten el paso preferencial de este anión respecto de otros. A esta capacidad de seleccionar de modo preferencial el pasaje de un ión respecto de otro se lo conoce como permeabilidad selectiva o perm-selectividad iónica. Es de destacar que no existen canales exclusivos para un sólo ión, si bien algunos canales tienen una perm-selectividad tan alta para un ión respecto de otro, que se los puede considerar casi exclusivos. Sin embargo, existe una amplia variedad de canales que son no selectivos, es decir que son permeables a una gran variedad de iones (por ejemplo, existen canales catiónicos no selectivos que permiten el pasaje prácticamente idéntico de Na+ y K+ ).

Los canales catiónicos representan, al igual que los transportadores y las bombas, un sistema de transporte mediado por proteínas, con varias características que los diferencian de los mencionados sistemas de transporte. Respecto a la fuente de energía que impulsa el movimiento de los iones a través de los mismos, la misma está dada por el gradiente de potencial electroquímico, siendo así, como los transportadores, un sistema de transporte pasivo, que, a diferencia de las bombas, no involucra gasto de ATP directamente acoplado. Esta característica no los diferencia de los transportadores iónicos, si bien existen varias otras que sí lo hacen. 

La velocidad de transporte a través de los canales es de alrededor de tres órdenes de magnitud mayor que a través de los transportadores. Por otro lado, si bien los canales oscilan entre al menos dos estados conformacionales (conformación de canal abierto y conformación de canal cerrado), una vez en su estado abierto los iones fluyen a su través sin necesidad de cambios de conformación de la proteína que medie su transporte. Por este motivo, se dice que el transporte a través de canales es no estequiométrico, a diferencia de los transportadores que requieren de un cambio de conformación que acompañe al soluto transportado desde una cara hacia la otra de la membrana, además de requerir una estequiometría determinada para que el mismo ocurra (por ejemplo, en el SGLUT el transporte por cada ciclo es de dos Na+ por cada glucosa transportada). Tanto los transportadores como los canales iónicos son sistemas saturables, aunque los transportadores saturan a concentraciones mucho menores que los canales  iónicos, lo que ha llevado a postular erróneamente que los canales constituían sistemas de transporte no saturable.

Características de los canales:

En la siguiente presentación veremos las características de cada uno dependiendo del ión o catión que transporten.

El siguiente video nos muestra a modo de resumen la formación y función de los canales iónicos:

Lecturas complementarias:

Canales iónicos

REPASO: ACTIVIDAD MECÁNICA DEL CORAZÓN. CIRCULACIÓN PULMONAR Y CIRCULACIÓN SISTÉMICA.

El sistema circulatorio 

Anteriormente se ha comentado que el corazón y los vasos sanguíneos constituyen un sistema perfecto de riego sanguíneo. Pues bien, en realidad, el aparato circulatorio se compone de dos sistemas de riego conectados en serie: el circuito sistémico y el circuito pulmonar. La circulación sistémica tiene como objetivo llevar la sangre a todas las células del organismo para que puedan obtener el oxígeno y los nutrientes que ésta transporta, así como recoger las sustancias de desecho. El objetivo de la circulación  pulmonar es llevar a los pulmones la sangre que ha recorrido ya todo el organismo, y que tiene ya poco oxígeno, para que vuelva a oxigenarse. El corazón es la bomba encargada de poner en marcha ambos circuitos. En cuanto a los vasos sanguíneos por donde sale la sangre del corazón, o grandes arterias, son dos: la aorta, que procede del ventrículo izquierdo, y la arteria pulmonar, proveniente del ventrículo derecho. Los vasos sanguíneos que llevan la sangre hacia el corazón se llaman venas; al final, desembocan en las aurículas. Las principales son: las venas pulmonares (normalmente hay cuatro), que entran en la aurícula izquierda, y las venas cavas (habitualmente existen dos: inferior y superior), que entran en la aurícula derecha.

La circulación sistémica 

La circulación sistémica comienza en el ventrículo izquierdo, que con cada latido produce la expulsión de la sangre que contiene a través de la arteria aorta. Esta sangre llega a todas las células del organismo a través de sus sucesivas ramificaciones. Las células obtienen el oxígeno y los nutrientes que necesitan de esta sangre, y a ella vierten las sustancias de desecho. La sangre con poco oxígeno vuelve entonces al corazón a través de las venas. Las pequeñas venas convergen y forman otras mayores hasta llegar a las venas cavas, superior e inferior, que desembocan en la aurícula derecha. 

La cantidad de sangre que el ventrículo izquierdo expulsa en cada latido es de unos 70-90 ml, lo que supone que el ventrículo no se vacía del todo, puesto que su capacidad es de 130 ml aproximadamente. Por tanto, el ventrículo izquierdo de una persona sana expulsa un 65% de su contenido de sangre; es decir, la fracción de eyección normal del ventrículo izquierdo es del 65%. Cuando el corazón enferma y pierde su fuerza para expulsar la sangre, esta fracción de eyección disminuye. Saber cuánto desciende es un dato importante para conocer el pronóstico del paciente. Durante la sístole, se ha visto que la sangre sale del ventrículo izquierdo hacia la aorta y sus ramas. Este desplazamiento de sangre hacia delante forma una onda de  presión que expande las paredes de las arterias, que se puede palpar; es lo que se denomina pulso. El punto más conocido para palparlo se sitúa en la muñeca.

La circulación pulmonar 

La circulación pulmonar comienza en el ventrículo derecho. Durante la sístole, éste se contrae e impulsa la sangre a través de la arteria pulmonar, que no lleva la sangre a todo el organismo, sino solamente a los pulmones. Esta arteria se va ramificando y finalmente forma unos vasos sanguíneos muy pequeños llamados capilares pulmonares. Estos capilares (de capilo, ‘cabello’) tienen una pared muy delgada y permiten que entre el oxígeno y se introduzca en las células rojas de la sangre (hematíes), que son las responsables del transporte del oxígeno y, a la vez, eliminan el dióxido de carbono acumulado. Así, se obtiene de nuevo una sangre oxigenada lista para llevar de nuevo el oxígeno a todo el organismo. De los capilares pulmonares, la sangre pasa a unas venas, que finalmente forman las cuatro venas pulmonares y desembocan en la aurícula izquierda. El circuito pulmonar funciona con unas presiones mucho más bajas que el circuito sistémico. Por este motivo, el ventrículo derecho normal tiene unas paredes mucho más finas que el ventrículo izquierdo. La hipertensión pulmonar no tiene nada que ver con la hipertensión arterial. La hipertensión pulmonar es el aumento de la presión en la arteria pulmonar, y puede darse tanto en niños, frecuentemente asociada a enfermedades cardíacas congénitas (de nacimiento), como en adultos. En éstos, si no se consigue revertir, acaba dañando la función del ventrículo derecho y provoca una insuficiencia cardíaca derecha.

En el siguiente esquema se observa las diferentes direcciones que toma el flujo de sangre para llevar acabo ambas circulaciones:

1. El libro del corazón.
2. Gagnon, Fisiología médica, 24 edición. LANGE

REPASO ACTIVIDAD ELÉCTRICA DEL CORAZÓN

El corazón tiene un sistema de conducción cardíaco que permite que la orden de contracción llegue a todas sus células musculares en una secuencia ordenada. Este sistema está formado por el nodo sinusal, el nodo auriculoventricular, el haz de His y el sistema de Purkinje. 

El sistema funciona de forma parecida al circuito eléctrico de un aparato automático, que en este caso sería el propio corazón, cuya misión es funcionar ininterrumpidamente, con una fuerza y una frecuencia (número de contracciones por minuto) adecuadas a las necesidades del organismo. 

El nódulo sinusal sería el procesador electrónico que decide cuándo debe contraerse el corazón; lanza entonces un impulso eléctrico que llega a las aurículas y al nódulo auriculoventricular. Este nódulo sería un segundo procesador, que se encarga de controlar que el nódulo sinusal no se haya equivocado, actuando a modo de filtro si vienen más impulsos eléctricos de los necesarios, o envía sus propios impulsos eléctricos si no llega ningún impulso del nódulo sinusal. 

 En la diástole, la válvula mitral permanece abierta y la aórtica, cerrada. En la sístole, se contrae la pared del ventrículo, se cierra la válvula mitral y se abre la aórtica; se produce entonces la expulsión de sangre desde el ventrículo izquierdo hacia la aorta.

El nodo sinusal hace que el corazón lata entre 60 y 100 veces por minuto; dicho de otra forma, la frecuencia cardíaca normal es de 60 a 100 latidos por minuto. Cuando ésta disminuye por debajo de 60, recibe el nombre de bradicardia; y si aumenta por encima de 100, se denomina taquicardia. Con el ejercicio se produce una taquicardia fisiológica (o normal). De la misma forma, durante el sueño o la relajación tiene lugar la bradicardia fisiológica. 

En el siguiente video se nos explica detalle a detalle el paso del impulso nervioso desde su nacimiento en el nodo Sinusal.

1. El libro del corazón.
2. Gagnon, Fisiología médica, 24 edición. LANGE

REPASO DE FISIOLOGÍA CARDÍACA:

1. FISIOLOGÍA CARDÍACA.

El latido cardíaco 

El corazón se compone de dos aurículas y dos ventrículos. La sangre llega al corazón por las aurículas y sale impulsada por los ventrículos. El corazón y los vasos sanguíneos (venas y arterias) tienen la misión común de llevar la sangre a todas las células del organismo para que obtengan el oxígeno, los nutrientes y otras sustancias necesarias. 

Constituyen un sistema perfecto de riego con sangre rica en oxígeno y recolección de la que es pobre en oxígeno y está cargada de detritus. Mientras que los vasos sanguíneos actúan como las tuberías conductoras de la sangre, el corazón es la bomba que da el impulso para que esa sangre recorra su camino. Con cada latido el corazón impulsa una cantidad (habitualmente, 60-90 ml) de esa sangre hacia los vasos sanguíneos. Son fundamentalmente los ventrículos los que se encargan del trabajo de impulsar la sangre. Las aurículas, en cambio, contribuyen al relleno óptimo de los ventrículos en cada latido. El movimiento de aurículas y ventrículos se hace de forma ordenada y coordinada, en un ciclo que se repite (ciclo cardíaco) con cada latido, en el cual lo más importante, en primer lugar, es el llenado de los ventrículos; posteriormente, tiene lugar su vaciamiento mediante la eyección de esa sangre al torrente circulatorio. 

El ciclo cardíaco presenta dos fases: diástole y sístole. La diástole es el período del ciclo en el cual los ventrículos están relajados y se están llenando de la sangre que luego tendrán que impulsar. Para que puedan llenarse, las válvulas de entrada a los ventrículos (mitral y tricúspide) tienen que estar abiertas. Y para que la sangre no se escape aún, las válvulas de salida de los ventrículos (aórtica y pulmonar) deben estar cerradas. Así, se puede definir la diástole como el período que va desde el cierre de las válvulas aórtica y pulmonar, hasta el cierre de las válvulas mitral y tricúspide. Un 70% del volumen que llega a los ventrículos presenta forma pasiva, es decir, los ventrículos se llenan simplemente porque las válvulas de entrada están abiertas. El 30% restante llega activamente mediante la contracción de las aurículas, que impulsan la sangre que les queda hacia los ventrículos. 

La sístole es el período del ciclo en el cual los ventrículos se contraen y provocan la eyección de la sangre que contienen. Para ello, las válvulas aórtica y pulmonar han de estar abiertas y, para que la sangre no vuelva hacia las aurículas, las válvulas mitral y tricúspide deben estar cerradas. Así, se puede definir la sístole como el período que va desde el cierre de las válvulas mitral y tricúspide hasta el de las válvulas aórtica y pulmonar. 

Cuando las válvulas cardíacas se cierran, producen unas vibraciones que se oyen con el fonendoscopio; se conocen con el nombre de ruidos cardíacos. Son dos diferentes en cada ciclo. El primer ruido lo produce el cierre de las válvulas mitral y tricúspide, que da inicio a la sístole ventricular. El segundo ruido lo produce el cierre de las válvulas aórtica y pulmonar, que da comienzo a la diástole ventricular. Existen otros muchos ruidos que se pueden auscultar, unos fisiológicos (o normales) y otros patológicos (o anormales).

Cámaras cardíacas en color de acuerdo al tipo de sangue que transporta: En azul AD y VD que transporta sangre venosa y en rojo AI y VI que transporta sangre arterial.

El músculo cardíaco.

Para que el corazón pueda cumplir su función debe poder tanto relajarse, para permitir su llenado, como contraerse, para provocar la eyección de la sangre. Esto no sería posible si no fuera porque su pared está formada, entre otros tejidos, por músculo (el miocardio). Las células musculares o miocitos cardíacos forman este tejido muscular y tienen en su interior las proteínas responsables de la contracción y la relajación: la actina y la miosina, también llamadas filamentos finos y filamentos gruesos, respectivamente. Estas proteínas se disponen entrelazadamente, de forma que se pueden deslizar entre sí. El calcio es el responsable de que el mecanismo de contracción y relajación se ponga en marcha. Los miocitos cardíacos tienen un sistema de tubuladuras que hacen que el calcio pueda llegar rápidamente a cada fibrilla muscular, de manera que todas se puedan contraer en cada latido. La contracción se produce de la siguiente manera: cuando a la célula muscular le llega la orden de contraerse mediante un impulso eléctrico, se produce la liberación de calcio en su interior. Este calcio permite que se fusionen la actina y la miosina. Al unirse, la miosina utiliza energía para deslizarse sobre la actina, y la célula acorta su longitud, es decir, se contrae. Para que se produzca la relajación, el calcio sale de la célula muscular, lo que provoca que la actina y la miosina se separen, y cese así la contracción. Este proceso ocurre de forma continua y ordenada en todas las células musculares cardíacas, gracias a las uniones comunicantes entre ellas y al sistema de conducción de los impulsos eléctricos.

Músculo Cardíaco en contracción y relajación gracias al sistema de conducción eléctrico.

1. El libro del corazón.
2. Gagnon, Fisiología médica, 24 edición. LANGE

                                      

Hola, sean todos bienvenidos, para empezar, hablemos un poco sobre lo que significa la Fisiología Médica.

1. Introducción a la Fisiología

Es clave en todas las carreras relacionadas con la medicina, debido a la fuerte implicancia de la misma en la comprensión de los fenómenos de la vida y la enfermedad y como base para una terapéutica racional. Por otro lado, la Fisiología abreva en la investigación básica y por lo tanto presenta un fuerte correlato científico dentro del arte de la medicina. La fisiología está muy relacionada con la anatomía e históricamente era considerada una parte de la medicina. El gran hincapié que la fisiología hizo en la investigación de los mecanismos biológicos con la ayuda de la física y la química, convirtió a la fisiología en una disciplina independiente en el siglo XIX; sin embargo, hoy se tiende a la fragmentación y a la unión con la gran variedad de ramas especializadas que existen en las ciencias de la vida. Se reconocen tres grandes divisiones: fisiología general, relacionada con todos los procesos básicos que son comunes a todas las formas vivas; la fisiología y la anatomía funcional de los seres humanos y de otros animales, incluyendo la patología y los estudios comparativos, y la fisiología vegetal, que incluye la fotosíntesis y otros procesos de la vida de las plantas. La Fisiología estudia  las funciones de los seres vivos, intentando  explicar los factores físicos,  químicos y biológicos que causan el  origen y progresión  de la vida. Esta disciplina estudia las interacciones moleculares y celulares que se realizan en los seres vivos,  confiriéndoles  sus características funcionales. Para los seres vivos la unidad básica y funcional es la célula, en ella se encuentran los mismos componentes químicos, los átomos y las moléculas, que están presentes en la materia inanimada; cumpliendo esos componentes las mismas leyes físicas y químicas. A  medida que aumenta el nivel de organización estructural  en el organismo, aparecen nuevas propiedades únicas para establecer una eficiencia funcional.          En los seres vivos  el primer nivel de organización es el molecular, en él  los  elementos químicos se organizan e interaccionan para formar  las moléculas base de la vida: Proteínas, Lípidos, Hidratos de Carbono, Ácidos Nucleicos. Estas moléculas a su vez se organizan e  interaccionan  entre si para constituir conjuntos moleculares mayores  que son los responsables de la estructura y la función celular.

Introduccion a fisiologia from DR. CARLOS Azañero