Edición y corrección: Lic. Mayra del Águila Muñiz Diseño de cubierta: Lic. Marcelino Fernández Acosta Realización: Leonardo Fernández del Río Diagramación: Lilia Rodríguez Goytizolo © Colectivo de autores, 2009 © Sobre la presente edición: Editorial Félix Varela, 2009 ISBN 978-959-07-1027-8 Editorial FÉLIX VARELA Calle A No. 703, esq. a 29 Vedado, La Habana, Cuba. ÍNDICE Prólogo / VII Capítulo 1. MEDIO INTERNO / 1 Introducción / 1 Las células como unidades vivas del cuerpo / 3 Líquidos corporales / 12 Equilibrio hídrico / 13 Composición de los líquidos corporales / 16 Homeostasis / 17 Regulación de las funciones corporales / 22 Características de los sistemas de control / 27 Capítulo 2. SANGRE, COAGULACIÓN E INMUNIDAD / 29 Introducción / 29 Volemia / 30 Características físico-químicas de la sangre / 31 Composición de la sangre / 33 Elementos formes de la sangre / 41 El mecanismo de la coagulación / 50 Generalidades de inmunidad / 58 Capítulo 3. SISTEMA CARDIOVASCULAR / 61 Introducción / 61 Sistema especial de excitación conducción / 63 Fundamento e importancia del electrocardiograma (ECG) / 67 El corazón como bomba / 73 Ciclo cardíaco / 74 Regulación de la actividad cardiovascular / 77 Circulación sanguínea / 92 Presión sanguínea / 95 Circulación capilar / 97 Sistema linfático / 105 IV Capítulo 4. SISTEMA RESPIRATORIO / 109 Introducción / 109 Consideraciones anátomo-funcionales / 111 Vías de conducción del aire y pulmones / 112 El tórax y su conjunto estructural motor / 117 Control neuroendocrino de las vías respiratorias / 119 La ventilación pulmonar / 120 Intercambio gaseoso entre los pulmones y la sangre, transporte de los gases respiratorios por la sangre e intercambio gaseoso entre la sangre y los tejidos / 127 Regulación de la respiración / 137 Ejercicio y regulación de la respiración / 150 Respiración en el feto / 152 Respiración en el recién nacido / 153 Capítulo 5. SISTEMA DIGESTIVO / 155 Introducción / 155 Factores que intervienen en el proceso digestivo /157 El acto fisiológico de ingestión de los alimentos / 159 Prehensión de los alimentos / 165 Masticación / 169 Insalivación / 173 Deglución / 179 Esfínter esofágico caudal o cardias / 184 La digestión gástrica en el estómago monocavitario, su papel digestivo y actividad motora / 185 El proceso digestivo y la motilidad del intestino delgado / 207 Tránsito por el esfínter ileocecal / 240 El proceso digestivo y la motilidad del intestino grueso / 241 El mecanismo de la defecación / 254 Gases en el tracto gastrointestinal / 258 Capítulo 6. SISTEMA RENAL / 261 Introducción / 261 Recuerdo anátomo-histológico y particularidades circulatorias / 263 Función glomerular / 270 Función tubular / 276 Papel de los riñones en el equilibrio hídrico / 287 Papel de los riñones en el equilibrio electrolítico / 291 Control de la osmolaridad / 295 V Papel de los riñones en el equilibrio ácido-básico / 296 Características físico-químicas de la orina / 302 Sistema excretor renal / 306 Mecanismo de la micción / 309 Capítulo 7. FISIOLOGÍA DE LA PIEL / 315 Introducción / 315 Recuerdo histológico / 320 El pelo / 326 Las plumas / 330 La muda / 331 Glándulas sudoríparas / 332 Glándulas sebáceas / 338 Adaptaciones de la piel en función a las condiciones ambientales / 339 Capítulo 8. SISTEMA NERVIOSO / 341 Introducción / 341 La neurona. Unidad funcional del sistema nervioso / 345 Sinapsis / 349 Receptores / 352 El reflejo, actividad básica funcional del sistema nervioso / 355 Sistema Nervioso Central o Somático (SNC) / 356 Nivel medular / 359 Nivel Encefálico Bajo (NEB) / 372 Nivel Encefálico Alto (NEA) / 386 Los reflejos condicionados / 407 Sistema Nervioso Vegetativo (SNV) / 411 Papeles fisiológicos del sistema nervioso simpático / 415 Papeles fisiológicos del sistema parasimpático / 417 Capítulo 9. SISTEMA ENDOCRINO / 418 Introducción / 418 Características generales de las glándulas endocrinas / 422 Concepto actual de hormona / 424 Regulación de la secreción hormonal / 427 Naturaleza química de las hormonas / 435 Principales glándulas endocrinas / 437 Órganos endocrinos transitorios / 439 Mecanismo de síntesis hormonal / 439 Transporte de las hormonas / 443 VI Receptores hormonales / 444 Mecanismo de acción hormonal a nivel celular / 447 Control hipotalámico de la secreción hipofisaria / 452 Lóbulo anterior de la hipófisis / 457 Hormona del crecimiento (GH) / 457 Gonadotropinas / 460 Prolactina (PRL) / 461 Hormona estimulante del tiroides (TSH) / 465 Hormona adrenocorticotropa (ACTH) / 475 Medula adrenal / 479 Lóbulo intermedio de la hipófisis / 479 Lóbulo posterior de la hipófisis / 480 Hormona antidiurética (ADH) / 481 Oxitocina / 482 Regulación de la calcemia / 484 Regulación de la glicemia / 497 Bibliografía / 510 PRÓLOGO La Fisiología, importante rama de la Biología, tiene como misión estudiar el desarrollo, de forma secuente y concatenada, de los procesos vitales que garantizan la vida. La Fisiología de los vertebrados superiores requiere de conocimientos precedentes referentes a la constitución morfológica del cuerpo (Zoología, Anatomía e Histología), su composición química (Química Orgánica y Bioquímica) y los procesos fisicoquímicos que en él se desarrollan (Biofísica y Metabolismo). Como ciencia en general, la Fisiología presenta un marco en su sistema de conocimientos que la hacen, sobre todo, una ciencia de observación y experimentación. La Fisiología de los animales domésticos, surgida como ciencia a mediados del siglo XVIII con la creación de las primeras escuelas de Medicina Veterinaria en Europa, tiene que ser aplicada y comparada. El proceso de enseñanza de las Ciencias Fisiológicas, en los nuevos modelos educacionales que se ejecutan en las universidades, reconoce diversos matices y formas de articulación curricular que varía de una a otra institución, dependiendo del esquema global de formación del profesional en cada una, lo cual refleja los propósitos institucionales inscritos en el contexto general de cada país, por lo que enfoque, contenidos y métodos de enseñanza deben permanecer abiertos a las posibilidades de cambio mediante su confrontación con la realidad práctica profesional y los objetivos que la sociedad demanda del egresado. Está bien claro que en las condiciones actuales del desarrollo científico-técnico, las innovaciones en la práctica profesional hacia una aplicación cada vez mayor a los problemas de la producción de alimentos relacionados con los animales de granja o la atención a los animales afectivos y sociales, tienen que reflejarse en forma creciente en aquellos aspectos del currículum orientados a fortalecer la capacitación de los profesionales graduados. VIII El enfoque y por lo tanto el objetivo de la Fisiología Humana en los estudios de medicina, no es, bajo ningún concepto, el mismo de la Fisiología Veter inaria en los estudios del médico veterinario zootecnista. Mientras que la primera explica el funcionamiento del cuerpo humano como objetivo instructivo único, la segunda debe estudiar al menos ocho especies de animales de granja y afectivos que la hacen esencialmente una ciencia comparada. Es un hecho indiscutible que ante esta situación, nuestros estudiantes de pregrado están frente a un sistema de conocimientos abrumador y prácticamente imposible de alcanzar de prevalecer el “vicio tradicional” del enfoque mezclado Fisiología Humana-Veterinaria, por lo que en primera instancia, es necesario definir con claridad y exactitud los objetivos instructivos que deben regir el proceso docente de esta disciplina y que la misma se distinga por un enfoque comparado y aplicado. En la carrera del médico veterinario, es tradicional la orientación, organización y desarrollo del programa de Fisiología Animal en un sistema de conocimientos estructurado por temas ordenados que explican el funcionamiento de los sistemas de una forma individual, muchas veces con un nivel de profundidad innecesario, que unido a una organización por semestres independientes, no permite que los estudiantes puedan entender, adecuadamente, la integralidad del funcionamiento del cuerpo animal como una unidad monolítica. Esta situación determina que los libros de textos clásicos estén elaborados también con este criterio, lo que en cierta forma, limita el nivel de integración y aplicación de los conceptos fisiológicos en el campo de la medicina veterinaria y la zootecnia. Ello, a su vez, dificulta que el estudiante de pregrado y el futuro profesional puedan tener conciencia de la importancia y aplicación de estos conocimientos en la interpretación de los complejos fenómenos que acontecen en los animales de granja insertados en un sistema productivo. En consecuencia, es necesario que la Fisiología Animal se proyecte como una herramienta sólida, capaz de garantizar un nivel de conocimientos adecuado, abordando conceptos importantes con un carácter integral. En la actualidad, la Fisiología Veterinaria, en nuestro sistema curricular, contempla una Fisiología Básica, que desarrolla la generalidad del funcionamiento de los órganos, sistemas y mecanismos de control que garantizan la armonía funcional del cuerpo animal IX como un todo en su relación con el medio ambiente y una Fisiología Aplicada que basa su sistema de conocimientos y habilidades en aspectos fisiológicos relativos a la producción y la salud, las cuales son de extraordinario interés para el futuro profesional. El presente libro ha sido concebido con el objetivo de satisfacer los requerimientos del sistema de conocimientos del programa de pregrado de la asignatura Fisiología Básica en nuestra carrera, en su proyección actual en el Plan de Estudios, por lo que desarrolla la generalidad del funcionamiento de los sistemas corporales, a partir del concepto de medio interno como forma de comprender la armonía funcional del cuerpo animal. La proyección de una forma comparada, al abordar aspectos morfofuncionales específicos de las diferentes especies de animales domésticos, permite estudiar tópicos de interés para el futuro profesional. Los aspectos aquí abordados se complementan, como una unidad, con los tratados en el libro Fisiología Animal Aplicada, por lo que ambos conforman el sistema de conocimientos de la disciplina. El propósito de los autores es brindar un material de lectura clara con un ordenamiento lógico y una información científica directa y actualizada en función del cumplimiento de los objetivos del programa. No es un libro definitivo, es simplemente, un primer paso hacia el futuro en el enfoque transdisciplinario a la Fisiología Animal. Esperamos que sea todo lo útil que nos propusimos y les permita “aprehender” esta ciencia que garantiza conocer cómo funciona el cuerpo animal. Capítulo 1 MEDIO INTERNO INTRO DUCCIÓ N Los organismos unicelulares se originaron en el agua mucho tiempo antes que se desarrollaran los animales pluricelulares. La aparición de las formas de la vida animal y su movimiento hacia la tierra fueron acompañadas de un desarrollo de los fluidos corporales que reproducían las condiciones acuáticas primordiales, de manera que todas las células del organismo animal están bañadas por agua, y por lo tanto, los animales superiores mantienen en su cuerpo el ambiente original de las células primitivas. Las funciones normales de los tejidos dependen en primera instancia de la composición de este fluido. Los animales, desde la forma más simple hasta la más compleja, toman del medio circundante la materia y la energía y devuelven los productos finales del catabolismo. El sabio francés Claude Bernard, en 1856, describió un concepto fundamental para comprender el funcionamiento del organismo animal en su unidad como un todo, al expresar que el medio ambiente donde viven los animales, con sus diferentes indicadores tales como aire, radiación solar, temperatura, viento, lluvia, etc., no es en ningún momento el medio externo de las células, al considerarlas individualmente, definiendo de manera acertada como medio interno o milieu interieur al líquido intersticial que las baña y al plasma de la sangre con el que este intercambia, así como con el plasma de la linfa que coopera en la estabilidad del líquido intersticial, por lo que estos líquidos se corresponden realmente con el medio externo de las células. Mientras que el animal intercambia directamente con el medio ambiente, sus células lo hacen con el medio interno, por lo que se establece una relación funcional entre células, líquido intersticial y plasma sangre-linfa de forma tal que se garantiza a todas y cada una de ellas, en la economía animal, la posibilidad de recibir los nutrientes necesarios para su actividad metabólica, al tiempo que se asegura la eliminación de los productos de excreción resultantes de esta actividad. El establecimiento 2 del medio interno garantiza la vida, el desarrollo y el cumplimiento óptimo de las funciones celulares. Mediante el plasma de la sangre las células reciben los nutrientes y eliminan los productos de excreción, a través de la linfa se mantiene la constancia del volumen, presión y concentración de proteínas del líquido intersticial, al tiempo que participa en procesos de absorción y defensa. (Ver Fig. 1.1.). F i gu r a 1.1. El medio interno. El medio interno surge como producto de la necesidad para desarrollar la vida en los animales pluricelulares. En la escala filogenética de desarrollo evolutivo de los metazoos, hasta el nivel de organismos diblastos, como esponjas y celentéreos, que a pesar de poseer dos capas de células estas intercambian directamente con el medio, debido a su amplia superficie, no es necesaria la presencia del medio interno, pero a partir de los triblastos, animales con tres capas blastodérmicas, fue necesaria la aparición y evolución del medio interno que evolucionó conjunta y simultáneamente con la evolución del continente o cavidades, el contenido o líquido biológico y las funciones que estos efectúan. El espacio intersticial representa la cavidad más primitiva del organismo, al tiempo que el líquido aquí presente, el intersticial, es también el más 3 primitivo. Es solo a partir de la aparición de los vasos sanguíneos del mesodermo que se constituye la cavidad típica (cavidad vascular) del medio interno circulante, al establecerse un circuito cerrado de circulación formado por el corazón (bomba) y el sistema vascular (circulación), por lo que de esta forma la sangre se constituye en el líquido especializado de los vertebrados con el desarrollo de múltiples y complejas funciones, al igual que la linfa que en su sistema vascular abierto, intersticios celulares-circulación sanguínea, es un fundamental sistema controlador del medio interno. LAS CÉ LULAS CO M O UNIDAD E S VIVAS D E L CUE RP O En los organismos unicelulares, todos los procesos que garantizan la vida ocurren en una célula simple. A medida que se produce el desarrollo evolutivo de los organismos pluricelulares, las células se van agrupando para formar los tejidos, con funciones específicas, y así dar lugar a la conformación de los órganos y sistemas que, cumpliendo con su actividad particular, ga rantizan e n su rela ción funci onal la integridad del cuerpo como una unidad. La célula es la unidad básica de la vida. En esta unidad se desarrollan los caracteres comunes propios de lo vivo, como son la alimentación, la respiración, la circulación, el metabolismo (uso y transformación de la energía), la excreción, el crecimiento, la reacción a los estímulos y la capacidad de reproducción. El ciclo de vida de una célula se extiende desde la mitosis de origen hasta la mitosis de división, por lo que la individualidad celular de una nueva célula comienza con la mitosis. Según la característica de reproducción, las células se clasifican en no r e p r i mi da s que se caracterizan por una reproducción muy rápida y ciclo de vida corto como las células de la médula ósea roja, donde se forman constantemente las células sanguíneas, las células germinativas del epiteli o intestinal que producen lo s enter ocitos, las cé lulas del estra to ger minativo de la epidermi s y l os espermatoci tos productore s de los esper matoz oides, r e p r i mi d a s r e l a ti va me n te co mo la s cél ulas del músculo liso, en donde la represión o control inhibitorio disminuye la reproducción durante años y r e p r imi da s las células nerviosas (neuronas) y del músculo estriado que tienen la reproducción reprimida, por lo que no se reproducen en absoluto, extendiéndose su ciclo de vida celular por toda la vida del animal. Una célula viva está formada por dos partes principales: núcleo y citoplasma, separados entre sí por la membrana nuclear, los líquidos que la rodean y la membrana celular o citoplasmática. Cualquier célula típica en los animales pluricelulares o metazoos es de tipo eucariota (eu, verdade- 4 ro; kario, núcleo). El núcleo constituye el centro de control para todas las actividades celulares, por lo que la a ctivación y repre sión de este centro de control deter mina la síntesis de todas la s pr oteínas, a par tir del potenci al ge néti co (DNA) que determina la di fere nciación de la s cé lulas. To das l as célula s po seen cara cter ísticas comune s, a unque exi ste una absoluta cor respo ndencia e ntre estructura y función, en e l pl ano cel ular y mo lecul ar. La estructura de la célula, e specialme nte su or ganiz ación molecular y su a sociación con otras cé lulas para constituir los tej idos, se corre sponde si empr e con la funci ón que re aliza n. El sistema membranoso re sulta de impo rtancia para la re gula ción del ingr eso y salida de dive rsos comp uesto s (funció n tró fica o de regulaci ón p ara el inte rcambio nutrie ntes-productos de elimi naci ón o en a lguna s cé lulas corporale s como las nerviosas y musculares para la excita ción, transmi si ón y r espue sta de l os estímul os), l a pre se nci a de receptor es hor mona les y la capacidad para transfor mar un estímul o en impulso ner vioso. Además, el impor tante papel que a veces desempeña en la cap taci ón de macr omol écula s, mi croo rgani smos y pa rtici pació n en el sistema inmunita rio (función de di gestión y defensa ). El citopla sma mue stra grandes difer enci as de estr uctura y orde nació n, según la función de las células. El sistema mitocondrial, donde se desarrolla la mayor par te de la re spiración celular proporcio na a l as cé lulas, por oxidación del hidr ógeno, gr an ca ntidad de fosfato de al to po tencial e nergé tico , y el núcl eo cuya funció n es la de actuar como soporte de los facto res her editarios, a travé s de l áci do de soxi rribo nucl eico (DNA) que tra nspor ta l a información heredada genéticame nte, indi spensable para el mantenimiento de toda célula. Todo órgano es un agregado de células diferentes, mantenidas en posición por estructuras intercelulares de sostén. Cada tipo de célula está especialmente adaptada para llevar a cabo una función especializada. Por ejemplo, los glóbulos rojos o eritrocitos transportan los gases respiratorios, O2 de los pulmones a los tejidos y CO2 en sentido inverso, mediante la circulación sanguínea por la actividad del sistema cardiovascular, o las neuronas, unidad anátomo-funci onal del sistema nervioso, se caracterizan por ser excita bles. Es cierto que morfológica y funcionalmente muchas células del cuerp o difiere n entre sí, pero no es menos cierto que todas tienen caracterí sticas básicas comunes, como son las sustancias nutritivas para el mantenimiento de la vida y la forma casi idéntica de utilización de estas (O2 , glucosa, aminoácidos, lípidos, vitaminas, minerales, agua, etc.), así como los productos de excreción de la actividad de vida metabólica. 5 El cuerpo animal está formado por múltiples células especializadas que realizan funciones diferentes, tal como ocurre con los enterocitos y las neuronas. Lo anterior se debe al proceso evolutivo de adaptación que garantiza que cada especialización celular esté acorde con la función específica que la misma desarrolla en el cuerpo animal como una unidad funcional. Un ejemplo de lo planteado es los glóbulos rojos o eritrocitos, que por su principal función en el transporte de los gases respiratorios hacia y desde los tejidos se diferencia del resto de las células, en los mamífero s por que ca rece de núcleo, mientras que en las aves son nucleados. Otro ejemplo puede verse en relación con las células de los estratos cutáneos que tienen características más o menos diferentes, según el lugar y funciones que desempeñen, tal como ocurre con las almohadillas plantares en perros y gatos, los cascos en los solípedos, los cuernos en los rumiantes, la piel del escroto en el macho y de la vulva y mamas en la hembra, etc. Las estructuras componentes de las células son: membrana citoplasmática, citoplasma, organelos citoplamáticos y núcleo. La me mbr a na ci to p l a smá ti ca es el límite exterior del cuerpo celular, lo que separa al líquido intracelular (LIC) del extracelular (LEC). La membrana celular conforma una estructura fina casi líquida y elástica compuesta, desde el punto de vista químico, en gran parte por proteínas (55 %), lípidos (42 %) que comprenden fosfolípidos (26 %), colesterol (13 %), otros lípidos (3 %) y carbohidratos (3 %). Las membranas biológicas están organizadas por una doble capa de lípidos que las hace permeables y que solo se abre mediante portadores. Por la disposición de la doble capa de lípidos las superficies externa e interna son hidrófilas (polar), debido al radical fosfato de los fosfolípidos y los radicales hidroxi del colesterol que son capaces de llevar una carga eléctrica, mientras que la zona medial es hidrófoba (no polar) producto de su constitución por una cadena de hidrocarbonos de ácidos grasos. Las porciones lipófilas se atraen mutuamente, estabilizando el centro de la membrana. Las proteínas no se distribuyen de forma determinada y difieren mucho en número y masa molecular. En función de su ubicación en la matriz lipídica se clasifican en integrales, globulares o intrínsecas que atraviesan ambas capas de lípidos y aparecen en una o ambas superficies, interna o citoplásmica, externa o intersticial y periféricas o extrínsecas, en gran parte son enzimas solubles en agua, que se adhieren ya sea a proteínas globulares sobre la superficie citoplasmática o a la región polar sobre la superficie interna o externa de la membrana. La diversidad y ubicación de las proteínas determina la variabilidad en los tipos de membrana y de conexiones. 6 La doble barrera lipídica de la membrana celular hace que la misma sea impermeable al agua y a los compuestos hidrosolubles como glucosa, urea, iones y otros. La presencia de proteínas asegura la vía adecuada para el intercambio de estas sustancias hidrosolubles. Las proteínas globulares forman poros o conductos de luz no estable, ya que pueden reducirse por efecto de iones de calcio en las neuronas o aumentarse por efecto de la hormona antidiurética (ADH) en las células de la rama gruesa de Henle y el tubo contorneado distal de las nefronas; partículas hidrosolubles de pequeña talla como agua, urea, sodio y potasio pasan a través de estos poros con relativa facilidad. Los carbohidratos presentes en las membranas plasmáticas están unidos a las proteínas (glucoproteínas) o a los lípidos (lipoproteínas) sobre la superficie externa, formando una capa filamentosa o glucocáliz que protege a las células contra enzimas proteolíticas, facilita la absorción de moléculas como proteínas, ácidos nucléicos, y virus, al tiempo que contribuye a la agregación de varias membranas plasmáticas para la formación de un tejido. La membrana celular, además de ser el límite exterior de la célula, asegura el transporte de sustancias hacia y desde esta, por procesos de transporte activo y pasivo, participa en la transferencia iónica que permite la diferencia de los potenciales eléctricos entre su superficie externa e interna, para generar los potenciales de membrana y la actividad metabólica celular por medio de receptores hormonales presentes en su superficie externa. La membrana celular es capaz de propiciar en algunos casos la captura y absorción de grandes partículas por la célula, mediante el proceso de endocitosis (fagocitosis) cuando se trata de bacterias, virus o fragmentos de células y la pinocitosis, con l as macromoléculas. La expul sión de macromoléculas de la célula se denomina exocitosi; durante este proceso productos intrace lulares como hormonas, enzimas, proteínas, polisacáridos y gotas lipídicas, son transportados hacia el líquido intersticial. El ci to pl a sm a , separa do del medi o cir cunda nte por la membr ana plasmática, está constituido por una base líquida, el hialoplasma, que se divide en ectoplasma ubicado en la inmediatez con la membrana, generalmente gelificado, y el endoplasma que se corresponde con la parte interna del citoplasma en contacto con la membrana nuclear, que mantiene la característica fluida. Es en el hialoplasma o cuerpo celular donde se encuentran los componentes celulares obli gatorios (organelos), las distintas estructuras inconstantes (inclusiones), las partículas dispersas y el núcleo. Los o r ga ne l o s ci to p l a smá ti co s incluidos en el hialoplasma se clasifican en me mbr a no so s y e x tra me mbr a no so s. Las estructuras membra- 7 nosas, mitocondrias, lisosomas, aparato de Golgi, retículo endoplasmático y peroxisomas, son compartimientos, individuales o unidos entre sí, por lo que su contenido es de composición, propiedades y funciones específicas. Las mi to co ndr i a s, conocidas como centrales energéticas o almacenes de energía celular, son los organelos responsables de aportar importantes cantidades de energía para el trabajo celular; distribuidas en el citoplasma de todas las células, su número, depende del gasto energético de la célula y tienen forma y diámetro variables. La función fundamental de las mitocondrias es la síntesis del adenosintrifosfato (ATP), que se efectúa como resultado de los procesos de oxidación de sustratos orgánicos y la fosforilización del ADP (ciclo de Krebs); la presencia de una doble membrana (externa e interna) y el plegamiento de la interna en donde se encuentran las enzimas oxidativas de la célula y que permite formar una cavidad interna llena de una sustancia gelatinosa llamada matriz, la cual contiene grandes cantidades de enzimas disueltas, determinan un potente trabajo enzimático oxidativo de los nutrientes con la consiguiente producción de CO2 y agua, además, el empleo de la energía producida en la síntesis del ATP que es utilizado por la célula para cumplimentar sus requerimientos energéticos. Los l i so so ma s, distribuidos por todo el citoplasma, son diferentes tipos de vacuolas con contenido muy heterogéneo que conforman el denominado sistema digestivo intracelular. Los lisosomas contienen una poderosa batería enzimática hidrolítica (se describen más de 40 hidrolasas) entre las que cuentan proteinasas, nucleasas, glucosidasas, fosfatasas y lipasas; los lisosomas se forman a partir de la actividad del retículo endoplasmático. La actividad hidrolítica o digestiva de los lisosomas es desarrollada cuando estos se adhieren a las paredes de las vacuolas fagocíticas o pinocíticas para descargar en estas su contenido, originándose entonces las denominadas vesículas digestivas, al desarrollarse la hidrólisis de las macromoléculas hasta moléculas pequeñas que posteriormente difundirán a través de la membrana vesicular hacia el citoplasma. Lo que queda de las vesículas digestivas, que co ntienen sustancias no digeribles, sustancias digeribles pero no digeridas y sustancias digeridas parcialmente, conforman los llamados cuerpos residuales o telolisomas, en donde se efectúa la condensación del contenido; a menudo en estos cuerpos residuales se observan estructuras estratificadas complejas de lípidos; la mayoría de estos cuerpos residuales se excretan por exocitosis. En los lisosomas también se depositan sustancias pigmentarias y en el hombre, durante el envejecimiento, se deposita el denominado “pigmento de envejecimiento o lipofuscina” en las células cerebrales y hepáticas. 8 El a p a r a to de Go l gi es un complejo laminar representado por estructuras membranosas que se reúnen en una pequeña zona del citoplasma, conoci da como di ctiosoma donde se observan multitud de pe queñas vacuolas localizadas, de preferencia, en las partes periféricas del complejo laminar. Las estructuras membranosas del complejo laminar participan en la segregación y acúmulos de productos sintetizados en el “retículo endoplasmático”, así como en sus reconstrucciones químicas y maduración, además posee la capacidad de sintetizar moléculas de carbohidratos que no pueden formarse en el retículo endoplasmático (ácido salicílico, fructuosa y gal actosa). Otra capaci dad en este organel o es sinte tizar polímeros de sacáridos (ácido hialurónico y condroitinsulfato). La síntesis de polisacáridos y su conjugación con las proteínas permite la formación de mucoproteinas. Las vacuolas del aparato de Golgi se caracterizan por su constitución, principalmente, proteica y bajo contenido en carbohidratos que difunden rápidamente por toda la célula o pueden ser expulsadas de esta por exocitosis. Las vacuolas del complejo laminar del aparato de Golgi dan lugar a los lisosomas. Compo nente del sistema único vacuo lar del citoplasma, el r e tí cu l o e ndo p l a smá ti co representa un conjunto de vacuolas, sacos membranosos aplanados o formaciones tubulares que originan una malla o retículo membranoso en el citoplasma. Se observan dos tipos de retículos: granular o rugoso y agranular o liso. El retículo endoplasmático se caracteriza por estar formado por membranas de doble capa lipídica con paredes con una elevada concentración de enzimas proteolíticas. La función general de este organelo citoplasmático está estrechamente vinculada con la actividad del aparato de Golgi, ya que ambos se complementan en la síntesis de la mayor parte de las sustancias necesarias para la vida de las células. El retículo endoplasmático granular puede presentarse como membranas aisladas o acúmulos locales de las mismas, denominados ergastoplasma y son propios de las células que sintetizan activamente proteínas secretoras. Este tipo de retículo se caracteriza por el alto número de ribosomas que están unidos a la superficie externa de sus membranas (de ahí su nombre de rugoso), cooperando en la síntesis de proteínas secretadas por una célula determinada, de manera que las células ricas en ergastoplasma sintetizan proteínas necesarias para la actividad de otras células o para el desarrollo de funciones importantes como son las células de las glándulas propias y accesorias del sistema digestivo (enzimas digestivas), los hepatocitos (proteínas del plasma sanguíneo), las células del sistema endocrino (hormonas), etc. De lo antes expresado se infiere que el retículo 9 endoplasmático granular se relaciona con actividades de vital importancia para la vida, al participar activamente en los procesos anabólicos proteicos como son la síntesis de proteínas exportadas de sus ribosomas, en su separación de la masa total de proteínas celulares en las cavidades membranosas, en su transporte hacia otras partes del cuerpo celular, en su modificación química y en su condensación local, al tiempo que desarrolla un papel activo en la síntesis de muchos componentes estructurales de múltiple s membranas celulares gracias a su capacidad para conjugar rápidamente las moléculas de proteínas con carbohidratos, formando glucoproteínas que se repliegan; gran parte de aquellas que se originan en los ribosomas del citosol son proteínas libres. Las proteínas producidas por los cuerpos neuronales son transportadas a lo largo del eje axónico (transporte axoplásmico) hacia los botones sinápticos (terminaciones axiales). El retículo endoplasmático agranular o liso no presenta ribosomas adosados a sus paredes membranosas. Su actividad metabólica se encuentra relacionada con el metabolismo de los lípidos y algunos polisacáridos estructurales. En este organelo se sintetizan triglicéridos y lípidos, el mismo se encuentra fuertemente desarrollado en las células corticales de las glándulas adrenales que sintetizan hormonas esteroidales. Otras funciones del retículo agranular son la hidrólisis del glucógeno para la obtención de energía, el alto poder detoxicante de compuestos dañinos para la célula como son algunos fármacos que gracias a su alto contenido en enzimas desarrollan procesos de coagulación, oxidación, hidrólisis, conjugación con ácido glucorónico, que neutralizan estos productos tóxicos, también en la musculatura estriada le corresponde al sistema canalicular endoplasmático agranular rodear cada miofibrilla y cumplir la función especial de depositar los iones de calcio, lo que en presencia del ATP le permite absorber y acumular activamente este ion, favoreciendo el relajamiento o distensión de la fibra muscular. Los p er o x iso mas son pequeños cuerpos ovalados con límite membranoso que tienen su origen en los extremos ensanchados de la cisterna del retículo endoplasmático, además son constituyentes típicos de las células hepáticas y renales. Estos organelos desarrollan un importante papel para el mantenimiento de la vida celular, por cuanto en su fracción se encuentran enzimas oxidativas de aminoácidos que durante su trabajo ge neran una i mportante cantidad de peróxi do de hidrógeno, sustancia que es altamente tóx ica para otros sistemas enzimáticos de la cé lula, po r eso tiene que ser neutraliza do gracias a la elevada conce ntración de la enzima catalasa presente en este organelo. Los pri ncipales organelos no 10 me mbra nosos son los riboso mas y poli somas l ibr es, así co mo l os microtúbulos y los centríolos. Los r i bo so ma s constituyen los órganos sintetizadores de proteínas celulares, a estas estructuras llegan tres tipos de RNA procedentes del núcleo, estos son: el RNAm (mensajero) que contiene el código genético (tiene los codones), el RNAt (transferencia) que transfiere aminoácidos (aa) y lleva los anticodones y el RNAr (ribosomal) que es la parte más abundante (60 %), donde se ensamblan y forman las moléculas de proteínas. Estos organelos no membranosos, presentes en todas las células vivas, se originan en el nucléolo y efectúan la síntesis de las moléculas proteicas y polipéptidas que se describen a nivel celular. En los polisomas libres se produce la síntesis de las proteínas indispensables para cubrir las necesidades propias para el mantenimiento de la vida celular. El papel principal del si ste ma de mi cr o túbul o s ci to pl a smá ti co es el de crear un armazón (citoesqueleto) intracelular elástico y estable que mantiene la forma de la célula. Estos componentes fibrilares son estructuras pro teicas sin constitució n membr ano sa. En e l citoplasma l os microtúbulos pueden crear formaciones complejas temporales como es el huso durante la división celular. El sistema de microtúbulos forma parte de organoides especiales de alta complejidad como son los centriolos y los corpúsculos basales que también son unidades fundamentales de los cilios y flagelos, estos últimos son órganos motores de los espermatozoides. En el sistema de filamentos del citoplasma se encuentran las microfibrillas y los microfilamentos. Las microfibrillas entran a formar parte del esqueleto de sostén celular, mientras que los microfilamentos son aparatos contráctiles intracelulares constituidos por proteínas contráctiles como actina, miosina y tropomiosina que aseguran, tanto la movilidad celular durante el desplazamiento ameboideo de los leucocitos como la mayoría de los movimientos intracelulares, por ejemplo: el flujo citoplasmático, el movimiento de las vacuolas, las mitocondrias y la división celular. Los ce ntr i o lo s son organelos no membranosos y en las células que se dividen participan en la formación del huso durante la división, al situarse en sus polos. En las células que no se dividen los centriolos determinan, generalmente, la polaridad de estas, localizándose cerca del complejo laminoso. Los cilios y flagelos son organelos especiales del movimiento presentes en células específicas del organismo animal. En su accionar para el movimiento, cilios y flagelos no disminuyen su longitud, por lo que no es correcto hablar de proceso contráctil. En los cilios, la trayectoria del movimiento es disímil, al describirse variedades como el pendular y en forma de gancho u ondulatorio; generalmente este tipo de movimiento en el organismo 11 animal está asociado a células inmóviles que desplazan líquido y partículas corpusculares, tal como se observa en las células de la mucosa tráqueobronquial, además los cilios se constituyen en importantes estructuras del sistema receptor para los órganos de los sentidos de la audición y el equilibrio, el olfato y el gusto. El ejemplo más típico del movimiento flagelar, en las células móviles, es el espermatozoide. Su desplazamiento, por el sistema genital femenino, tiene el objetivo de acudir al encuentro con el óvulo para el proceso de la fecundación. En el citoplasma se describen, además, las inclusiones citoplasmáticas que son componentes inconstantes que aparecen y desaparecen, según el grado de actividad metabólica celular, por lo que se clasifican en tróficas, secretoras, excretoras y pigmentarias. Entre las inclusiones citoplasmáticas están las gotas de grasas neutras (triglicéridos) que son depósitos para la obtención de energía cuando hay deficiencia de sustrato, los depósitos de glucógeno, polímero insoluble de glucosa de rápida utilización como fuente energética y los gránulos proteicos de reserva. El núcleo, centro rector de todas las actividades celulares, es el sistema de regulación de la síntesis proteica, está compuesto por la membrana nuclear, la cromatina, el nucléolo y el carioplasma. La membrana nuclear mo rfol ógicame nte no difier e mucho del r esto de las membr anas intracelulares y se caracteriza por la presencia de poros. La dimensión de los poros nucleares es relativamente estable y su número depende de la actividad metabólica celular, por lo que aumenta o disminuye según el estado celular. La membrana nuclear separa el contenido del núcleo del citoplasma, así limita el acceso libre de grandes agregados biopoliméricos al núcleo, regula el transporte de macromoléculas y participa en la creación del orden intranuclear, al fijar el material cromosómico en su espacio tridimensional. La cromatina, sustancia densa que se tiñe bien, está compuesta por ácido (DNA) en complejo con proteínas; los cromosomas, que se ven claramente durante la división mitótica, poseen las mismas características. La cromatina de los núcleos interfásicos se corresponde con cromosomas que durante este período pierden su forma compacta, se hacen laxos y se descondensan, pero durante la división mitótica celular estos se condensan, por lo que se definen como altamente estructurados y fáciles de observar al microscopio. El DNA, presente en grandes cantidades en el núcleo forma los genes que controlan el destino y función de las proteínas citoplasmáticas. Durante el proceso de división mitótica celular, los genes se reproducen a sí mismos, por eso las dos células hijas surgidas durante este proceso reciben el mismo número de genes. 12 Los nucléolos, estructuras más densas del núcleo, no presentan membrana limitante, por esa razón no constituyen estructuras independientes u organelos nucleares, son derivados de los cromosomas y uno de sus locus con la más elevada concentración y actividad de la síntesis de ácido ribonucleico (RNA) en la interfase. De manera inmediata a su formación, las células hijas inician un período de crecimiento rápido que bajo el control genético nuclear se caracteriza por una formación acelerada de RNA, una gran síntesis de proteínas y proliferación de nucleoplasma y citoplasma. El tamaño de una célula está predeterminado por el DNA en el núcleo, ya que este regula el RNA en el citoplasma y la extensión de la síntesis proteica. El citoplasma de las células hijas elabora dos tipos de proteínas, estructurales (organelos y membranas) y funcionales (enzimas, factores y hormonas). Durante la fase de crecimiento celular ambos tipos de proteínas son necesarias para la diferenciación, desarrollo y madurez. Posteriormente la producción de proteínas, por lo general, se limita a las funcionales, aunque en ocasiones producen también estructurales para reparar desgarros y daños estructurales celulares. LÍQ UIDO S CO RPO RALE S El agua es uno de los más importantes constituyentes del organismo animal y es a la vez el medio en que viven muchos animales y plantas. La principal función del agua es servir como disolvente de las sustancias orgánicas e inorgánicas y actuar como medio de transporte intracelular e intercelular, ya que los procesos metabólicos ocurren en medio acuoso. La cantidad total de agua del cuerpo varía con la edad y el peso de los animales, por lo que representa alrededor del 60 % de la masa corporal del adulto y hasta el 75 % en el recién nacido; los tejidos de los animales viejos u obesos pueden contener solo el 45 % de su masa corporal. El agua es un elemento esencial para la vida, por lo que para sobrevivir los animales deben mantener el equilibrio hídrico de su organismo de una forma constante. El contenido de agua en los órganos corporales disminuye con la edad, aunque no todos los tejidos se ven afectados con la misma intensidad; las mayores pérdidas se observan en los tejidos de sostén y conectivos (piel). En todas las especies animales, el cuerpo del recién nacido contiene un porcentaje superior de agua que el del adulto. La cantidad de agua en relación con el peso del cuerpo también está en dependencia de la especie animal. 13 Los dos principales compartimientos de los líquidos corporales son: los líquidos extracelulares (LEC) y los intracelulares (LIC), por tanto le corresponde, en primera instancia a la membrana celular determinar el límite entre ambos. Cuando nos referimos a los líquidos corporales estamos hablando del agua más las sustancias disueltas en ella. El mayor volumen del líquido corporal se localiza dentro de las células. El líquido intracelular representa alrededor del 50 % del total de agua del cuerpo en el animal adulto, mientras que del líquido extracelular, el líquido intersticial es el más abundante (15 %), seguido por el líquido vascular: la sangre y la linfa (3-4 %) y el líquido transcelular, que son aquellos líquidos separados del plasma por otro epitelio, además del endotelio capilar, que representa solo el 1-2 % y que incluye al líquido cefalorraquídeo, los humores acuoso y vítreo, el líquido seroso de las cavidades potenciales, el líquido sinovial, las secreciones en el sistema digestivo, la orina en el sistema renal y las lágrimas. En general, la importancia del agua para los procesos vitales consiste en el hecho de que la interrupción del aporte hídrico conduce a la muerte de los animales, en la mayoría de las especies, en un plazo breve. La carencia de agua se soporta menos que la falta de alimentos. (Ver Fig. 1.2.). F i gu r a 1.2. Los líquidos corporales. E Q UILIBRIO H ÍD RICO El movimiento del agua entre los compartimientos corporales se establece a partir de su puerta de entrada natural, el sistema digestivo, donde se 14 produce la absorción por la pared intestinal y su incorporación al torrente sanguíneo en constante movimiento, debido a la actividad cardiovascular, hasta alcanzar los líquidos intersticiales para su intercambio con el líquido intracelular. Las pérdidas de agua se producen por riñones, pulmones, intestino y piel. La cantidad de agua corporal se mantiene relativamente constante de un día a otro, gracias al denominado equilibrio hídrico o relación funcional que se establece entre las ganancias y las pérdidas de agua. Las fuentes de ga na nci a de a gua para el cuerpo animal son el agua de bebida contenida en los alimentos y el agua metabólica. La vía más importante para la ganancia de agua es mediante la ingestión del agua de bebida, como respuesta voluntaria ante la sensación de sed causada por un estado temporal de deshidratación (hemoconcentración) que estimula al centro hipotalámico de la sed, el cual genera, entre sus respuestas, la percepción consciente de beber agua. Es interesante observar que el deseo de tomar agua o sensación de sed es un proceso fisiológico más complejo que la simple sensación de resequedad bucofaríngea, se demostró en caballos y perros deshidratados con una fístula experimental esofágica (caballos) o gástrica (perros), que continúan bebiendo agua hasta quedar exhaustos, aunque su boca y garganta se mojen continuamente mientras beben; cuando se les cerró la fístula, el agua ingerida pudo ser absorbida y solo entonces se les mitigó la sed. Una segunda forma es la ingestión del agua contenida en los alimentos, que en ciertas condiciones adquiere importancia vital, como ocurre en los animales lactantes producto de la ingestión exclusiva de la leche; en el caso de los herbívoros, la alimentación con forraje verde fresco rico en agua, determina una importante fuente de agua, primero por la contenida en el alimento y segundo por la producción de agua en el proceso fermentativo, lo que determina que sean animales resistentes al ayuno hídrico y se caractericen por ser animales que ingieren relativamente poca agua de bebida; los carnívoros a pesar de su dieta jugosa son muy susceptibles a la carencia de agua, mientras los omnívoros dependen del tipo de dieta que consuman. La oxidación de los alimentos a nivel celular es también una fuente de ganancia de agua, aunque para la mayoría de las especies de animales domésticos esta no se comporta como fuente importante, por cuanto solo logra producir del 5 al 10 % del volumen de agua ingresada. Las p é r di da s de a gua son insensibles y sensibles. Las formas en la que el cuerpo animal pierde agua de manera insensible se corresponden con la evaporación cutánea en ambientes de baja humedad ambiental, a través de la respiración, mediante el aire saturado de vapor de agua en la 15 espiración, que contiene más agua que el aire inspirado y por las heces fecales, aunque el volumen de agua fecal varía entre las distintas especies de animales, por ejemplo: es baja en el carnero, conejo, perro, gato, caballo, cerdo y relativamente alta en el bovino; en todas las especies los disturbios gastrointestinales, que se traducen en cuadros diarreicos, pueden provocar pérdidas hídricas importantes y rápidas, que conducen a la deshidratación. Las pérdidas de agua por la vía respiratoria pueden ser importantes en las especies animales que desarrollan polipnea térmica (jadeo) como respuesta termorreguladora ante el calor, así ocurre con el perro y el carnero cuando se someten a temperaturas ambientales elevadas. (Ver Fig. 1.3.). F i gu r a 1.3. El equilibrio hídrico. Las pérdidas sensibles de agua se manifiestan mediante el sudor y la orina. Para las especies animales que tienen alta capacidad de sudar como el caballo y el hombre, las pérdidas de agua por esta vía alcanzan valores impor tantes; esta forma de perder calor se corresponde con el co ntrol de otro importante indicador del medio interno, la temperatura corporal, por lo que como mecanismo homeostático ter morregulador se suda para disipar calor en ambie ntes de temperatura elevada, lo que no está bajo ningún sistema de control para mantener el equil ibrio hídrico, de ahí que en el verano se tome más agua que en el invierno como forma de compensa r las pérdidas térmi cas. La pr incipal vía de pérdida sensible de agua es mediante el sistema rena l, a través de la orina, al tiempo que le corre sponde a e ste siste ma ser la única vía que dispo ne el orga nismo anima l para controlar las pérdi das de a gua, de forma tal que mediante el papel de los riñones se puede incrementar la pérdida de agua en caso de hiperhidratación, al producirse una orina abundante y diluida o reducir 16 la misma en caso de deshidratación, produciendo una orina escasa y concentrada. El control de la pérdida de agua por los riñones es el resultado de la interacción entre estos órganos y el hipotálamo. En los núcleos supraópticos y paraventriculares del hipotálamo se elabora la hormona antidiurética (ADH), responsable de producir la denominada reabsorción facultativa del agua a nivel de la rama gruesa de Henle y de los tubos contorneado distal y colector de las nefronas ante la tendencia a la hemoconcentración. En el capítulo del sistema renal se desarrollará este mecanismo de control hídrico corporal. COM P O SICIÓ N D E LO S LÍQUID OS CO RPO RALE S La distribución de los electrolitos en los compartimientos de los líquidos corporales es diferente según el LEC y el LIC. Al tomar como frontera el límite creado por la membrana celular, que separa físicamente al líquido intracelular (LIC) del líquido extracelular (LEC), se constata que las diferencias más significativas están en el bajo contenido de aniones proteicos en el LEC, al compararse con el LIC y el plasma, además el hecho de que sodio y cloro son electrolitos de altas concentraciones en el LEC, mientras que el potasio y los fosfatos predominan en el LIC. El LEC contiene grandes cantidades de sodio, cloro, bicarbonato, escasa cantidad de potasio, calcio, magnesio, fosfato, sulfato y aniones orgánicos, además, elementos nutritivos para las células como oxígeno, glucosa, ácidos grasos, aminoácidos y productos de excreción tales como el CO2 que será transportado hacia los pulmones y los otros conducidos hacia el hígado y los riñones. El plasma contiene cuatro veces más iones no difusibles (7,3 g de proteínas) que el líquido intersticial (1,8 g). El LIC es muy similar para todas las células, pero difiere netamente del LEC, en particular, por tener alta concentración de potasio y fosfatos, así como cantidades moderadas de magnesio y sulfatos, casi carece de calcio, es rico en proteínas, cuatro veces más que el plasma, es pobre en sodio y cloro y posee concentraciones iguales en algunas sustancias orgánicas como la urea y la glucosa. A pesar de tener composiciones iónicas diferentes, la osmolaridad del LEC es sensiblemente igual a la del LIC; la osmolaridad del LIC y del líquido intersticial es idéntica (280 mOsm/L), mientras que la del plasma es ligeramente superior en 1,5 mOsm/L. La osmolaridad del LEC en un 80 % se debe a los iones de sodio y cloro, mientras que el 50 % de la osmolaridad del LIC depende del potasio. 17 La permeabilidad de la membrana celular, como límite entre el LEC y el LIC, no puede concebirse como una estructura pasiva, aunque existan mecanismos de transporte pasivos, sino como una barrera activa capaz de desarrollar transporte activo y modificar su forma ante el paso selectivo de macromoléculas. Los mecanismos de transporte pasivo, a favor del gradiente de concentración y sin consumir energía son: difusión simple para los solutos, difusión facilitada, debido a la presencia de sistemas transportadores membranarios como ocurre con la glucosa y los aminoácidos, difusión restringida por cargas eléctricas al observarse que los aniones difunden más fácilmente que los cationes, difusión restringida por la barrera lipidica, lo que facilita el paso de las sustancias liposolubles y ósmosis para el agua, mientras que los mecanismos de transporte activo, en contra de la concentración y con consumo de energía, comprenden la combinación del soluto con un transportador de membrana que determina cambios químicos en la misma y conduce a la sustancia transportada hacia uno u otro lado de la misma, tal como se observa con la bomba de Na+ /K+ /ATPasa para el mantenimiento de la concentración de estos electrolitos en los líquidos extra e intracelulares. Además de los mecanismos mencionados, otras formas especiales de transporte de la membrana son: la fagocitosis, la pinocitosi s y la exo citosis para las gr andes moléculas y microorganismos. H OM EO STASIS El medio interno necesita de una constancia estable de los líquidos corporales que se traduce en especial en el líquido con el que intercambian las células, la sangre, siendo más evidente cuanto más evolucionada sea la especie. El objetivo primario de lo antes expresado es proporcionar condiciones fijas y estables que garanticen el bienestar celular y a su vez del organismo como una unidad; esta estabilidad de los indicadores del medio interno es lo que se conoce como “fijeza del medio” que permite a todas las cé lulas del cuerpo, inde pendientemente de las condiciones ambientales externas, sus condiciones óptimas de vida, lo cual capacita al organismo a desplazarse libremente por diferentes ambientes, tal como acontece en el caso del indicador temperatura corporal de los animales homeotermos que al gozar de la propiedad de poseer una temperatura corporal propia e independiente de la temperatura medio ambiente, pueden ocupar territorios con temperaturas ambientales que serían excluyentes para otros seres. Los numerosos mecanismos compensadores que evitan las variaciones bruscas del medio interno y que por lo tanto trabajan con la 18 finalidad de mantener su uniformidad y constancia es decir, la homeostasis, fuer on deter minados por Cannon (1925) como mecani smos homeostáticos. La constancia del medio interno no es absoluta, por lo que sus indicadores fluctúan en rangos estrechos y al igual que todas las constantes fisiológicas sufren variaciones. Según Claude Bernard, la constancia de la composición del medio interno “es condición indispensable para la vida libre de las células”, entendiéndose por vida libre la actividad eficaz y unitaria del organismo en su conjunto. La homeostasis es el mantenimiento de la estabilidad y uniformidad de los líquidos extracelulares, que es el medio en que las funciones celulares se desarrollan con una óptima actividad. Como ejemplos de constantes fisiológicas del medio interno se describen: – B a l a nce hí dr i co : La vida se encuentra íntimamente ligada al agua, ya que todos los iones y biomoléculas (proteínas, carbohidratos, lípidos) que componen el organismo vivo mantienen relaciones físicas y químicas con el agua. – B a l ance e l ectr o l í tico : Los electrolitos desarrollan una gran cantidad de funciones fisiológicas en el organismo animal entre las que podemos mencionar: el origen y conducción del impulso nervioso, el transporte de los gases respiratorios, el crecimiento, las reacciones enzimáticas, la contracción muscular, la actividad endocrina, las secreciones digestivas y la coagulación de la sangre. – B a l a nce á ci do - bá si co : La concentración del ion hidrógeno en los líquidos extracelulares es uno de los elementos del organismo que se controlan rigurosamente. – B a l a nce té r mi co : El mantenimiento de la temperatura corporal, en un rango estrecho, es de importancia fundamental para los vertebrados superiores, animales homeotermos, que presentan una temperatura propia independientemente de la temperatura del ambiente. – B a l a nce nutr i ti vo - e x cr e to r : La necesidad del suministro constante de nutrientes para la actividad metabólica de la vida y la necesidad de disponer de mecanismos que permitan la eliminación de los productos de deshecho de esta actividad. Los tejidos y órganos de la economía llevan a cabo funciones propias que en accionar cooperado mantienen las condiciones constantes del medio interno, como ocurre con el sistema respiratorio, que permite el proceso de oxigenación de la sangre y la eliminación del bióxido de carbono, los riñones, que mantienen constante las concentraciones de electrolitos o 19 el sistema digestivo, que asegura el aporte de elementos nutritivos a través de sus procesos de digestión y absorción. Es indiscutible que cualquier organismo animal superior se caracteriza entre otros, por una serie de indicadores fisiológicos básicos como son: la temperatura corporal, la presión arterial, la composición de los líquidos corporales y la composición celular, por lo que se hace necesario mantener estos índices dentro de sus rangos de fluctuación fisiológicos, es decir, mantener la estabilidad del organismo por la acción de los mecanismos homeostáticos, evitando la desviación de los mismos y con ello la ruptura de las condiciones del medio interno que desestabilizaría la vida de las células. El papel de la regulación biológica se reduce al mantenimiento de la estabilidad del organismo vivo. Los mecanismos biológicos de regulación cumplimentan dos importantes funciones: la función externa, al coordinar la actividad del organismo como un todo en su relación con el medio ambiente y la función interna, al coordinar todas las reacciones bioquímicas y todas las funciones de las partes integrantes del organismo entre sí. Las dos funciones se encuentran estrechamente relacionadas, lo cual permite una armonía lógica en la respuesta corporal como una unidad integral. La relación funcional entre todas las células del organismo animal se establece mediante el denominado sistema transportador de líquidos, el sistema cardiovascular, conformado por un órgano central que actúa a manera de bomba, el corazón, y un sistema conductor dado por los vasos sanguíneos (arterias, capilares y venas), en su interior y en constante movimiento, mientras exista vida, la sangre, tejido fluido cuyo componente líquido es el plasma, el cual desempeña, entre otras funciones, la de ser el medio vehiculizador y volumétrico de la sangre, que es conducida hacia toda la economía animal mediante la interacción de dos tipos de circulación: la circulación rápida o de urgencia, que comprende el movimiento de la sangre desde el corazón hasta las metarteriolas y desde las vénulas en retorno hacia el corazón, entre ambos sistemas el desarrollo de la circulación lenta o hística a nivel de los capilares en donde se desarrolla el intercambio filtración-reabsorción que se corresponde con el concepto de medio interno. La sangre, en función de la actividad de bomba del corazón y de las características morfológicas del sistema vascular, es constantemente suministrada a las áreas de intercambio capilar, según las necesidades tisulares, para satisfacer los requerimientos nutritivos-e xcretores de las células ir rigadas por estos. Mientra s que en la circul ación rápida la sangre fluye de maner a contínua, en la circulación lenta lo hace de forma intermitente, facil itando con su paso la filtración y con su no paso la reabsorción, tal 20 como se explica en la fisiología del sistema cardiovascular al aborda r las causa s del intercambio plasma-l íquido i nterstici al de los espacio s que rodea n a las células. En funció n de la conformación histo lógica de los capil ares, gr andes vol úmenes de líquido pueden difundi r en sentido bidirecciona l, entre e l pl asma y los líquidos tisulare s, no obstante el vol umen de filtra ción es super ior a l vol umen de r eabsorció n, de ahí la importa ncia del siste ma li nfático e n el control del medio inter no, por cua nto es a travé s de él que se eli mina el e xceso de líqui do fi ltra do, manteni endo constante el volumen del l íquido intersticia l, al tie mpo que se extra en macromoléculas prote icas que solo por la vía li nfática pue den reincorpor arar se al torr ente sanguíneo . Este pr oceso depende del movimiento cinético y talla de la s mo lécul as e n ambos lí quidos, de maner a que tanto las moléculas del lí quido como las disueltas en él están e n constante movimi ento en todas dir eccio nes, atra vesa ndo los por os, físicos y fisi ológi cos, los espa cios tisulares, etcéter a. Pr ácti camente l as cé lula s que más alej adas están en su capil ar se encuentran a 40 mi cras prome dio, lo que pe rmite un movimiento rápido de cualqui er sustancia e n uno u o tro senti do. El movimie nto e stabl e de la sangre y la a mplia posibilidad de intercambio a nivel tisular, con todas las célul as de la economía animal, aseguran una mezcla consta nte y una alta homogene idad. Los e lementos nutritivo s necesar ios para el desar rollo de la vida de todas l as células son suministrados por la función que desempeñan otros siste mas corp orales y que graci as al si stema tra nsportado r de líquidos se re lacionan e strechamente con todas y cada una de la s células de la econo mía animal. El si stema respiratori o garanti za, media nte el i ntercambio del ai re atmosférico inspirado con la sangre a nivel de los pulmones, el aporte de oxígeno (O2 ), mientras que el sistema digesti vo, a través de lo s procesos de digestión y abso rción de los alimentos, asegura el aporte adecuado de nutri entes tale s como glúcidos, aminoácidos, ácidos grasos, así como a gua, electrolitos y vitaminas, mientras que algunas susta ncias que no pueden ser empl eadas directamente por las célul as son absorbidas en el tubo digestivo y tra nsformada s por el hígado pa ra su ulte rior util ización por las cél ulas. El si stema tra nsportador de líquidos satisface el manteni miento de l medio i nterno al propicia r también la posi bilidad de que todas las cé lulas eliminen los productos de excreción de su actividad metabólica. El bióxido de carbono (CO2 ) ser á expulsado a tra vés de l os pulmones durante la 21 espira ción, mientras que sustancias finales de l metaboli smo celula r, así como cualquier exceso de electroli tos o de a gua serán eliminado s por los r iñones, se gún su me canismo bá sico de tr abajo. La sangre cumplimenta , además, dos funci ones impor tantes controladora s del medi o interno , una rel acionada con la i ntegridad del sistema cardiovascula r, su conti nente, mediante el mecanismo de la coagulación, capaz de re staurar brechas en el sistema de ca nales con el objetivo de r estañar l a pared a fectada y evitar l a pérdida de este l íquido ex tracelula r y la función de de fensa fr e nte a l a i nvasi ó n de e l e me ntos e xtr a ño s co mo microo rganismos (bacterias, virus y hongos), a demás, partícula s, macromoléculas y o tros, gra cias a la presencia de los leucocitos, elementos forme s de la sangre e inmunoglo bulinas, proteína s plasmáticas defensivas e laboradas por los linfocitos B. Por su parte l a linfa, es el líquido conte nido en l os vasos linfático s que se ca racteriza por ser transparente o un po co opalescente, contener una porción clara, una cantidad variable de leucocitos, linfocitos en mayor cuantía, al gunos eri tro citos, poseer me nos al búmina , globuli nas y fibri nógeno que la sangre, pero más agua , electro litos, a zucares y grasas, de estas últimas sobre todo durante el perío do postp randial, donde la linfa del sistema digestivo presenta un alto contenido en quilomicrones, alfal ipoproteí nas en ca ninos y felinos y betalipoproteínas en conejo s, al tiempo que pose e un índice de coagulación má s bajo que la sangre y al retraerse el coágulo li nfático libera e l suero linfáti co. El volumen de linfa que r egresa al sistema ci rculatorio es más a bundante e n rumiante s que en ca rnívoros. La linfa procedente de cualquier parte del cuerpo pa sa al menos por un ganglio linfático, e l cual le agr ega linfocito s y la filtra , deteniendo sustanci as xenobi óticas y microorgani smos que tuvieron a cceso al líquido intersticial, donde se origi nó la linfa; especies como la gallina y la pa loma, que no pose en gangli os linfáticos, tie nen teji do linfoi de en varios órgano s como la médula ósea, bolsa de Fabricio, el baz o y timo, lo que l es compensa este déficit. Un pa pel importante dentro del mecanismo general home ostático l o desarro lla el sistema muscular esquel ético que permite, bajo el co ntrol consciente de l a corteza cerebral, el movimi ento anima l adecuado para satisfacer las necesidades de alimentos y agua, la pr otección contra condiciones adversas ambientales o la defensa ante los depreda dores. Es un hecho indiscutible que la posibilidad del movimiento, con un propósito protector, asegura la integridad del animal. (Ver Fig. 1.4.). 22 F i gu r a 1.4. El sistema transportador de líquidos. RE G ULACIÓ N D E LAS FUNCIO NE S CO RP O RALE S En el organismo animal tres sistemas actúan como reguladores: nervioso, humoral y reproductor. Los sistemas reguladores nervioso y humoral son generales, de tipo extracelular, coordinadores de la actividad celular de todas las células y órganos entre sí, y del cuerpo como un todo en su relación con el medio. El sistema reproductor es de tipo intracelular, ya que mediante la regulación genética coordina las reacciones bioquímicas que transcurren dentro de las células. Sistema nervioso Es el sistema de las respuestas rápidas que garantiza la integralidad del cuerpo animal, tanto ante estímulos externos (ambientales) como internos (del cuerpo). El sistema nervioso se divide en: sistema nervioso central (vida de relación) y sistema nervioso vegetativo (vida vegetativa), mientras que el primero asegura la denominada vida de relación, al permitir la adaptación individual del organismo animal a las condiciones del medio ambiente, el segundo controla muchas de las funciones de los órganos internos (digestión, circulación sanguínea, respiración, y secreciones dife- 23 rentes) e interviene en funciones vitales como el crecimiento y la reproducción. En la conformación morfofuncional de ambos sistemas se describen tres partes principales: la parte sensitiva, conductora de los impulsos nerviosos desde los receptores hacia los centros, la parte integradora, donde se elaboran las respuestas, que pueden ser reflejas o conscientes y la parte motora, responsable de conducir los impulsos desde el centro hacia los órganos efectores, múscul os y glándulas. El sistema ner vioso es un sistema regulador de funciones extracelulares que basa su funcionamiento en los impulsos de excitación transmitidos por las vías nerviosas del organismo animal. Un ejemplo de la importancia del sistema nervioso como sistema regulador se observa en la función de la alimentación, a diferencia de las plantas que reciben directamente del medio (suelo) los nutrientes necesarios para la vida, los animales para conservar la vida tienen la necesidad, ante la sensación de hambre, de ejecutar acciones de búsqueda, selección e ingestión del alimento, por lo que se pone en marcha el patrón conductual de la especie que los lleva a encontrarse, inevitablemente con las más variadas condiciones externas o medioambientales, las que determinan la necesidad de un mecanismo regulador más complejo y perfecto. El sistema nervioso asegura esta complejidad y perfección. (Ver Fig. 1.5.). F i gu r a 1.5. Sistemas reguladores. La parte sensitiva comprende una doble posibilidad informativa, mediante los órganos de los sentidos, la información del medio ambiente y mediante los intrarreceptores, la información propia de diferentes indicadores 24 corporales, por lo que se garantiza el nivel adecuado de información, al transformarse los estímulos, por la actividad específica de los receptores, en impulsos nerviosos que son transportados hacia la parte integradora, de esta forma la información visual, auditiva, olfatoria, gustativa y de las diferentes formas del tacto (exteroceptores) y diferentes indicadores químicos, físicos y térmicos del cuerpo animal están siempre disponibles para la toma de decisiones. Los impulsos nerviosos alcanzan la parte integradora, en primera instancia la médula espinal, centro conductor sensitivo y motor e importante centro reflejo y el encéfalo también conductor sensitivo y motor, elaborador de respuestas reflejas más complejas, algunas vitales para la vida, controlador del movimiento y el equilibrio, está el centro de almacenamiento de la información (memoria) y elaborador de respuestas voluntarias, así como de los reflejos condicionados. Finalmente mediante la parte motora se transmiten los impulsos nerviosos hacia los órganos efectores que determinan la adecuada respuesta músculo-esquelética ante cada estímulo, ya sea involuntaria (refleja) o voluntaria (aprendida), dependiendo del nivel que interve nga y del tipo de respuesta. Los impulsos nerviosos al propagarse con mucha rapidez (superior mil veces a la velocidad de la sangre) y ser transmitidos desde o hasta puntos rigurosamente localizados en el organismo animal hacen del sistema nervioso un sistema regulador de gran rapidez y extraordinaria exactitud para las reacciones del cuerpo. Sistema humoral El sistema regulador humoral es también un sistema regulador extracelular con influencia directa sobre la actividad celular. Filogenéticamente es el sistema regulador más antiguo y se desarrolla mediante diferentes sustancias químicas que se trasladan en el organismo animal por los líquidos corporales. En general se distinguen dos tipos de regulación humoral: la regulación humoral no especializada, que se realiza por medio de sustancias químicas que penetran al organismo, procedentes del medio ambiente, con los alimentos (vitaminas y minerales) y otras que se producen dentro del organismo como son los cambios que se observan en el calibre de los vasos sanguíneos bajo la influencia de determinados productos del metabolismo y la regulación humoral especializada que, como tipo de regulación más perfecto, comprende la realizada por medio de determinadas sustancias químicas que son secretadas por células específicas y sirven de sistemas de comunicación intercelular. 25 Todo sistema de comunicación humoral especializado, entre células, requiere de un mensaje, medios para transportar el mensaje, medios para recibir el mensaje, medios para entender el mensaje y medios para responder el mensaje. – En general los mensajes se producen a través de sustancias químicas que son liberadas hacia el líquido intersticial por células señales para ser transportadas hacia las células receptoras. Los mensajes se producen por neur otra nsmi sore s (glicina, glutami na, nora drenalina, dopamina y acetilcolina) relacionados con la actividad del tejido neural (polipéptidos como la sustancia P, la colecistocina-pacreocimina, CCK, y el péptido intesinal vasoactivo, VIP) que pueden relacionarse con tejidos no neurales como el páncreas y el estomago, o factores de crecimiento (péptidos como la eritropo yetina y el factor de crecimiento epidérmico) que actúan respectivamente sobre la eritropoyesis en la médula ósea roja y la restauración de heridas cutáneas. Además, las chalonas o factores de crecimiento negativo que son sustancias que reducen o suprimen el crecimiento celular, mientras que las hormonas elaboradas por el sistema endocrino transmiten mensajes químicos relacionados con el metabolismo, el crecimiento, la respuesta ante el estrés, la termorregulación, el control del equilibrio hidromineral, la actividad sexual, el parto y el control de la glicemia y la calcemia. Los mecanismos humorales solos no pueden asegurar el grado necesario de adaptación al medio, porque las sustancias químicas son trasladadas por la sangre y tienen una acción generalizada o especializada de reacción sobre las células y órganos. De acuerdo con su composición quími ca, la s hormona s se clasifica n e n a minas o deri vadas de aminoácidos, proteicas o polipéptidas y esteroidales. – Los medi os para transpo rtar el mensaje se corresponden con dos mecanismos básicos: un mecanismo emplea el medio líquido, pudiendo ser a través del líquido intersticial en forma autocrina, en donde el mensaje descargado influye sobre la misma célula que lo elaboró, es decir, la célula señal es al mismo tiempo la célula receptora, como ocurre en la hiperpolarización de la membrana presináptica por el GABA (ácido gamma aminobutírico) en la inhición sináptica de la trasmisión del impulso nervioso o en forma paracrina, donde el mensaje es transportado hacia células relativamente vecinas, como acontece con la retroalimentación positiva entre las catecolaminas de la médula adrenal y los glucocorticoides de la corteza adrenal en la respuesta ante el estrés y la forma endocrina, donde los mensajes, las hormonas, son vertidas al líquido intersticial y de este a la sangre, medio de transporte 26 que las conducirá hacia sus células receptoras, es decir, hacia sus tejidos blancos como son todas las hormonas del sistema endocrino y un segundo mecanismo está dado por el contacto físico directo, como es la difusión directa mediada por espacio. – Los medios para recibir el mensaje son los receptores especializados ubicados preferentemente a nivel de la membrana citoplasmática, pero también a nivel del citoplasma e inclusive el núcleo con afinidad exclusiva para su mensaje específico, por lo que al producirse el complejo mensaje-receptor se activan mecanismos específicos de mensajeros secundarios intracelulares (nucleótidos, iones de Ca ++ y proteincinasa.) responsables de conformar los medios para entender el mensaje al ti empo que se estimulan lo s siste mas intra cel ula res, nucl ear y citoplasmático, que son los medios para responden el mensaje. La interacción que se establece entre los sistemas nervioso y endocrino (humoral especializado) para garantizar una adecuada reacción y adaptación ante los estímulos del medio exterior, conforma un complejo pero bien organizado si ste ma úni co de r e gul a ci ó n de las funciones fisiológicas denominado sistema neurohormonal. Los siste ma s co ntro la do re s ne rvi oso y endo cr ino se e ncue ntra n interconectados y con influencia recíproca. Varios compuestos químicos, hormonas, formados en el cuerpo animal influyen sobre las células nerviosas (neuronas), produciendo modificaciones en su actividad funcional, tal como ocurre con las hormonas sexuales que determinan la actividad nerviosa que decide la conducta sexual. Por otro lado, múltiples actividades endocrinas están sometidas al control nervioso como acontece con las hor mona s adenohipofisia rias que se elaboran por mecanismos controladores que responden a hormonas estimulantes producidas por neuronas hipotalámicas. Sis tema reproduc tor La actividad reproductiva garantiza la continuidad del medio interno al crearse seres vivos que ocupan el lugar de los que van desapareciendo, es decir, el sistema reproductor garantiza la continuidad de la vida, por lo que se conceptúa como un sistema de control de especie y no de individuo. La reproducción asegura, mediante el mecanismo de la herencia, la transmisión de las condiciones constantes del medio Interno de padres a hijos, permitiendo el mantenimiento de la actividad de cada célula en su individualización y del organismo animal como una unidad funcional. Es un sistema regulador de tipo intracelular que coordina las reacciones bioquí- 27 micas que transcurren dentro de las células y con el ambiente de estas (LEC), al desarrollar dos tipos de regulaciones: la regulación genética, que comprende las reacciones encaminadas a la síntesis proteica, al estar basada en un programa específico para cada célula, que cifrado por las particularidades estructurales de los genes que se encuentran en el núcleo celular, y la regulación enzimática que controla las diferentes reacciones bioquímicas efectuadas por enzimas en las células, que en su conjunto componen el metabolismo, por lo que desarrolla dos tareas: la estructural, responsable de la síntesis de todas las estructuras celulares y la funcional encargada de asegurar la realización de todas las funciones. Si tomamos en consideración que todas las enzimas celulares son proteínas, comprendemos entonces que la regulación genética en su sentido amplio es la regulación de todas las reacciones bioquímicas que se realizan en las células del organismo y por lo tanto es la regulación de todas las funciones y cambios estructurales. CARACTE RÍSTICAS D E LOS SISTE M AS DE CO NTRO L La regulación funcional de los sistemas corporales se establece en forma automática para garantizar la homeostasis. Los mecanismos reguladores comprenden diferentes sistemas básicos funcionales que garantizan la eficiencia de ellos, según el objetivo a cumplimentar, en función de su forma de desarrollo. La r e tr o a l i me nta ci ó n ne ga ti va (negative feedback) es el sistema de control más empleado en la actividad de regulación. Su mecanismo se explica porque siempre que un indicador homeostático fluctúe, en el sentido de un aumento o una disminución, esta variación será detectada por su elemento sensor específico, produciendo señales químicas o nerviosas que transmitidas a través de un circuito más o menos complejo operan de forma tal sobre otras estructuras del cuerpo animal que inducen a un cambio de la constante desplazada en sentido contrario al detectado, es decir, si estaba aumentando se disminuye y viceversa, por lo que se recupera el valor normal. Un ejemplo de un circuito de retroalimentación negativa es la regulación del nivel de glucosa en sangre (glicemia). La insulina y el glucagón son hormonas producidas por los islotes de Langerhans del páncreas endocrino con la actividad funcional de controlar los niveles de glucosa en sangre. Cuando el nivel de glucosa en sangre se incrementa (hiperglicemia), se descarga insulina que es hipoglicemiante, por lo que se recupera el valor de la normoglicemia, mientras que de descender la glicemia, se descarga glucagón que produce con su efecto hiperglicemiante su aumento hasta recuperar su nivel normal, según la especie. 28 A pesar de ser un circuito operacional poco empleado en la economía animal, la r e tr o a l i me nta ci ó n p o si ti va o círculo vicioso, es otra forma de operar de los sistemas de control, que se caracteriza porque cuando un indicador tiende a aumentar o disminuir desencadena una respuesta que de estar aumentando, aumenta más o de estar disminuyendo lo hace más, por lo que se incrementa su efecto, de ahí que se hable de círculo vicioso. La retroalimentación positiva al crear un círculo vicioso puede ser causa de muerte como ocurre en una hemorragia, donde el mecanismo compensador de la pérdida de sangre y del mantenimiento de la presión sanguínea produce más pérdida de sangre, que de no detenerse, conduce a la muerte, no obstante no todos los círculos viciosos conducen a la muerte como se describe en el caso de la regulación del ciclo vigilia-sueño, responsabilidad del sistema nervioso, en que intervienen la formación reticular, la corteza cerebral, la médula espinal y el sistema nervioso simpático, que se activan recíprocamente para la vigilia y se desconectan mutuamente para el sueño y en el mecanismo del parto, mecanismo neuroendocrino que relaciona principalmente a la combinación feto-útero, médula espinal, formación reticular, hipotálamo-oxitocina-neurohipófisis, corteza cerebral y musculatura esquelética (pujos) para la fase expulsiva del feto. La a mp l i fi ca ci ó n o ga na nci a de un sistema de control refleja el grado de eficacia con el cual un sistema de control mantiene las condiciones constantes del medio interno. El ejemplo típico de un sistema de amplificación es el sistema termorregulador, en donde la temperatura ambiental puede tener amplias variaciones, mientras que el cuerpo de un animal homeotermo desencadena un complejo proceso de respuestas que impiden estas grandes variaciones, manteniendo la temperatura corporal en un rango estrecho de fluctuación. Los sistemas de control del cuerpo animal, en sentido general, están estructurados de forma tal que amplifican o ganan y a pesar de que algunos o sci l a n siempre serán a mo r tigua do s hasta alcanzar su objetivo de normalizar cualquier indicador fisiológico. Una excepción de un sistema de control cuya oscilación no se amortigua es el ciclo estral en las hembras, donde los niveles de hormonas sexuales se r epiten cíclicamente de manera que sol o bajo el influjo del pico estrogénico será cuando la hembra acepte al macho. Capítulo 2 SANGRE, COAGULACIÓN E INMUNIDAD INTRO DUCCIÓ N La sangre es un tejido fluido por no presentar células de sostén, que está contenido en el sistema cardiovascular y se caracteriza por estar en constante movimiento, durante la vida. Se considera como un tejido conjuntivo especializado con varias funciones necesarias para mantener los procesos vitales de las células, que necesitan constantemente de sustancias nutritivas que deben ser llevadas desde su punto de ingreso (sistema digestivo y pulmones) a los lugares de consumo y al mismo tiempo deben eliminarse ininterrumpidamente por los órganos de excreción (riñones, pulmones, intestinos y piel), producto de su metabolismo, si se acumularan llegarían a ser nocivos al organismo, y otros han de actuar en otras partes tal como ocurre con las hormonas (reguladoras) y los leucocitos (defe nsa). Los papeles fisiológicos de la sangre son: Pa pe l r e spi r a to r i o : Constituye el sistema de transporte de los gases respiratorios, a partir de los glóbulos rojos (hemoglobina) y el plasma, desde los pulmones hacia los tejidos (O2 ) y desde los tejidos hacia los pulmones (CO2 ). Pa pe l nutr i ti vo : Aporte de los nutrientes no gaseosos (biomoléculas, vitaminas, minerales y agua) desde el tracto gastrointestinal a todas y cada una de las células del organismo animal. Pa pe l e x cr e to r : A través de la cual viajan los productos del metabolismo celular (creatinina, urea y ácido úrico) hacia los órganos de excreción o de eliminación (riñones, hígado y piel). Pa pe l te r mo r r e gul a do r : Principal vector distribuidor de l cal or corpor al de l organismo ani mal, desde los órga nos productores (músculos, hí gado, intestino, co razó n y o tras vísce ras) hacia l a superficie 30 corporal, la piel, principal órgano disipador, y factor determinante para el mantenimiento del gradiente térmico. Pape l r e gul a do r a) Participa en el transporte de hormonas que ejercen sus funciones en los tejidos blancos respectivos. b) Interviene en el equilibrio hídrico de forma tal que le corresponde a la hemoconcentracion ser el factor primario que, representando a los líquidos extracelulares, determina la producción-secrecion de la hormona antidiurética (ADH) para la producción de una orina diluida o concentrada, según las necesidades del medio interno c) Participar en el equilibrio ácido básico, al presentar varios sistemas tamponantes o buferantes en los glóbulos rojos y en el plasma. d) Interviene en el equilibrio coloidosmótico, como resultado de la existencia de una determinada concentración de proteínas y sales en la sangre con efecto “retenedor de agua”. Pa pel de de fe nsa a) Autodefensa por la posibilidad de coagularse (mecanismo de coagulación). b) Sistema de defensa general del organismo o inmunológico, por constituir el medio de transporte de los leucocitos (glóbulos blancos), que unidos a los anticuerpos (inmunoglobulinas) participan eficazmente en los procesos defensivos del organismo contra gérmenes, cuerpos extraños y toxinas. VO LE M IA El cumplimiento de las funciones de la sangre está estrechamente ligado a la existencia de un volumen sanguíneo determinado, que es indispensable, para mantener la hemodinámica en el sistema circulatorio, la presión sanguínea, la perfusión adecuada a los tejidos, la realización del intercambio metabólico y las funciones orgánicas. La volemia expresa la cantidad de sangre contenida en el sistema cardiovascular. Se debe distinguir la circulante y la retenida en los órganos de depósito. Se considera que el volumen total de sangre circulante depende del peso corporal, tan importante en la dinámica circulatoria que se mantiene dentro de límites estrechamente constantes. Con independencia de la ingestión periódica de agua, su producción endógena, producto del metabolismo y las pérdidas continuas por la piel, pulmones, riñones, glándula mamaria (hembra lactante) y el tracto gastrointestinal; incluso en circunstancia de 31 pérdida aguda de sangre, con rapidez, se inicia la restitución del volumen perdido por el movimiento de líquido intersticial hacia el sistema vascular y continúa hasta que es restituido el volumen original. La recuperación de los eritrocitos, por el contrario, toma días e incluso semanas. Por razones prácticas, en medicina veterinaria, el volumen sanguíneo de las diferentes especies de animales suele ser estimado sobre la base de mililitro por kilogramo de peso corporal. El volumen sanguíneo total por metro cuadrado es de 7,5 % mayor en el macho que en la hembra, pero el volumen del plasma permanece en ambos sexos semejante, es decir, que el aumento de volumen en el macho se debe a un mayor número de glóbulos rojos, por efecto de los andrógenos, hormonas sexuales masculinas, representadas principalmente por la testosterona. En el animal joven en crecimiento, el volumen sanguíneo en relación con su peso es mayor que en los adultos, pero es más pequeño si lo consideramos en función de la superficie corporal; en los animales jóvenes el aumento del volumen total de sangre se debe principalmente al mayor número de glóbulos rojos, aunque el volumen del plasma es también mayor. El volumen de la sangre y sus variaciones no pueden considerarse independientes del contenido líquido de todo el organismo; el mantenimiento del volumen de la sangre es producto del balance equilibrado entre los líquidos circulantes en los vasos, el líquido intersticial y el líquido intracelular. Cuando se originan estados durante los cuales el volumen sanguíneo tiende a aumentar o disminuir, se ponen en juego fuerzas antagónicas que tratan de restablecer este nivel, como se verá en el capítulo del sistema cardiovascular. Es indiscutible que las variaciones producidas en el volumen plasmático modifican los valores relativos de los glóbulos rojos y por lo tanto se explican dos conceptos que traducen estas variaciones: he moco nce ntra ci ó n (cuando se pierde agua, se limita su ingestión o ambos) que se acompaña de sed y producción de orina concentrada y he mo di l uci ó n cuando por ingestión o administración parenteral de agua se provoca en el animal una hipervolemia simple transitoria que rápidamente es compensada por los riñones que elaboran una orina diluida, eliminando el exceso de líquido. CARACTE RÍSTICAS FÍSICO -Q UÍM ICAS DE LA SANG RE La sangre está compuesta por los elementos formes: eritrocitos, leucocitos, plaquetas y la parte líquida denominada plasma. La composición química del plasma, como promedio para todas las especies, es aproximadamente 32 del 77 al 82 % de agua, del 17 al 22 % de sutancias orgánicas y el 1 % de sustancias inorgánicas. La disminución de la concentración de un determinado componente provoca la puesta en marcha de procesos encargados de subsanar el déficit. Normalmente el organismo dispone de reservas de todos los componentes de la sangre y puede, mediante su movilización, restablecer el equilibrio. El color rojo de la sangre se debe a la hemoglobina contenida en los glóbulos rojos, hematíes o eritrocitos. Los eritrocitos de la sangre arterial (circulación mayor) o de la sangre venosa (circulación menor) que contienen oxihemoglobina Hb (O2 )4 le dan a la misma un color rojo claro rutilante, en cambio, la sangre venosa (circulación mayor) o la sangre arterial (circulación menor) contiene, sobre todo, carbamino hemoglobina (HbCO2 ), dándole a esta un color rojo oscuro, que a la luz incidente aparece verdosa, a esto se denomina dicroísmo. La viscosidad de la sangre está influenciada fundamentalmente por la densidad y esta a su vez, entre otros factores, por el número de glóbulos rojos, la cantidad de proteínas y el volumen de agua. De este modo, cuando se presentan pérdidas de agua, la densidad se eleva y cuando aumenta el número de glóbulos rojos también lo hace. El reposo y el trabajo, la ingestión de alimentos y de líquidos, el ayuno, entre otras causas, son ejemplos de modificaciones en uno u otro sentido. El peso específico de los eritrocitos es mayor que el resto de los componentes formes, por lo que como consecuencia de esto, los glóbulos rojos sedimentan fuera del cuerpo animal cuando se impide que la sangre coagule. El peso específico de los leucocitos es inferior al de los eritrocitos, por lo cuál los primeros se acumulan, al centrifugar en una capa por encima de los glóbulos rojos y por encima de ellos las plaquetas y el plasma sanguíneo, denominándose a esta disposición hematocrito. La presión osmótica de la sangre se debe a la presencia de las proteínas plasmáticas y las sales minerales, denominada, en conjunto, presión coloidosmótica del plasma, que se opone siempre a la salida de este de los vasos y debe encontrarse entre 280-320 mlosmoles/litro. Se considera isotónica toda solución de cloruro de sodio al 0,95 % para animales homeotermos (de sangre caliente) y de 0,6 % para animales poiquilotermos (de sangre fría). El sabor de la sangre es salado, por contener diversas sales, mientras que su olor no es muy específico y obedece, sobre todo, a la presencia de escasas cantidades de ácidos grasos volátiles, procedente del metabolismo; en el perro el olor es muy fuerte. La reacción del pH de la sangre, ligeramente básica, fluctúa dentro de muy estrechos límites en los vertebrados superiores (7,20-7,40); valores 33 que sobrepasen variaciones ± 0,2 presentan síntomas clínicos graves de trastornos ácido-básico, al tiempo que fluctuaciones mayores ± 0,4 pueden ser fatales. La escasa zona de fluctuación del pH de la sangre hay que atribuirla a los sistemas amortiguadores o buferantes de que se dispone que son: proteína-proteinato, hemoglobina-oxihemoglobina, ácido carbónico-bicarbonato y fosfato monosódico-fosfato disódico. (Ver Tabla 2.1.). Ta bl a 2. 1. Valor de pH sanguíneo en diferentes especies de animales domésticos Es pec ie pH Caballo Vaca Perro 7,30-7,55 Gallina 7,50-7,62 7,35-7,50 7,32-7,48 CO MP O SICIÓ N D E LA SANG RE En la sangre están representados los tres estados físicos de la materia: gaseoso, líquido y sólido; desde el punto de vista físico se compone de plasma sanguíneo y elementos formes. La composición general de la sangre se puede apreciar en la Figura 2.1. El plasma sanguíneo está constituido por componentes inorgánicos y orgánicos, estando suspendidos los elementos formes (glóbulos rojos, blancos y plaquetas), el plasma es por lo tanto la parte líquida de la sangre que privado del fibrinógeno se denomina suero. El plasma está constituido por un 90 % de agua, la cuál junto con el agua intersticial constituyen la mayor parte de la llamada agua extracelular del organismo animal. El a gua debido a su abundancia pudiera tener menos importancia fisiológica, pero no existe ninguna célula viva desprovista de ella y todas requieren de un aporte continuo para poder funcionar. La gravedad del fallo en el reemplazamiento de las pérdidas de agua en el funcionamiento normal del cuerpo, solamente es superada por la gravedad de la privación de oxígeno. El agua tiene variadas funciones fisiológicas como son: ser el medio de dispersión para los coloides; servir de transporte de los productos nutritivos (glucidos, lípidos, aminoácidos, vitaminas, minerales y otras sustancias que las células requieren para su metabolismo y nutrición), del oxígeno y de las sustancias de desechos; además, da consistencia a la materia, permite el movimiento celular, interviene en el equilibrio ácidobásico y en la distribución del calor, al tiempo que constituye el medio en 34 el cual se secretan todos los productos de secreción del organismo (leche, secreciones del tracto gastrointestinal, entre otras). Por su importancia el sistema nervioso central dispone de un centro, a nivel hipotalámico, para regular su ingreso o pérdida del organismo que es desarrollado en otro acápite de este libro. F i gu r a 2.1. Composición general de la sangre. Los ga se s presentes en la sangre son: oxígeno (O2 ), necesario en la cadena respiratoria para oxidar los productos resultantes de las biomoléculas, con la consiguiente formación de agua, reacció n que es fuer temente exergónica, por lo que la energía liberada es empleada en la fosforilación oxidativa para la síntesis del ATP, que en esencia, es la única forma posi- 35 ble de utilización de la energía por los animales para el trabajo celular, dióxido de carbo no (CO2 ), ya que la tendencia general de la s di ferentes vía s ca taból icas de l as biomol écul as e s la formación de CO 2 y H2 O, de esta manera se asegura, por combustión quími ca, l a ener gía r equer ida par a to dos l os procesos celul ares. El CO2 me diante su rea cción con el agua, e n pre sencia de la enzima anidra sa ca rbónica, es vital para el mantenimiento del equilibrio ácido-básico en el organismo animal y otros gases (H+ , N y CO); los hidrogeniones (H+ ) libres son los que dete rminan el nivel de pH en el organismo en gene ral y su concentración a nive l del bul bo (en l as ne ur onas quimio se nsible s) esti mula n l a acti vi da d cardi orrespiratoria, mientras los niveles de N (nitrógeno) y CO (monóxido de ca rbono) en el plasma son muy bajos, ambos se consideran tó xicos para el organismo. En sentido general, los minerales o electrolitos mantienen el equilibrio ácido-básico, regulan la presión osmótica, son parte integral del mecanismo de almacenamiento de energía y contribuyen a la polarización de las membranas. Se hallan disociados en partículas cargadas de electricidad, bien positiva o negativamente y determinan las diferenciaciones celulares y la función a que ellas están destinadas. Entre los macroelementos, el ca l ci o (Ca2+ ) se halla en diversas formas, entre ellas: no dializable en un 31 a un 40 %, el resto se encuentra en forma difusible, estando en un aproximado de unos 4 a 5 mg en estado io ni za do y fisio ló gi ca me nte activo. Pre se nta funció n pl ásti ca , es activado r de ferme ntos y estabili zador de e stado s col oidal es. Participa en el mecani smo de la coagulaci ón sanguí nea e n aspecto s tal es como la conversió n de protrombina e n tro mbina, la for mació n de fibr ina, al estimula r la acti vidad de la tr ombina, conjuntamente con el factor X III intervi ene e n la formació n de fibr ina, espe cial mente al actua r so bre los polí meros de fibri na e inter viene en l a activaci ón de los factores IX, XI y VI II; e ntre otro s importa ntes papel es participa en la contracción muscula r, en la gener ación y co nducción de lo s impulso s ner viosos, intervi ene e n la per meabi lida d sel ecti va de la membrana celular, es activador de algunas enzimas, en pa rticular lipasas, fosfo lipasas y la alfa-ami lasa, ade más e n la esti mulación de la libe ració n de algunas hor monas como por e jempl o: insulina, la epinefrina y la TSH (Hormona Estimuladora del Tiroides). Por últi mo, el cal cio es un componente esencia l de los hue sos y dientes, participa en los procesos de exocitosis celulares y en las aves participa en la reproducción al constituir el principal componente de la cáscara. (Ver Tabla 2.2.). 36 Ta bl a 2. 2. Concentración de los principales macroelementos de la sangre en diferentes especies de animales domésticos (mmol/L) Es pec ie Vaca Ca P K 2,69 1,38 4,8 (2,34-3,04) (0,74-2,26) (3,8-9,4) Caballo 2,44 1,4 3,3 (2,24-3,24) (1,0-1,80) (2,7-3,5) Oveja 2,29 1,38 4,8 (0,80-2,40) (4,4-5,0) Cerdo 2,81 2,4 4,4 (2,74-2,84) (1,71-3,09) (3,7-5,8) Perro 2,64 1,80 4,4 (2,34-3,04) (1,29-2,90) (3,7-5,8) Na C loruros Mg 140 (132-150) 149 (146-152) 153,6 (151-160) 142 (137-145) 143 (137-149) 104 (97-111) 102 (98-106) 116 (101-112) 103 (100-105) 106 (99-110) 0,94 (0,41-1,31) 0,73 (0,61-0,86) 0,78 0,54 (0,78-1,39) 0,78 (0,57-0,98) El fó sfo r o (P2- ) se halla igualmente tanto dentro de los glóbulos rojos como en el plasma en forma inorgánica y en combinaciones orgánicas; participa en procesos oxidativos y energéticos. Calcio y fósforo tienen íntima relación con la vitamina D para el crecimiento somático y en la prevención del raquitismo y la osteomalacia. Aunque existe tanto dentro del eritrocito como en el plasma, el p o ta si o (K+ ), en el plasma, tiene una menor concentración, ya que se constituye en el principal catión de los líquidos intracelulares. Participante activo en el equilibrio ácido-básico y la permeabilidad celular y además, en la regulación de la presión osmótica del líquido intracelular, en la formación del potencial de membrana, en la transmisión del estímulo nervioso, en la ritmicidad cardíaca y en la contracción muscular como coenzima de la ATP creatinotransfosforilaza. El so di o (Na+ ), elemento plástico, mantiene la isotonía junto al cloro, participa en el equilibrio hídrico y ácido-básico, en la formación del potencial de membrana y es activador enzimático. Su forma más común es el cloruro de sodio (NaCl) (75 %), mientras que el 25 % restante se encuentra en forma de bicarbonato de sodio (Co3 HNa) y fosfato mono y disódico (PO4 H2 Na y PO4 HNa2 ). El cl o r o (Cl - ), presente en todas las células animales, interviene en el mantenimiento de la presión osmótica de la sangre, en el equilibrio iónico del organismo, en la creación de los potenciales de membranas, como ClNa desempeña un papel osmótico al retener agua, es además integrante del jugo gástrico (en forma de HCl), participando en la digestión gástrica y también en el equilibrio ácido-básico, mediante el fenómeno conocido como desviación de los cloruros en el glóbulo rojo en su papel respiratorio. 37 El ma gne si o (Mg2+ ) es un elemento plástico regulador de la excitabilidad celular, activador de múltiples enzimas e inhibidor de la liberación de insulina, mientras que el a z ufr e (S2- ) tiene función de oxirreducción, partcicipa en la forma ción de sustancias orgánicas, es decir, de las biomoléculas, en el mantenimiento del potencial de membrana y la presión osmótica en el líquido intracelular como anión sulfato (SO4 2- ). Como microelementos está el hi e r r o (Fe2+ ) que forma parte de la hemoglobina, la cual interviene en la transportación de oxígeno y dióxido de carbono, así como en los mecanismo de oxirreducción a nivel de los citocromos en las mitocondrias (respiración celular); además está unido a las enzimas catalasa y peroxidasa. El co br e (Cu2+ ) es también parte de la hemoglobina, ya que al ser catalizador de oxidaciones, es necesario para la fijación del hierro por la hemoglobina, e influye en la formación de la mielina, proteína protectora de las fibras nerviosas, así como en la formación ósea y de numerosos pigmentos (Ver Tabla 2.3.). El z i nc (Zn2+ ) interviene en el transporte del dióxido de carbono, por su acción estimulante sobre la anidrasa carbónica y sobre la liberación de insulina, activador de la fosfatasa alcalina; además interviene en el metabolismo del cobre y el hierro, en los procesos de osificación y la queratinización. Por su parte el co ba l to (Co2++ ) contribuye indirectamente a la eritropoyesis, por su participación en la formación de la vitamina B 12 y es además activador de varias enzimas. El y o do (Y - ) es esencial para la normal función de la glándula tiroidea y es el unico mineral componente de una hormona, la hormona tiroidea, tiroxina o tetrayodotironina, que controla numerosos procesos biológicos por su papel central estimulante del metabolismo basal. Ta bl a 2. 3. Contenido de hierro y cobre en el suero sanguíneo de diferentes especies de animales domésticos (g/100 mL) Espec ie Hierro C obre Caballo Vaca 110-130 100-125 Cerdo Perro Oveja 160-200 90-110 100-110 110-140 85-105 130-190 70-95 50-80 Entre los componentes orgánicos de la sangre se encuentran las biomoléculas (glúcidos, lípidos, proteínas, vitaminas) y otros componentes orgánicos. Los gl úci do s en el plasma están representados principalmente por la glucosa. La glicemia, nivel de glucosa en sangre, experimenta oscilaciones o fluctuaciones a lo largo de las horas del día; estas ligeras fluctuaciones 38 están en dependencia de la ingestión de alimentos, influencias neurovegetativas, influencias hormonales tales como: cortisol, tiroxina, insulina, factor hiperglicemiante glucogenolítico (Glucagon) y hormona del crecimiento (GH), entre otros, así como la actividad del momento circadiano (sueño-vigilia), la actividad muscular y la especie animal (monogástricos y poligástricos), además el tipo de alimentación. La glicemia reconoce dos orígenes: uno representado por la ingestión de carbohidratos contenidos en los alimentos (exógeno), lo que explica que la glicemia se eleve después de la ingestión de una dieta rica en glúcidos (hiperglicemia prandial), siendo amortiguada al principio por el hígado y otro propiamente hepático (endógeno) que en los estados de penuria alimenticia o en ayuno prolongado moviliza el glucógeno hepático (sistema amortiguador hepático ante la hipoglicemia), de modo tal, que la ausencia de esta glándula provocaría graves alteraciones en la glicemia, al instaurarse en el animal severa hiperglicemia prandial e intensa hipoglicemia en el ayuno. (Ver Tabla 2.4.). Ta bl a 2. 4. Concentración de glucosa sanguínea en diferentes especies de animales domésticos (nmol/L) Es pec ie Gluc os a Caballo 3,30 - 5,2 Vaca Oveja Cerdo 1,92 - 3,02 1,92 - 3,30 3,57 - 5,22 3,02 - 4,95 3,30 - 5,5 Perro Gato Los l í p i do s se corresponden en mayor cuantía con gr asas neutras y colesterol, en parte libre y en parte esterificado, con los ácidos esteáricos, oleico y palmítico y, en menor cuantía, fosfolípidos. Los valores de la lipemia están en relación con el tipo de alimentación, así como con los estados postdigestión-absorción de los alimentos o el ayuno. El colesterol reconoce también un origen endógeno, al ser sintetizado en varios órganos; es el compuesto precursor de las hormonas esteroidales, los ácidos y sales biliares, además forma parte de las lipoproteínas y de las estructuras y membranas celulares. Como las grasas son insolubles en agua, su transporte a través de la sangre (plasma) requiere de la formación de macromoléculas solubles de lípidos y proteínas. El término hiperlipoproteinemia es, por tanto, sinónimo de hiperlipemia. A pesar de que los ácidos grasos libres tienen un alto grado de intercambio, grandes 39 cantidades de triglicéridos son transportadas a través del plasma por las lipoproteínas. Se consideran el colesterol y los fosfolípidos como los componentes principales de la estructura de las lipoproteínas. Los quilomicrones tienen un origen intestinal, al formarse en los enterocitos del epitelio del intestino delgado. Es la forma en que son absorbidas las grasas por la circulación linfática intestinal para ser transportadas lentamente a la circulación sanguínea. Las lipoproteínas del plasma se clasifican según su densidad. Los ácidos gra sos libr es son e l ma yor sustrato par a la pro ducción de l a VLDL (lipoproteínas de muy baja densidad); la tasa de intercambio de la VLDL es un mecanismo muy importante, por el cual el hígado puede remover el exceso de ácidos grasos. Ha podido apreciarse que los defectos de este mecanismo producen acumulación de grasa en hígado. El aclaramiento de VLDL está en dependencia de la presencia de una enzima denominada lipoproteína-lipasa. La LDL (lipoproteínas de baja densidad) es la proteína que muestra la mayor capacidad para transportar el colesterol en el humano (no así en el perro) y se considera que se origina por acción de la lipoproteína-lipasa. La HDL (lipoproteína de alta densidad) se considera or igi nada e n l os pr oce sos de re moción de lo s trigli cér ido s de l os quilomicrones y del metabolismo de la VLDL; se precisa de la enzima lecitina-colesterol-aciltransferasa, la cual cataliza la transesterificación responsable de la mayor formación de ésteres de colesterol plasmático en el hombre y otros mamíferos. Las p r o te í na s p l a smá ti ca s son una mezcla de diferente s cuerpos proteicos de estructuras y funciones variables. Desde el punto de vista funcional las proteínas participan en la nutrición, en el mantenimiento de la presión coloidosmótica y por tanto, en la regulación del equilibrio hídrico, como sustancias amortiguadoras en la regulación del equilibrio ácido-básico, transpor te de iones y sustancias en la sangr e y los l íquidos corporal es, e n la hemostasis (coa gulación), en e l tra nspor te de O2 y CO2 (hemoglobina) y en la resistencia a las infecciones, por medio de las inmunoglobulinas. Además de la función estructural, las proteínas funcionan como biocatalizadores (enzimas) y reguladores del metabolismo y otras funciones (hormonas). Los ácido s nucleicos pr eser van l a estructura genética del organismo y a su vez participan regulando la síntesis proteica. Las principales proteínas presentes en el plasma son las prealbúminas, albúminas, globulinas, fibrinógeno y otras con acción enzimática. Las prealbúminas que se encuentran en el suero sanguíneo en una concentración aproximada del 20 al 30 % desarrollan papel transportador de hormonas (tiroxina), así como son una reserva móvil de aminoácidos para 40 los tejidos, en caso de desnutrición o déficit proteico, además participan en el mantenimiento de l a presión coloidosmótica de la sangre . Las albúminas de mayor concentración en el plasma desempeñan papeles fisiológicos como el transporte de metales (Zn2+ , Cu2+ y Ca2+ ), bilirrubina, anhidrasa carbónica, tiroxina, ácidos grasos, vitamina C y otros elementos, las albúminas también actúan como una reserva móvil de aminoácidos para los tejidos y desempeñan un rol fundamental en el mantenimiento de la presión coloidosmótica de la sangre. Se ha podido apreciar que un gramo de albúmina retiene 18 cc de la corriente sanguínea, por lo que están estrechamente ligadas al metabolismo del agua. Las globulinas plasmáticas constituyen un grupo numeroso y heterogéneo de proteínas que por su comportamiento electroforético se suelen clasificar como (alfa), (beta) y (gamma) globulinas. La fracción alfa es una de las más heterogéneas y está constituida por proteínas y prótidos, como las que están unidas a glúcidos, llamadas glucoproteínas, o a lípidos, denominadas lipoproteínas (ver las VLDL y HDL); la mayoría de los factores que intervienen en la coagulación sanguínea pertenecen a las alfa globulinas (protrombina y los factores VI, VIII y X). La fracción beta al igual que la anterior fracción se elabora en el hígado; en el humano, caprino y perro es factible clasificar esta fracción en 1 y 2 . Las globulinas en su unión con los lípidos constituyen las llamadas lipoproteínas de baja densidad (LDL), además a esta clasificación corresponden diferentes factores de la coagulación sanguínea como el XI, el XII y la proacelerina. La fracción gamma constituye los anticuerpos, que son proteínas especializadas del suero denominadas inmunoglobulinaslas, las cuales pueden reaccionar específicamente con el antígeno que ha estimulado su producción. Esta fracción gamma puede constituir del 1 al 2 % del total de las proteínas del suero y en ciertas enfermedades aún más. La mayoría de los autores coinciden en señalar que las principales fracciones pertenecientes a las gamma globulinas, para los animales domésticos son las inmunoglobulinas G (IgG), la más abundante, la A (IgA) protectora de mucosa, la M (IgM) la macroglobulina de los grupos sanguíneos y la E (IgE) de la alergia; se describe, además, la D (IgD) en los procesos tumorales. Estas inmunoglobulinas se sintetizan en las células plasmáticas y en el tejido mesenquimático relacionado con el sistema retículo-endotelial (médula ósea, bazo y nódulos linfáticos). El fibrinógeno con origen en el hígado, pertenece al grupo de proteínas fibrilares y presenta una alta masa molecular; los valores normales se encuentran en un rango de 200 a 700 mg por 100 mL de plasma. Esta proteína posee una función destacada en el mecanismo de la coagulación al 41 convertirse, primeramente, en monómeros de fibrina por acción de la trombina y posteriormente, por acci ón del factor XIII, se desdobla en polímeros, formando un agregado insoluble, elemento fundamental para la restauración del vaso sanguíneo lesionado. En el grupo de proteínas que han alcanzado un mayor desarrollo y especialización, en cuanto a función, se encuentran las enzimas, que son biomoléculas altamente especializadas como catalizadores en todos los procesos metabólicos. Numerosas son las enzimas que suelen ser encontradas en el suero, estas provienen de las células, incluyendo las propias de los elementos morfológicos de la sangre circulante. Entre las de más uso en la clínica, tanto humana como veterinaria están: transaminasas, sorbitol deshidrogenasa (SD), amilasa y lipasa. El nivel de vi ta mi na s en sangre depende del tipo de alimentación y se corresponde con las hidrosolubles tiamina o vitamina B 1 , riboflavina o vitamina B2 , ácido nicotínico, ácido pantoténico, biotina, piridoxina o vitamina B 6 , colina, ácido fólico, cianocobalamina o vitamina B 12 y ácido ascórbico o vitamina C y las liposolubles vitamina A, vitamina D, vitamina E y vitamina K. Otros componentes presentes son urea, uratos, creatina-creatinina, bases púricas, ácido láctico y alantoína. En los seláceos, grupos de peces que no contienen albúminas en su suero, la presencia de grandes concentraciones de urea en la sangre es la responsable de solucionar los problemas osmóticos. E LE ME NTO S FORM E S D E LA SANG RE En la sa ngre todos los eleme ntos forme s (gl óbulo s roj os, blanco s y plaquetas) de un individuo se encuentran relacionados genética, estructural y funcionalmente, subordinándose a las leyes generales de la regulación neuroendocrina. Las células de la sangre circulante ya no son reproductivas, constituyen un mero producto de elaboración de otros sistemas (el medular óseo y el de los ganglios linfáticos), los cuales sí son verdaderos tejidos y por su misión muy apropiadamente denominados como hematocitopoyéticos. Los gl ó bul o s r o j o s, también denominados eritrocitos o hematíes, son los elementos morfológicos más abundantes de la sangre, a la que dan su color y opacidad. Este color rojo típico de la sangre se debe al pigmento rojo de la hemoglobina. Existe en todos los vertebrados excepto en el amphioxus, en los invertebrados no está presente. Los glóbulos rojos están ausentes en los peces árticos y en la larva peptocéfala de la anguila. Los 42 eritrocitos del hombre y de otros mamíferos, excepto en los tilópodos, son célula s diferenci adas que ca recen de núcleo y de la mayoría de los organelos celulares (retículo plasmático, mitocondrias y aparato de Golgi), por lo que no pueden dividirse o reproducirse y tienen vida limitada. Los de las aves aunque presentan núcleo, no poseen capacidad reproductiva. La cantidad de eritrocitos fluctúa en dependencia de varios factores, entre ellos: sexo, edad, gestación, alimentación y el clima. El eritrocito del mamífero no contiene DNA (por no tener núcleo), RNA (por la ausencia del retículo endoplasmático), sistemas enzimáticos del ciclo de Krebs y de la cadena respiratoria (por carecer de mitocondrias); en cambio, mediante la vía de la glucólisis con la formación de lactato y aunque en menor proporción por la vía de las pentosas-fosfatos, con formación de NADPH2 producen ATP. Una vía metabólica de especial importancia es la de 2,3 difosfoglicerato que surge en la vía de Embden-Meyerhal. Los hematíes aisladdos son refringentes, flexibles, dúctiles y muy elásticos, es decir, poseen una gran capacidad de adaptación, gracias a la cual pueden adoptar las formas necesarias para pasar, especialmente, por las estrechas luces de los capilares en donde se deforman para, al aumentar la luz del vaso, recuperar inmediatamente su conformación. En función de la corriente axil del flujo laminar del plasma capilar, los eritrocitos toman forma de “paracaídas” en su avance por estos estrechos vasos. Cuando están aglomerados en elevada concentración es solo cuando dan el color rojo típico de esta célula sanguínea. La membrana celular del eritrocito está compuesta, principalmente, por albúmina, lecitinas y colesterina. Su citoplasma presenta un estroma en cuyas mallas contiene numerosas sustancias en solución, siendo la más importante la hemoglobina, que representa la tercera parte de la masa total del glóbulo rojo, y que por su masa molecular no puede difundir a través de la membrana, la cual es semipermeable, deja pasar solamente a los aniones, pero no los cationes ni las sales sin disociar; el agua no encuentra en ella resistencia alguna. Si se sumergen los glóbulos rojos en una solución hipotónica, el agua, por su menor presión osmótica, penetra en ellos y los hincha de modo que acaban por estallar, pasando entonces la hemoglobina a la solución y quedando el estroma como una sombra pálida (hemólisis), mientras que en una solución hipertónica sale el agua de su interior, deshidratándose y a este proceso se le denomina crenación. Los eritrocitos están constantemente destruyéndose y formándose a la vez, por lo que forzosamente en condiciones normales se mantiene un perfecto equilibrio entre ambos hechos. U n ejemplo de la capacidad eritropoyética para mantener el equilibrio antes señalado lo tenemos en el perro, al cual se le destruyen aproximadamente 10 millones de eritrocitos 43 por segundo; en el hombre la destrucción diaria llega a alcanzar valores del orden de los 200 millones. Durante la vida embrionaria, en sus primeras etapas, los hematíes se forman a partir del saco vitelino. El eritrocito así formado dispone de hemoglobina y se presenta nucleado. En la segunda etapa de la vida fetal, quien asume la función eritropoyética es el hígado y el bazo, realizándose a partir del hemocitoblasto, que por trasformaciones sucesivas da lugar tanto a los eritrocitos a nucl eados como a los gló bulo s bla ncos. A partir de la tercera etapa de la vida fetal y durante to da l a vida, la médula óse a ro ja es l a e ncar gada de la actividad eritropoyética. Para los unicistas, de la célula madre común (hemocitoblasto o células totipotenciale s) se di ferencian las células primi tivas de las progenies correspondientes a las células sanguíneas adultas. Estas células primitivas son: pro eritroblasto, premielocito, megacarioblasto, monoblasto y linfoblasto. Las progenies correspondientes a estas células primitivas están constituidas por células en diferentes estados de maduración, que tienen una morfología y estructura distintas, de acuerdo con la etapa evolutiva alcanzada y con la especie celular a que pertenecen. Lo cierto es que estas células una vez formadas pueden seguir dos vías: pasar directamente a la circulación sanguínea para cubrir las necesidades orgánicas o ser almacenadas en la médula ósea roja y bazo, para cuando se requiera su concurso. En el caso de los eritrocitos, a partir del proeritroblasto se inicia un proceso de diferenciación o maduracion que pasa por diferentes tipos de células hasta culminar en el reticulocito, eritrocito inmaduro que por diapédesis se incorpora al torrente sanguíneo, en donde en 24 horas madura para convertirse en el glóbulo rojo Para la formación de eritrocitos se requiere la participación de varios factores que, actuando en conjunto, favorecen la eritropoyesis. En primer término debemos señalar lo que hoy en día se considera una hormona que resulta indispensable para estimular la formación de glóbulos rojos y que sin su concurso sería imposible arribar a tal final; nos referimos a la llamada eritropoyetina (Ep), conociéndose también como factor estimulante de la eritropoyesis (FEE). La eritropoyetina es una glucoproteína elaborada, principalmente, a nivel de los riñones cuando diminuye la presión parcial de O2 en la sangre que llega a estos órganos, pero esto no excluye que en menor cuantía se elabore en otros tejidos, tales como bazo e hígado, en una proporción que fluctúa entre 1 y 5 %. El estímulo que desencadena la liberación de la eritropoyetina es la anoxia tisular, la cual es captada por el riñón, al ser este órgano muy sensible a la disminución del aporte de oxígeno, por trabajar con sustancias tóxicas o nocivas para las células del organismo. La eritropoyetina actúa a nivel del hemocitoblasto, 44 favo re cie ndo l o s pro ceso s de di fer e nci aci ón de esto s ha ci a l a eritroblastosis, estimulando las distintas etapas de maduración hasta llegar al eritrocito, por lo que su ausencia determina que el proceso de maduración quede detenido a partir de la célula madre totipotencial. Varias son las hormonas que de un modo directo o indirecto participan en la eritropoyesis, entre estas están la triyodotironina (T3 ), la tetrayodotironina (T4 ) o tiroxina y la testosterona, que estimulan la producción de eritropoyetina, mediante un mecanismo aún no conocido; por el contrario, los estrógenos a grandes dosis ejercen un efecto inhibitorio en la formación de la referida hormona, de aquí que el macho tenga un mayor número de eritrocitos que la hembra. Las hormonas de la corteza adrenal, en particular los glucocorticoides (cortisol), actúan sobre la médula ósea roja, favoreciendo su desarrollo y multiplicación celular, mientras que la hormona del crecimiento (GH) tiene un efecto estimulador de la eritropoyesis como forma de asegurar el aporte de oxígeno a los tejidos en crecimiento. Las vitaminas requeridas para la eritropoyesis que, en sus estados carenciales, pueden ser capaces de alterar la concentración de eritrocitos, son: B12 , A, C y B 6 . Entre los metales que participan en la eritropoyesis se encuentra el hierro, el cual es el constituyente de la estructura precursora de la hemoglobina y que se conoce con el nombre de hem o hemo; igualmente para la formación del pigmento hemático se requiere el concurso del cobre, el cual actúa favoreciendo la incorporación del hierro al núcleo tetrapirrólico de la porfirina, mientras que el cobalto actúa como cofactor de las diversas síntesis que ocurren en la médula ósea roja. La hemoglobina desempeña importantes papeles como: vehículo o vector del transporte de los gases, principal buffer de los glóbulos rojos, por lo que interviene en la regulación del equilibrio ácido-básico de la sangre, constituye la base química de los pigmentos biliares, da color a los hematíes y por consiguiente a la sangre. El ti po de he mo gl o bi na depende de la fracción proteica, es decir, la globina es una histona rica en histi dina, leucina, lisina, valina, ácido glutámico y otros aminoácidos, que consta de cuatro cadenas de polipéptidos cuya estructura muestra diferencias, según la especie animal de que se trate; estas diferencias se deben a las variaciones en los constituyentes de algunos aminoácidos. La hemoglobina del adulto normal consta de las cadenas polipeptídicas representadas por dos cadenas alfa y dos cadenas beta, constituyéndose en la hemoglobina A. En los mamíferos, durante su vida fetal, existe la llamada hemoglobina F que difiere por estar constituida por dos cadenas alfa y dos gamma. La hemoglobina A2 , presente en el humano en un 1 a 2 %, está constituida por dos cadenas 45 alfa y dos delta. De acuerdo al tipo de cadena existente, así será la capacidad de hemoglobina para fijar el oxígeno. Si bien en los animales superiores la hemoglobina cumple la misma función que en el humano, existen diferencias muy marcadas en cuanto a secuencias de aminoácidos se refiere, incluso en las cadenas polipeptídicas. En la cadena peptídica alfa de los perros Chow-Chow, Dogo y otros, así como la del conejo y el caballo difiere en más de 10 aminoácidos en su secuencia, cuando se compara con la del humano. En nuestros animales domésticos no se han descrito, hasta el presente, variedades de hemoglobina tal como ocurre en el humano. La hemoglobina fetal (HbF) que durante la vida intrauterina representa casi el 100 % de la hemoglobina, difiere de la del adulto en la composición de algunos aminoácidos en la molécula de globina y tiene la característica de que posee mayor afinidad para el dioxígeno. Una vez ocurrido el nacimiento, la proporción de HbF en relación con la del adulto es aproximadamente de 80:20 %; en el decursar de los meses va disminuyendo para ser sustituida por la HbA que a los 5 o 6 meses en el humano y a los 40 días en el perro ha sido totalmente desplazada. En condiciones fisiológicas, la hemoglobina siempre se combinará con el oxígeno para formar oxihemoglobina (Hb (O2 )4 ), combinación muy lábil o laxa; igualmente ocurrirá con una porción del CO2 que se combinará con el N del aminoácido 16 de lisina, constituyente de la molécula de globina, formando la carbaminohemoglovina (HbCO2 ). Cuando la hemoglobina es destruida en el organismo, la porción proteica de ella, la globina, puede volver a ser utilizada, ya sea como tal o bajo la forma de los aminoácidos que la constituyen y el hierro entra a formar parte de la reserva de este para, posteriormente, ser utilizado, puesto que no filtra por el glomérulo renal, por lo que en exceso puede provocar una intoxicación por ser un metal pesado como el cobre y el plomo. El bazo tiene tres funciones bien diferenciadas que son: destrucción final de las células sanguíneas, reservorio de sangre y producción de linfocitos. En la pulpa esplénica se encuentra una cantidad relativamente grande de monocitos, que tienen la propiedad de ingerir partículas extrañas y reciben el nombre de macrófagos, los cuales fagocitan eritrocitos fragmentados y caducos. La acción del bazo es la de actuar sobre los eritrocitos envejecidos, es decir, no actúa sobre las células normales circulantes, por lo que el bazo no resulta para los glóbulos rojos un matadero sino más bien una tumba. En algunos mamíferos, en especial carnívoros, tales como gato y perro, el bazo es un órgano de depósitos de glóbulos rojos que son cedidos a la circulación general en aquellos casos de necesidad, especialmente en los casos 46 de anoxia, y de este modo se aumenta la capacidad de transporte de oxígeno por la sangre. Todo estado de anoxia provoca una descarga por parte de los nervios simpáticos (nervio esplénico), determinando las esplenocontracciones que liberan a la circulación gran cantidad de eritrocitos. También se descarga el bazo en los estados de estrés, calor, durante la etapa de celo en la hembra, así como el embarazo y la anemia. Esta última se define como una disminución en la cantidad de hemoglobina por unidad de sangre, puede o no acompañarse de una reducción del conteo de eritrocitos y de la concentración de hemoglobina por unidad del volumen de sangre o puede ser definida como una disminución por debajo del nivel normal del número de glóbulos rojos y del volumen de eritrocitos en relación con el plasma. Los l e uco ci to s o gl ó bul o s bl a nco s son las únicas células verdaderas de la sangre, ya que poseen todas las estructuras propias de una célula viva (membrana, citotoplasma y núcleo), presentan como misión contribuir a la defensa del cuerpo contra agentes nocivos; se les ha considerado como una barrera de primer orden, manteniendo al organismo libre de gérmenes y detritus celulares (efecto de limpieza). El proceso de diferenciación de los leucocitos, a partir del hemocitoblasto, se inicia por factores leucopoyéticos (leucopoyetinas) elaboradas por los propios leucocitos en el área de defensa y por el tejido afectado. Los glóbulos blancos, células nucleadas, utilizan la sangre como medio de transporte para ejercer sus funciones fuera de la misma. Se clasifican en leucocitos agranulados (monocitos y linfocitos) y granulados o polimorfonucle ares (neutrófilos, basófilo s y eosi nófilos). Se origi nan, tanto los granulados como los agranulados, a partir de las células del retículo-endotelio de la médula ósea roja de los huesos, a partir de los promielocitos. Por encima de la cantidad fisiológica se plantea que hay leucocitosis y cuando la cifra está por debajo, se dice que hay leucopenia. Para la formación de leucocitos se necesitan esencialmente las mismas vitaminas y aminoácidos que para la mayor parte de las demás células de la economía animal. En situaciones de extrema debilidad corporal, la producción de glóbulos blancos puede verse afectada, a pesar de que el organismo esté agredido por un agente patógeno. En condiciones fisiológicas, el ritmo de producción de leucocitos sufre variaciones, según las horas del día (fluctuación circadiana), ya que los niveles en sangre de cortisol y catecolaminas, hormonas antiestresantes, los deprimen por el efecto estrés de la fase de vigilia, de manera que los animales de hábito diurno, perro, cerdo hombre, etc., presentan una actividad mínima de la médula ósea roja, durante el día, para alcanzar la actividad máxima en la noche, situación inversa para los animales de hábitos nocturnos como gato y rata. (Ver Tabla 2.5.). – VGM L Hematocrito g/ L días Vida media del eritrocito Hb micra Tamaño del eritrocito 60–70 5,5 5–8 47–65 C erdo 140–150 5,4 6,5–12 75–109 C aballo 64–118 5,0 8–16 57–66 Oveja 70–100 7,3 5,5–8,5 71–88 P erro 70–80 6,2 5–10 64–75 Gato – 4,5 10–20 62–74 C abra 40–60 80–40 50–66,5 108–148 37–49 110–170 33,5–43 80–160 64–72 120–180 51–64 80–140 18–24 80–140 0,28–0,40 0,30–0,45 0,32–0,53 0,25–0,50 0,37–0,55 0,25–0,45 0,25–45 100–110 5,3 5–7 número x 1012 x mm3 Eritrocito 57–77 mL/kg Volumen de sangre Vac a Unidad Indic ador 30–40 13,7 3–5 – Gallina 60–68 110–130 104–156 80–120 0,33–0,44 0,30–0,4 – – 4–6 62–70 C onejo Ta bl a 2. 5. Indicadores hemáticos de uso frecuente en diferentes especies de animales domésticos 48 Los l e uco ci to s gr a nul a do s o p o l i mo r fo nucl e a r e s comprenden los e o si nó fi l o s que se incrementan en los procesos de alergia y parasitismo porque atacan las toxina s produci das en estos estado s y ademá s, en cierta medida , son cap aces de corregir el tiempo de coagulación tardía ante la defici encia de los factor es II, VI II, XI, y el XII; los ba só f i l o s que producen heparina (anticoagulante natural), histamina (antialérgico, antiinflama torio) y o tras sustancias no precisada s aún, po r lo que pueden apare cer en pr ocesos inflamatorio s crónico s, además se plante a que parti cipan en el transporte de los lípidos en sa ngre, y l os ne utr ó fi l o s, conocidos como micrófago s, poseen elevada capacidad de diapéde sis y fa go ci tosis, po tente s siste ma s a ni quil ado re s de mi cr oo rga ni smos (pero xidasas) y sistema s digesto res (pro teasas y lipasas) que garantizan una fuer te activi dad defensiva del o rganismo, pero al mismo tiempo se caracterizan po rque no tienen posi bilidad de excretar, de maner a que son células de defensa corporal que se “inmolan” por la e stabilida d del medio i nterno; son capaces de fagocitar bacterias (hasta 30) y restos celulares. En sentido general, los granulocitos tienen una vida media corta (2 horas hasta 3 días). Los l e uco ci to s a gr a nul a do s son los mo no ci to s, células voluminosas, las mayores de la sangre, con núcleo grande y poco citoplasma, son los denominados macrófago s, que tiene n cara cterísticas idénti cas a los neutrófilos, pero estos sí tienen posibilidad de excretar, por lo que pueden fagocitar hasta 100 bacterias e incluso células enteras; por su capacidad excretora se constituyen en las células presentadoras de antígenos a los linfocitos, se corresponden con el sistema de macrófagos tisulares y tienen una duración de vida no precisado aún, aunque se sabe que viven mayor tiempo que los polimorfonucleares (granulocitos); y los l i nfo ci to s, ori ginados e n la médul a óse a roj a, para poster iorme nte madur ar en el timo (l infocitos T) y en la pr opia médul a óse a ro ja (mamífe ros) o en la Bol sa de Fabrici o (a ves) (linfocitos B ), so n lo s leucoci tos los que presentan una vida más prolo ngada, calculándose que fluctúa entre 100 a 300 días. Los linfocitos B son los que originan las células plasmáticas productoras de las inmunoglobulinas responsables de la inmunidad humoral, mientras los linfocitos T son los responsables de la inmunidad tisular en el gran sistema de la inmunidad adquirida. Son muchos los factores fisiológicos que influyen sobre el número de los distintos tipos de estas células en la sangre, por tal razón no es posible ofrecer un conjunto único de cifras que pudieran considerarse valores fijos normales. Los datos que aparecen a continuación en la Tabla 2.6 han de considerarse como aproximados en condiciones fisiológicas. Unidad número x 109 x mm3 % % % % % % número x 109 x mm3 Indic ador Leucocitos totales Neutrófilos segmentados Neutrófilos en banda Eosinó filos Basófilos Linfó citos Monocitos Plaquetas 10,5–22 C erdo 6–9 C aballo 6–12 Oveja 6–15 P erro 5–11 Gato 8–13 C abra 0,02 0–0,11 0–0,04 0,03 0–0,11 0–0,02 0,03 0–0,10 0,01 0,01 0–0,10 0–0,03 0,01 0–0,012 0–0,03 No debe existir 0–0,3 No debe existir 300–800 400–800 100–600 0,02–0,040,02–0,010 0,01–0,02 250–750 0–0,06 200–900 0,02 150–250 250– 500 0,03–0,10 0,01–0,04 0,50–0,65 0,39–0,62 0,25–0,70 0,40–0,75 0,12–0,30 0,20–0,55 Hasta 0,58 0–0,01 0–0,08 0–0,03 0,25–0,40 0,28–0,43 0,30–0,65 0,10–0,50 0,60–0,77 0,35–0,75 0,30–0,42 6,12 Vac a 0,2–0,4 20–40 Gallina – 0,2–1,6 0,3–0,5 0,2–0,8 0,5–5 – 0,00–0,03 0,55–0,96 0,01–0,04 0,02–0,1 0,01–0,03 0,02–0,03 0,3–0,50 4–13 C onejo Ta bl a 2. 6. Leucograma y recuento de plaquetas en diferentes especies de animales domésticos 50 Las p l a que ta s o tr o mbo cito s en realidad no son células sanguíneas, ya que son fr agmentos ci to pla smá ticos que se for man a pa rti r de la fragmentacion de los megacariocitos en la médula ósea, que a su vez proceden de los megacarioblastos. La producción de plaquetas está regulada, según se cree, por la acción de una hormona, la trombopoyetina, que se produce principalmente en los riñones y en otros sitios no determinados, cuya p roducción depende a su vez del nivel de ell as en sangr e. Las plaquetas desempeñan una función muy importante en el mecanismo de la coagulación, al formar el trombo provisional (trombo blanco) después de la lesión vascular y promover, seguidamente, la formación del trombo definitivo para evitar, finalmente, la hemorragia. En la formación del tapón plaquetario, las plaquetas realizan tres funciones importantes relaciona das a la vez con la respuesta vascula r y formación del trombo definitivo: adherencia al vaso dañado, agregación plaquetaria y liberación de sustancias desencadenantes de la fase de formación del coágulo definitivo. Las plaquetas de la sangre son sustituidas, en su totalidad, aproximadamente cada cuatro días, formándose diariamente unas 75 000 plaquetas por mm3 de sangre. E L ME CANISMO D E LA CO AG ULACIÓ N El sistema vascular está sometido constantemente a la influencia mecánica, que tiende a producir pequeños traumatismos capaces de alterar la integridad de las paredes vasculares, ejemplo de ello puede ser una simple contracción muscular. Para evitar la hemorragia que se produciría por estas situaciones existe un complejo mecanismo, que consiste en la acción de factores plasmáticos y tisulares con las plaquetas para impermeabilizar el sistema vascular en pocos minutos, evitando la pérdida de sangre, correspondiéndose con uno de los mecanismos de hemostasia. Para que la sangre pueda circular en el sistema cardiovascular y cumplir sus funciones debe mantenerse en forma líquida, sin embargo, debe tener al mismo tiempo la facultad de solidificarse o coagularse, para evitar su pérdida peligrosa para la vida en caso de lesiones o daños vasculares. Estas funciones aparentemente contrapuestas se logran por la existencia de un doble equilibrio funcional entre los factores que favorecen la coagulación y los que la inhiben. El mantenimiento de estos equilibrios requiere la acción armónica e interrelacionada de un conjunto de factores que conforman el complicado mecanismo de la coagulación. La coagulación sanguínea, en esencia, consiste en la transformación del fibrinógeno, proteína plasmática soluble de origen hepático, en fibrina in- 51 soluble, que forma una red que atrapa a los elementos formes de la sangre, principalmente glóbulos rojos, los más numerosos, cerrando la lesión, evitando la hemorragia y proporcionando un medio adecuado para la reparación tisular y endotelial. La formación de este coágulo de fibrina es el punto final visible de una serie complicada de reacciones en cadenas en la cual intervienen diversos factores conocidos comúnmente como factores de la coagulación, 13 básicos, aunque en todo el proceso participan más de 30 sustancias reconocidas y tal vez otras por conocer. Estos factores, en correspondencia con el número (romano) y denominación adoptada por el Comité Internacional para la Nomenclatura de los Factores de la Coagulación son los siguientes: Deno mi na ció n F a cto r Fibrinógeno Protombina Tromboplastina Calcio Proacelerina Proconvertina Factor antihemofílico A Factor antihemofílico B Factor antihemofílico C (Stuart-Prower) Factor antecedente tromboplastínico plasmático Factor antihemofílico D (Hageman) Factor estabilizador de la fibrina Precalicreína (PK) Cininógeno de alto peso molecular (HMW-K) I II III IV V VII VIII IX X XI XII XIII Los factores I, II, III y IV se denominan por sus nombres comunes bien definidos. El factor VI no existe (se plantea que es el mismo V activado) y la precalicreína y el cininógeno de alto peso molecular, establecidos recientemente, no tienen asignado número romano, ambos intervienen en la fase inicial de contacto y participan en otros sistemas biológicos. Este mecanismo de coagulación se divide en cuatro etapas: I. Espasmo vascular. II. Formación del trombo provisional (trombo plaquetario o blanco). III. Formación del trombo definitivo (trombo de fibrina polimerizada). IV. Retracción del coágulo, fibrinolisis y cicatrización. 52 En condiciones fisiológicas el endotelio vascular intacto no activa la coagulación y no ocurre adherencia plaquetaria. Como consecuencia del daño vascular o endo telial tie ne lugar l a primera respuesta, el e sp a smo va scul a r , produciéndose rápidamente una vasoconstricción inicial, de tipo combinado refleja por respuesta refleja antidrómica y de tipo humoral por secre ción de serotoni na, perdiéndose l a resistencia a la adher encia plaquetaria al exponerse las fibras colágenas del área vascular dañada que promueve la respuesta plaquetaria y la coagulación. Las plaquetas activadas liberan sustancias vasoactivas, principalmente tromboxano A2 y serotonina, que acentúan y mantienen la vasoconstricción. El aumento del líquido intersticial y su consecuente incremento de presión ejerce también un efecto compresor que refuerza la vasoconstricción local. Tras el daño vascular las plaquetas, células sanguíneas menos densas, son desplazadas hacia la superficie, por lo que circulan junto al endotelio. Al ocurrir la lesión endotelial se inicia la segunda etapa, la fo rma ci ó n de l tr ombo pr o visi o na l , al adherirse las plaquetas al colágeno subendotelial, prote ína fibri lar, que desempeña un importante papel en el pr oceso hemostático. La adhesión plaquetaria tiene lugar a través de la interacción de sus receptores de superficie con el factor VIII relacionados con el factor Von Willebrand (factor VIII–VWF) puede participar también la fibronectina y la trombosp ondi na l iber ada s po r la s p laquetas. Co n l a adhesi ón plaquetaria las plaquetas cambian su forma discoidal o esférica y adoptan una más esférica con largos seudópodos que facilitan su contacto con el subendotelio (colágeno) y otras plaquetas. La interacción de las plaquetas con las fibras colágenas inicia un proceso contráctil que favorece la liberación de su contenido interno granular a través del sistema canalicular abierto de estas. Con esta reacción son liberados muchos factores al micromedio, entre ellos: ADP, ATP, serotonina, factores plaquetarios III y IV (FP3 y FP4 ), tomboxano A2 (TxA2 ), fibrinógeno plaquetario, factor de crecimiento derivado de la plaqueta, tromboglobulina, hidrolasas ácidas, Ca2+ que sale de su depósito intracelular hacia el citoplasma, produciendo la polimerización de la actina en microfilamentos que provocan el cambio de forma de las plaquetas y aparición de la actividad contráctil que posibilita la secreción de adrenalinas, antiplasmina, K+ y factores VIII–C (coagulante) y VIII- RAg (antígeno relacionado). La liberación de ADP y la generación de TxA 2 estimulan la agregación plaquetaria, atrayendo más plaquetas al tapón hemostático o trombo blanco. La trombina que se ha ido formando al activarse la coagulación amplifica la agregación plaquetaria, que puede ser irreversible si ocurre la llamada metamorfosis viscosa, la cual acontece cuando la protrombina plasmática 53 es convertida en trombina. Esto puede ser suficiente para lograr la hemostasis, si el daño vascular ha sido pequeño. El coágulo blando no es mecánicamente fuerte, por lo que cuando la lesión es intensa se activa la formación del trombo de fibrina para consolidar su formación (coágulo definitivo) y garantizar la hemostasis. La fo r ma ci ó n de l tr o mbo de fi ni ti vo comprende la interacción de dos sistemas separados que se diferencian en cuanto a la forma de iniciar la coagulación, pero que después siguen una vía común. Estos son los sistemas intrínseco, endógeno o de reacción de la sangre, y extrínseco, exógeno o de reacción tisular. El primer paso en la secuencia de la coagulación en el sistema intrínseco es la conversión del factor XII (Hageman) en su forma activa, XIIa, que es una enzima esterolítica y esto constituye la reacción de contacto (así llamada porque ocurre cuando la sangre entra en contacto con el cristal u otras superficies y sirve de base para medir el tiempo de coagulación in vivo), la activación del factor XII tiene lugar cuando el colágeno subendotelial es expuesto después del daño tisular, participando también la precalicreína y el cininógeno de alto peso molecular (HMW-K). El factor XII también puede ser activado en la fase líquida, por ejemplo, en el plasma, sin activación de superficie, por una variedad de enzimas proteolíticas tales como calicreína, plasmina, factor XI y posiblemente por las células endoteliales. Una vez activado el factor XII, el factor XIIa convierte al factor XI en XIa y este con la concurrencia del Ca2+ activa al factor IX, que en su forma activa (IXa) forma un complejo con el factor VIII, el factor plaquetario-3 (FP3 , fosfolípido componente de su membrana) y Ca2+ , este complejo, activa al factor X (Stuart-Prower) y pasa a Xa. Este constituye el sistema intrínseco para activar al factor X. El sistema extrínseco de la coagula ción se inicia por la liberación de tromboplastina hística (factor III, que es un fosfolípido constituyente de las membranas celulares, liberado por el daño del tejido), que reacciona con el factor VII (Proconvertina) en presencia de Ca2+ , formando un complejo para la activación del factor X. La actividad del factor VII puede ser aumentada o favorecida por la acción de la calicreína, plasmina, factor XIIa, factor IXa y también por el factor Xa. Ambos sistemas activan juntos o por separado al factor X. El factor Xa es el principal activador de la protrombina, que en unión del factor V (proacelerina), el fosfolípido plaquetario (FP-3) y en presencia de Ca2+ , constituyen un complejo denominado en conjunto, factor convertidor o protrombinasa, el cual convierte la protrombina en trombina. 54 La trombina, con actividad de esterasa y peptidasa, funciona en diferentes estadios del sistema de coagulación. Su principal función es la conversión del fibrinógeno en fibrina, al tiempo que promueve la agregación y reacción de las plaquetas, así como la activación de los factores XIII, XII, VIII y V y también promueve la conversión del plasminógeno en plamina y la activación del sistema de complemento. Una vez formada la trombina puede activar su propia producción, a partir de la protrombina, pero esta acción es lenta. La acción proteolítica de la trombina sobre el fibrinógeno resulta en la formación de monómeros de fibrina y fibrinopéptidos. La rápida y espontánea polimerización de los monómeros de fibrina resulta en la formación del coágulo, que inicialmente forma una malla tenue de fibrina cuyos monómeros se unen por débiles fuerzas no covalentes, y constituyen, por tanto, un coágulo soluble. En poco tiempo, por la acción del factor XIIIa (factor estabilizador de la fibrina) en presencia de Ca2+ , es cuando las redes de fibrina se unen covalentemente y se forma un coágulo estable insoluble. El factor XIII existente en el plasma como proenzima es también suministrado por las plaquetas, se sintetiza por los megacariocitos, el hígado y la placenta y es activado por la trombina. Las mallas de fibrina atrapan los elementos formes de la sangre, produciendo el llamado trombo rojo, ya que le corresponde a los glóbulos rojos ser los más abundantes, de ahí el color del coágulo, pero este hecho no significa que participen en el proceso de la coagulación. La retracción y consolidación del coágulo de fibrina garantiza la hemostasis y crea las condiciones para la cicatrización y reparación del daño endotelial y (o) tisular. En la última etapa o r e tr a cci ó n de l coá gul o las plaquetas desempeñan un papel importante porque aportan la trombostenina (que actúa como proteína contráctil similar a la actomiosina), el Ca2+ y la energía (ATP) para que ocurra la reducción del coágulo y la expulsión del suero que contiene. El factor de crecimiento plaquetario estimula la formación de nuevas células endoteliales y la colonización por fibroblastos productores de colágeno, posibilitando la reparación de la pared celular. A las pocas horas de formado el coágulo, comienza la invasión del mismo por neutrófilos (micrófagos) y monocitos (macrófagos) que digieren a los hematíes atrapados en la red polímera para posteriormente, por acción fibroblástica, establecer una organización fibrosa que permite llenar el espacio entre los bordes de la herida. Se reparan las paredes del vaso lesionado, crece tejido conjuntivo en el trombo (organización), para producirse cicatrización (neoformación de endotelio) y finalmente fibrinolisis. El coágulo debe lisarse, para evitar la posibilidad de que se desprenda sin 55 disolverse y provoque de este modo una trombosis (coágulo o restos de coágulo circulando libremente en sangre se denominan trombos). (Ver Fig. 2.2.). F i gu r a 2.2. Mecanismo general de la coagulación. El proceso de la coagulación debe ser regulado para que no sobrepase los límites de su función hemostática, es decir, que no se generalice a todo el sistema vascular. En esta bien definida área de lesión participan dos mecanismos generales, eliminación de los factores de la coagulación activados y destrucción del coágulo de fibrina. La eliminación de los factores activados comprende procesos humorales y celulares. La actividad humoral depende de los inhibidores naturales que funci onan inhibi endo la activi dad de las pro tea sas como so n: antitrombina III (principal inhibidor fisiológico, que actúa sobre todos los 56 factores, excepto el factor VII), inactivador C (actúa sobre los factores XIIa y XIa, calicreína y plasmina), a2-macroglobulina, a1-antitripsina, a2antiplasmina y proteína C. Una continuación permanente de la coagulación se frena, además, por los fragmentos de fibrina que se producen durante la fibrinólisis, los que inhiben la posterior formación de fibrina (ver Figura 2.3), al bloquear la trombina, la cual, ligada a los receptores de superficie celular desencadena la liberación de prostaciclina (PGL2) por las células endoteliales no dañadas para limitar la difusión de la adhesión y agregación plaquetaria, y el complejo heparina-antitrombina III, que limita la posterior activación del proceso de la coagulación en la fase líquida. También pueden participar las antitrombinas con el mismo objetivo. La plasmina activada en la fase temprana del proceso comienza la lisis del coágulo (fibrinólisis), así como la actividad celular que involucra al sistema fagocítico mononuclear, el hígado, los pulmones y los neutrófilos, o sea, que para la disolución del coá gulo, el o rgani smo dispone también de un proce so de nominado fibrinólisis, en donde la responsabilidad recae en una enzima proteolítica (fibrolisina o plasmina), que se encuentra en forma inactiva circulando en el plasma de la sangre como una fracción proteica más y que se denomina profibrolisina o plasminógeno. Se supone que el teji do daña do y po ster ior mente re par ado por la neoformación celular, libera un componente celular activador (CCA), que estimulado por iones de calcio actúa sobre la profibrolisina transformándola en fibrolisina, para que concluya la disolución absoluta del coágulo. F i gu r a 2.3. Mecanismo de la fibrinólisis. 57 La coagulación es un mecanismo en cadena, en forma de cascada, que basta con ser interrumpido en un punto para que no continúe. Este tipo de reacción permite el empleo de las conocidas sustancias anticoagulantes que actúan en difere ntes puntos del proceso co mo son: la he parina, anticoagulante fisiológico en la sangre de todos los vertebrados superiores, con efecto inhibidor de la acción de la trombina, el dicumarol y análogos que inhiben en el hígado la síntesis de protrombina y los oxalatos y citratos que son secuestradores de Ca2+ . (Ver Tabla 2.7.). Ta bl a 2. 7. Velocidad media de coagulación de la sangre en diferentes especies de animales domésticos (minutos) Es pec ie Caballo Bovinos Oveja Cerdo Perro Gato Gallina T iempo ( minutos ) 9-11 6,5-7,5 2,7-3,4 3-4 2,5-3,8 2-3 1-1,5 Dentro de una misma especie animal puede producirse aglutinación y hemólisis como resultado de la transfusión de una sangre incompatible, debido a la presencia de diferentes gr upo s sanguí neo s. Los anticuerpos que causan la aglutinación de los hematíes procedentes de individuos de la misma especie se llaman “isoaglutininas”, que muchas veces van acompañadas de “isohemolisinas”. La presencia de estos anticuerpos varía con la especie. Los caracteres del grupo sanguíneo de un organismo son hereditarios y se diferencian desde la concepción misma. En la sangre humana se conoce que en los eritrocitos existen dos tipos de antígenos (se les denomina aglutinógenos) del tipo A y del tipo B, que son aglutinados por los anticuerpos llamados aglutininas. Así cuando en el hematíe no hay aglutinógeno A, su plasma contiene aglutininas anti A, y viceversa, cuando no hay aglutinógeno B en su glóbulo rojo, su plasma tiene anticuerpos, pero de las llamadas aglutininas anti B. En todos los vertebrados se describen varios grupos sanguíneos, según la especie animal. En cerdo 16, caballo 9, oveja 7, conejo 5, gato 2 y en el perro se han descrito 7 grupos (A, B, C, D, F, Tr y He), distinguiéndose el grupo A que tiene dos factores a diferencia de los otros que disponen de uno, por lo que en el perro se describen realmente 8 grupos. En medicina 58 humana son muy frecuentes las transfusiones de sangre, de un individuo a otro, pero en la medicina veterinaria su aplicación se limita a un caso agudo, esporádico y generalmente no se le repite, de donde la transfusión inicial (sin conocimiento del grupo sanguíneo) puede aplicarse en numerosas especies, sin presentarse serios riesgos. Si se hace necesario repetir la transfusión, debe efectuarse dentro de las 24 horas de efectuada la primera porque después de este tiempo comienzan a aparecer títulos significativos de isoanticuerpos y a mayor tiempo, forzosamente se incrementará su número, lo que traerá como consecuencia reacciones severas de aglutinación y hemólisis de los eritrocitos. G E NE RALID AD E S D E INM UNID AD En el decursar de la vida el organismo animal está constantemente sujeto a gran número de invasiones por agentes extraños, tales como: bacterias, virus y toxinas, pero para ello contamos con sistemas defensivos como lizosima s, inter ferón y properdi nas, así como la capacidad de diapédesis (automovimiento), fagocitosis (ingestión) y potentes baterías aniquiladoras de microorganismos (peroxidasas por ejemplo) y enzimáticas de proteasas y lipasas (digestoras) de los leucocitos, el HCl del jugo gástrico y la piel que en su conjunto conforman la inmunidad natural o innata, mientras que la inmunidad adquirida, de carácter individual, es reponsabilidad de los linfocitos, clasificándose en tisular (linfocitos T) y humoral (linfocitos B). La inmunidad se clasifica en innata, pasiva y adquirida. A la par que existen los tipos de inmunidad antes señalados, el recién nacido y el adulto disponen de la llamada i nmuni da d i nna ta , es decir, de la inmunidad que presenta cada especie contra ciertas enfermedades específicas. Así tenemos como ejemplo que el bovino no padece determinadas infecciones virales que padece el perro, tales como: el moquillo canino y la parvovirosis, ello obedece a los sistemas defensivos que se originan en la vida fetal y perduran de por vida. La i nmuni da d p a si va es el proceso que tiene como base la transmisión de inmunoglobulinas de la madre al feto o al recién nacido. En numerosas especies de animales domésticos, tales como: rumiantes, cerdos y equinos, durante la vida fetal no se pueden adquirir los anticuerpos de la madre, debido al tipo de placenta, lo cual provoca que al nacer los títulos de inmunoglobulinas sean despreciables, precisando la ingestión del calostro en las primeras horas de nacidos para adquirir estas gamma globulinas en cantidades suficientes. En este caso el animal ha adquirido una inmunidad de 59 tipo pasiva, pues los anticuerpos circulantes provienen de lo que le ha suministrado la madre y de ese modo el recién nacido es capaz de afrontar los agentes extraños que llegan a su organismo, pero desde luego se pr ecisa que pr evia mente la madre haya sido sensibi liza da por l os microorganismos o vacunaciones y haya originado anticuerpos para tales agentes. Lo expresado se corresponde, en estas especies, prácticamente con el papel más importante del calostro y se conocen como especies calostro dependientes. En primates (humanos y no humanos), perros y otras espe cies la disposi ción de la place nta per mite la llegada de anticuerpos al feto por la íntima relación entre la sangre materna y fetal, por lo que los animales nacen con un título adecuado de inmunoglobulinas en sangre, inmunidad pasiva, que los hace calostro no dependientes, aunque la ingestión del mismo es necesaria para satisfacer sus otras funciones fisiológicas. La leche contiene macrófagos que poseen en su citoplasma sustancias antigénicas fagoci tadas por ellos que, al ponerse en contacto con los linfocitos B, son capaces de transformar a estos en linfoblastos y a su vez en células plasmáticas, creando el marco adecuado para que estas células comiencen la elaboración de anticuerpos y así se va desarrollando la inmunidad humoral. A su vez sustancias extrañas, tales como microorganismos que penetran con el alimento (leche) o por vía buconasal van estimulando al timo para la maduracion de los linfocitos, diferenciándose en linfocitos T sensibilizados, creándose de este modo la llamada inmunidad tisular, celular o linfocítica. De esta forma, con el decursar de los días se va desarrollando la inmunidad adquirida, tanto humoral como tisular. En los primeros días de nacido lo s animales a la par que poseen la inmunidad pasiva van desarrollando la i nmuni da d a cti va o adquirida, que se lo gra fundamentalmente a través de la leche y de sustancias antigénicas contenidas en el aire, en el pezón y en el ambiente donde se crían y que penetran al organismo, esto constituye una importante vía para ir desarrollando su propia inmunidad, de ahí que se diga que la inmunidad adquirida es individual porque se basa en las posibles acciones de agresión a cada indi viduo, según su medio ambiente de vida. La inmunidad activa puede acelerarse mediante el proceso de la vacunación, es decir, la penetración de microorganismos nocivos, pero a los que se ha inactivado o atenuado su virulencia, o también mediante inyección de toxoides que determinan la producción de inmunidad contra estos agentes. Mediante la estimula ción antigéni ca se origina n los a nti cue r p o s o i nmuno gl o buli nas, proteinas de la sangre del tipo de las gamma globulinas con masa mo lecular elevada (de 150 000 a 900 000). Por lo general 60 cada anticuerpo posee uno o dos sitios reactivos para reaccionar con el antígeno que le dio origen, la reacción solo ocurre en el epítope del antígeno. De este modo, mientras un antígeno puede tener dos o más epítopes, el anticuerpo solo dispondrá de uno o dos sitios reactivos, por tanto se plantea que los anticuerpos solo reconocerán al epítope que le dio origen, a esto se le conoce por especificidad de los anticuerpos. Se describen cinco tipos de inmunoglobulinas (Ig): IgA, protectora de mucosas, de tipo monómera en el sistema respiratorio y dímera en el sistema digestivo, IgG, la más abundante para respuestas infecciosas, IgE, como defensa ante estados alérgicos y parasitarios, IgM, conceptuada como la responsable de los grupos sanguíneos, es una macroglobulina tetrareactora e IgD, de carácter aún desconocido, pero aumentada en los estados tumorales. Cuando el organiso animal se expone a un agente invasor se inicia la r ea cci ó n i nmune . Una vez expuesto el mismo a este agente extraño comienza a opera rse en el sistema inmunita rio la formación de globul inas específicas, las gamma globulinas. Por otro lado, los tejidos linfoides comienzan la producción de linfocitos sensibilizados de poder reaccionante contra el agente invasor para de ese modo efectuar su destrucción. Transcurrido el tiempo necesario, si se produjera una nueva exposición por el agente invasor, este queda bloqueado antes de que pueda causar algún daño, debido a la presencia de la inmunidad (memoria linfocítica) creada anteriormente. El organismo desarrolla dos tipos básicos de inmunidad adquirida. En uno de ellos el organismo produce los anticuerpos circulantes que son moléculas de gamma globulinas capaces de atacar al agente invasor, ya sea cubriendo, marcando, precipitando las bacterias para favorecer su fagocitosis o por neutralización de las toxinas bacterianas, la inmunidad humoral y el segundo tipo de inmunidad se logra a través del sistema linfocitario, de manera que los linfocitos quedan sensibilizados específicamente contra el agente invasor y más tarde pueden unirse a él y destruirlo, esta es la inmunidad celular o tisular. Conglomerados de linfocitos pueden encontrarse en el tejido linfoide, ampliamente distribuido en el organismo, dicho tejido en el adulto está representado por los ganglios linfáticos, bazo, placas de Peyer, amígdalas, adenoides y médula ósea roja. En las aves la Bolsa de Fabricio adquiere importancia como órgano linfoide, al participar en el desarrollo de la inmunocompetencia por las células destinadas a producir anticuerpos humorales. Es indudable que el tipo linfocitario de inmunidad es diferente al de la inmunidad humoral, pero en cambio en su origen están estrechamente vinculados, pudiendo expresarse que sin inmunidad tisular no habrá inmunidad humoral efectiva. Capítulo 3 SISTEMA CARDIOVASCULAR INTRODUCCIÓN Las primeras investigaciones del sistema cardiovascular se efectuaron por William Harvey en 1628 quien, empleando como animal de experimentación la oveja, demostró la existencia de la circulación sanguínea. El concepto de una circulación cerrada fue desarrollado, por primera vez, por él en su obra De motu cordis. En esa época describió la diferente misión de las arterias y de las venas, además planteó que la fortaleza en la estructura de las paredes arteriales se debía a la superior carga mecánica a que estaban sometidas por la actividad cardíaca y a la alta presión sanguínea en las proximidades del corazón. Más tarde, en el año 1661, Malpighi observó, de forma directa, la circulación sanguínea en los capilares pulmonares de la rana. La medición de la presión ejercida por la sa ngre en l as arteri as se reali zó muchos años después por Ste phen Hale s en 1732, el cual canuló con una pluma de ganso la arter ia femor al de un caballo. En sus o bservaciones notó que esta presión era fluctuante con cada latido del corazón, lo que se ponía de manifi esto en el manómetro utilizado al efecto. En 1847, Claude Bernard y Francois Magendie, utilizando como animal de experimentación al caballo, realizaron las primeras cateterizaciones cardíacas. La evolución de los seres vivos, desde la forma unicelular a la pluricelular, trajo aparejado la socialización y la especialización de las estructuras celulares, tisulare s y orgánicas, para poder desarrolla r todas las funciones inher entes a l a vida. En los ver tebrados superiore s, aves y ma mífer os, apa rece un siste ma va scul ar ce rrado en el que circul a la sangre para tra nspo rtar, hacia y desde la s cél ulas, sustancias nutri tiva s y de de secho, respectivamente; la circula ción sanguíne a permi te, ade más, tr anspo rtar susta nci as r egul adora s de distinta s funcio nes o rgánicas y protectoras del organismo como: ho rmonas e inmuno globuli nas, al mismo tiempo es la vía distri buidora del ca lor corpo ral. Para mantener la sangre circulando en el cuerpo es necesario un permanente bombeo de 62 este líquido, función que es realizada por el cora zón; este órgano se mantiene funcionando, automá ticamente, por la a cción de un sistema especial de excitación-conducción. El sistema cardiovascular en los vertebrados es cerrado; en ellos puede haber una circulación simple, como en los peces, donde la sangre pasa una sola vez por el corazón en cada uno de sus recorridos por el cuerpo o doble, como en aves y mamíferos, donde pasa dos veces. En el primer caso la sangre, que procede de todos los tejidos, llega al corazón, recorre cuatro cavidades dispuestas longitudinalmente, una a continuación de la otra: seno venoso, aurícula, ventrículo y bulbo arterial, alcanza las arterias branquiales, es conducida hasta las branquias, se oxigena y es distribuida por la aorta y sus ramificaciones a todo el cuerpo. Por tanto, en los peces toda la sangre que circula por el corazón proviene, con alto contenido de CO2 , de los tejidos y es de tipo venoso. En los anfibios, aunque existe un seno venoso donde desembocan las venas cavas, aparecen dos aurículas separadas y dos ventrículos, entre los cuales existe un pliegue membranoso que no los separa de forma completa y la sangre oxigenada que llega al ventrículo izquierdo, desde los pulmones, se mezcla con la venosa del ventrículo derecho. No obstante, a pesar de la mezcla, se puede hablar ya de sangre oxigenada y no oxigenada. En los reptiles el corazón está dividido en cuatro cavidades, dos aurículas y dos ventrículos y se puede distinguir un hemicardio derecho y uno izquierdo, sin comunicación entre sí, pero está presente una conexión entre la arteria pulmonar y la aorta, por lo que aún existe determinado grado de mezcla entre la sangre arterial y la venosa. En aves y mamíferos el corazón está compuesto por dos cuerpos de bomba que funcionan de forma coordinada, como hemicardio derecho e izquierdo, sin que se produzca mezcla alguna de la sangre oxigenada y la poco oxigenada. Solo cuando se producen alteraciones del desarrollo embrionario puede perderse la independencia bilateral total de las cavidades auriculares o ventriculares entre sí. En el hombre y en los animales se ha encontrado la existencia de una comunicación postnatal, entre la aurícula derecha y la izquierda (Foramen oval persistente), el cual debe cerrarse durante la vida prenatal, mezclándose así la sangre venosa que llega a la aurícula derecha con la arterial que llega, desde los pulmones, a la aurícula izquierda. (Ver Fig. 3.1.). Cada hemicardio posee una aurícula y un ventrículo. La capacidad de las aurículas es unos dos tercios de la correspondiente a los ventrículos y poseen paredes más delgadas que estos últimos. La pared del ventrículo izquierdo es tres o cuatro veces más gruesa que la del ventrículo derecho, ya que tiene que vencer mayor resistencia hemodinámica y realizar mayor tra- 63 bajo para mantener el mismo flujo. Las aurículas están separadas de los ventrículos por un anillo fibroso, que sirve de punto de inserción a las válvulas aurículoventriculares. La conducción del impulso eléctrico tiene lugar por medio del nodo aurículo-ventricular, del cual parte el fascículo de His, como veremos a continuación. F i gu r a 3.1. Circulaciónmayor y menor. SISTEM A ESPECIAL DE EXCITACIÓN CONDUCCIÓN El corazón no solo posee las fibras musculares que participan en la contracción, sino también fibras musculares modificadas, denominadas miocitos contráctiles atípicos o fibras musculares específicas, cuya función es generar los estímulos y conducirlos por todo el órgano. Estas fibras musculares específicas determinan el ritmo de los latidos cardíacos y están separadas de las contráctiles por tejido conjuntivo. Se caracterizan, al compararlas con los miocitos típicos, porque su contenido en miofibrillas es menor, la proporción de glucógeno es mayor y la estriación transversal se destaca menos nítidamente. El proceso de excitación del corazón se inicia normalmente con la producción del potencial de acción en el nódulo senoauricular (S A), nódulo sinusal o de Keith Flack, situado en la aurícula derecha, cerca de la desembocadura de la vena cava superior (Ver Fig. 3.2). El impulso es propagado tridimensionalme nte desde este punto por el múscul o auricular y por los haces de fibras internodales hasta el nódulo aurículo-ventricular (A V), o nódul o de Aschoff Tawar a, localizado cerca del anillo de la válvula tricúspide, por encima del septum interventricular. 64 F i gu r a 3.2. Estructura histológica del nódulo A V;1) músculo auricular; 2) fibras de unión; 3) nódulo aurículo-ventricular; 4)fibras de transición; 5) haz de His. En el nódulo A V la conducción del potencial de acción es más lenta que en cualquier otra parte del sistema de conducción cardíaca. El retardo se produce fundamentalmente en las fibras de unión del tejido auricular con el nódulo aurículo-ventricular (2) y en las fibras del propio nódulo (3), en las que las velocidades de conducción son de 0,01 m/s y 0,1 m/s, respectivamente. Este hecho permite que se complete la contracción auricular antes de que sean estimulados los ventrículos. Del nódulo A V parte el haz de His, que se extiende a lo largo de la porción superior del tabique interventricular y se divide en dos ramas, una para el ventrículo derecho y otra para el ventrículo izquierdo. Estas ramas se subdividen bajo el endocardio, constituyendo las fibras de Purkinje que forman una extensa red o arborización, la cual permite que el impulso excitador, después de atravesar el sistema de conducción nodal A V, sea transportado, a gran velocidad, a todas las áreas del endocardio, subendocardio y epicardio. El sistema de Purkinje permite que casi todas las áreas ventriculares se estimulen y contraigan de forma simultánea. No obstante, el electrocardiograma (ECG) periférico que representa la resultante de la actividad conjunta de ambos ventrículos es registrado como si el frente se moviera solo desde el endocardio hasta el epicardio del ventrículo izquierdo, lo cual se debe a que este ventrículo es cuatro o seis veces más grueso que el derecho. La secuencia de activación ventricular no acontece de la misma mane- 65 ra en todas las especies animales; esto está determinado por la diferente distribución del sistema de conducción cardíaco, o sea, del haz de His, sus ramas y l as ramificacione s de Purkinje que penetran en la s paredes ventriculares a diferente profundidad. (Ver Fig. 3.3.). El grado de penetración de dichas ramificaciones difiere de unas especies a otras, como ha sido demostrado al estudiar su distribución en el miocardio de los mamíferos y de las aves, de lo que ha resultado que los animales pueden ser divididos en dos grandes categorías o grupos: un grupo A en el que las fibras de Purkinje penetran hasta ¼ o ½ de la distancia del endocardio al epicardio, en el que se incluyen los primates, los caninos, los felinos y los roedores, y un grupo B en el que las fibras de Purkinje penetran, completamente, extendiéndose desde el endocardio hasta el epicardio, en las paredes libres y en la base de los ventrículos. En este último grupo están comprendidos los equinos, los rumiantes, los cerdos y las aves. F i gu r a 3.3. Sistema especial de conducción del corazón con la distribuciónde las fibras de Purkinje en los animales del grupo A y B. Note que en el primer grupo, las fibras de Purkinje, llegan hasta la mitad del endocardio y en el segundo hasta el epicardio (ramificaciones más oscuras). En los animales del grupo A los potenciales de acción originados en el nodo senoauricular (S-A) se propagan por el endocardio, a través de la fibra de Purkinje hasta llegar al ápice del corazón, según se indica en la Figura 3.4. Aparece una resultante de cargas negativas en la parte interna de los ventrículos y una de cargas positivas en la externa. Después, la onda de despolarización retorna a través de las paredes ventriculares hasta la base de los ventrículos y se registran en el electrocardiograma, en la mayoría de las derivaciones, tres componentes bien definidos, las ondas Q, R y S. Por 66 esta razón, durante la mayor parte de la despolarización, el vector integral eléctrico se dirige desde la base del corazón hasta el vértice (negativo a positivo) y, solo al final de la despolarización lo hace en sentido contrario, cuando se despolarizan las paredes externas del ventrículo, próximas a la base, que son las últimas que se ven afectadas por la onda despolarizante. F i gu r a 3.4. Dirección del vector eléctrico integral en el sentido base-ápice en animales del grupo A. En los animales del grupo B, al inicio de la despolarización ventricular, el vector se orienta hacia el ápice (onda Q, pequeña y positiva), a través del tabique, pero como las fibras de Purkinje llegan hasta el epicardio, la despolarización alcanza primero la base de las paredes externas ventriculares y el sentido del vector integral de la despolarización ventricular solo tiene dos componentes la Q y la R, con gran predominio de esta última y dirigida en sentido ápico-basal. (Ver Fig. 3.5.). Los potenciales de acción producidos en las células que constituyen el corazón originan corrientes eléctricas que difunden hacia la superficie corporal, se suman algebraicamente, y producen potenciales a este nivel que se diferencian de los que se registran en la fibra aislada, tanto en forma como en amplitud. Con ello aparece un campo eléctrico cuyo potencial varía en los distintos puntos de la superficie corporal en dependencia del recorrido de la onda de excitación. Estos potenciales de superficie se registran para determinar el estado electrofisiológico del corazón y tienen gran importancia porque preceden y desencadenan el proceso contráctil. Las células cardíacas poseen un potencial de membrana en reposo de unos – 80 a –85 mV pero, como es conocido, se mantienen en una constante actividad y son objeto de una ser ie suce siva de potenciale s de acció n. El proceso despolariza nte ocurre muy rápidamente (2 ms), sin embargo, el de 67 repolarización es muy lento (150-300 ms), lo cual origina una meseta en el potencial de acción. Este hecho está asociado a una demora en el incremento de la permeabilidad para el potasio y su predominio respecto a la del sodio. Estos potenciales que se desarrollan en cada una de las células cardíacas constituyen el fundamento del electrocardiograma (ECG) que pasaremos a analizar a continuación. F i gu r a 3.5. Dirección y sentido ápico-basal delvector eléctrico integral delcomplejo de despolarización ventricular QR en animales del grupo B. FUNDAM ENTO E IMPORTANCIA DEL ELECTROCARDIOGRAMA (ECG) Las corrientes eléctricas producidas durante la actividad cardíaca se propagan por medio de los líquidos biológicos a la totalidad del organismo, originando l os po tenci ales de super ficie que dete rmina n di ferencias de potenciales eléctricos entre las más diversas regiones corporales. Cada latido cardíaco va precedido de modificaciones eléctricas que pueden ser registradas en la misma superficie del corazón o en distintos puntos de la superficie corporal. Al registro obtenido se le denomina electrocardiograma y se reconoce por las siglas ECG. La detección de las corrientes eléctricas producidas en el corazón no fue posible hasta el año 1878, en que Waller, valiéndose del electrómetro capilar de Lipman, obtuvo los primeros electrocardiogramas en el hombre. Posteriormente, en 1903, Einthoven, utilizando un electrocardiógrafo de cuerda, logr ó obtener también distintos electrocardio gramas (ECG) en el hombre. En Medicina Veterinaria, los pr imeros 68 reportes de ECG en equinos aparecen publicados en 1911 y 1913 y en bovino en 1920. La electrocardiografía es el método clínico de elección para evaluar los problemas cardíacos asociados con la producción y conducción del estímulo eléctrico, pues tales trastornos aparecen en cualquiera de las derivaciones empleadas. La electrocardiografía es una herramienta útil en la evaluación de los trastornos electrolíticos, tales como: hipocalcemia e hipercalemia y en algunos procesos que afectan al corazón, auxiliando la ecocardiografía y otras técnicas. Se denomina de ri va ci ón e le ctro ca rdio gr áfica a las distintas posiciones en que se colocan los electrodos para recoger el trazo electrocardiográfico. La derivación es bipolar cuando se utiliza un electrodo positivo y uno negativo, de manera que el instrumento registre la diferencia de potencial entre las superficies situadas por debajo de cada uno de ellos. Es monopolar cuando el electrodo negativo se conecta de forma tal que su potencial sea muy próximo a cero y el electrodo positivo (explorador) registre el potencial de los puntos ubicados por debajo de él. Entre las derivaciones más utilizadas en el hombre figuran las de las extremidades y las precordiales o torácicas, ambas pueden ser unipolares o bipolares, pero generalmente se utilizan las bipolares en el caso de las extremidades y, las unipolares, cuando se trata de las torácicas. Corrientemente se registran 12 derivaciones, tres bipolares, que son las derivaciones estándares de miembros (DI, DII y DIII) y nueve monopolares (V1, V2, V3, V4, V5, V6, aVR, aVL y aVF), de las cuales las seis primeras corresponden a las precordiales o torácicas y las tres últimas a las aumentadas de miembros. Se han efectuado modificaciones en las derivaciones torácicas empleadas en el hombre para ser utilizadas en pequeños animales, estas son: CV6LU: Electrodo explorador ubicado en el VI espacio intercostal izquierdo a nivel de la unión costocondral. CV6LL: Electrodo explorador ubicado en el VI espacio intercostal izquierdo cerca del esternón. CV5RL: Electrodo explorador ubicado en la parte media del V espacio intercostal derecho. CV10: Electrodo explorador ubicado sobre la séptima vértebra dorsal. (Vega y Szabuniewicz, 1978). En condiciones normales, las distintas derivaciones ofrecen electrocardiogramas muy parecidos en su forma, pero cuando hay algunas patologías, no en todas se refleja lo mismo. Así, cuando ocurren algunas lesiones en aurículas y ventrículos tiene gran importancia la derivación empleada para 69 el diagnóstico, ya que en algunas de ellas el trazado cambia mucho (en las torácicas, muy próximas al corazón) y en otras puede no afectarse (en las extremidades, bastante alejadas). Lo anterior sucede porque las derivaciones se establecen a diferentes distancias del biogenerador eléctrico. Aunque se habían publicado muchos trabajos de electrocardiografía en las diversas especies de animales domésticos que incluyen perro, gato, caballo, vaca y otras, no se contó hasta el año 1990 con un sistema de derivaciones que permitiera valorar, desde el punto de vista electrocardiográfico, el estado fisiológico del corazón en el ganado vacuno y en otros cuadrúpedos. Para analizar un ECG se deben tener en cuenta dos magnitudes, la amplitud de las ondas y la duración, tanto de las ondas como de los segmentos que las separan. Debido a que el electrocardiógrafo se calibra con una señal eléctrica de valor conocido, y esta señal es registrada sobre una cinta de papel milimetrado, la amplitud traduce la tensión eléctrica que corresponde a cada onda expresada en mV. A las ondas que aparecen en el electrocardiograma se les ha dado una nomenclatura, con la cual se distinguen universalmente, y cada una de ellas está asociada a un estado diferente de despolarización o repolarización del corazón. Sin embargo, en nuestras investigaciones real izadas en bovinos, hemos podido co mprobar que no es correcto emplear dicha nomenclatura, como tal, en todas las especies animales. Cuando en el ECG se considera una fracción de registro que incluye la duración de ondas y segmentos juntos se habla de intervalos. Por eso, a continuación veremos la Fig. 3.6. donde apreciamos lo explicado . El primer componente que aparece en el electrocardiograma durante la actividad cardíaca lo constituye l a onda P, la cual expresa la actividad auricular. Es el resultado de los potenciales de superficie que se originan al pasar la excitación del nódulo senoauricular o de Keith Flack hacia las aurículas derecha e izquierda. El co mpl ej o QR S se compone de una onda principal R y dos depresiones situadas por delante y por detrás de ella, que son la onda Q y la S, respectivamente. Cada uno de sus componentes refleja la parte de los ventrículos que va siendo despolarizada en el proceso de excitación ventricular, correspondiendo la onda Q a la actividad del septum interventricular, la onda R a la propagación de la excitación por las paredes libres de los ventrículos y la onda S a la actividad de la base de estos. Las características de los componentes del complejo QRS están en dependencia de la forma en que se propaga la excitación por el tabique interventricular, las paredes libres y la base de ambos ventrículos. En las especies del grupo A aparecen las tres ondas, en distintas derivaciones, representando tres frentes definidos de activación ventricular. En el grupo B se obtienen, en las distintas derivaciones, 70 dos ondas, formando el complejo ventricular QRS, las cuales corresponden a la existencia de dos frentes de despolarización. De modo que la activación inicial es similar al grupo A, pero la propagación por las paredes libres y las bases de ambos ventrículos se produce en un solo golpe, como un estallido, en una dirección general ápico-basal y de ventrículo izquierdo a ventrículo derecho, originándose una sola onda en lugar de las dos (R, S). F i gu r a 3.6. Ondas, segmentos e intervalos del electrocardiograma. La o nda T constituye la desviación final del registro electrocardiográfico y es originada por la repolarización de los ventrículos, coincidiendo su rama descendente con el fin de la sístole ventricular. En la mayoría de los estudios realizados se ha observado que la onda T es muy variable, tanto en amplitud como en polaridad, en todas las especies de animales, al obtener los registros por medio de las derivaciones estándares y aumentadas de miembros. El segmento PQ es la línea isoeléctrica comprendida entre la onda P y el complejo QRS y se asocia al tiempo necesario para que el impulso eléctrico pase por el nódulo A V, el haz de His y sus ramas; mientras que el intervalo PQ incluye, además de la línea isoeléctrica, la duración de la onda P. El segme nto ST e s un tr az o isoe lé ctr ico que se pa r a el pro ce so de despolarización ventricular (QRS) de la repolarización (T). El intervalo ST 71 incluye, además, la duración de la onda T y ofrece información de todo el proceso de repolarización ventricular. Normalmente se considera un intervalo aún mayor el QT, que se extiende desde el principio del complejo QRS hasta el final de la onda T y se co noce como sístole eléctrica de los ventrículos, ya que comprende el tiempo en que estos se despolarizan y repolarizan. El tiempo que transcurre desde la repolarización ventricular hasta el nuevo proceso de despolarización está dado por el intervalo TQ, denominado diástole eléctrica de los ventrículos. El segmento TP se extiende desde el final de la onda T hasta el inicio de la onda P del ciclo cardíaco siguiente. A este segmento del ECG se hace poca referencia en la literatura, aunque se ha destacado su importancia en el estudio de los trastornos del ritmo. La fre cuencia ca rdía ca es el número de latidos que realiza el corazón en la unidad de tiempo. Para su determinación son necesarias derivaciones que reflejen, adecuadamente, los componentes electrocardiográficos. La derivación DII ha sido muy utilizada para este propósito, pero actualmente se utiliza mucho la B A en los cuadrúpedos en general. En el ECG el cálculo de la frecuencia cardíaca se puede realizar dividiendo 1 500 entre el número de cuadritos de 1 mm que hay entre dos ondas R consecutivas o multiplicando por 20 el número de complejos QRS comprendido en 15 cuadros de los grandes (0,5 cm), cuando la velocidad es de 25 mm/s. La frecuencia cardíaca disminuye con el avance de la edad de los animales, así el valor reportado para terneros de 2-5 meses es de 83 latidos/min y para los de un año es de 76 latidos/min. En general se puede plantear que existen notables diferencias entre el ECG del hombre y el de los animales domésticos, las cuales se deben a la distinta situació n del eje cardíaco y de los puntos de deriva ción de la corriente, así como a la natural variación de las ondas, tanto en su dirección y sentido como en su amplitud. Sin embargo, el ECG del mono es similar en su morfología al del hombre, diferenciándose en la duración de los segmentos e intervalos. La frecuencia cardíaca puede ser obtenida, además, por palpación o auscultación de la región precordial y mediante el pulso arterial. La frecuencia cardíaca disminuye con la edad en todas las especies animales de manera que siempre será superior en el feto que en los adultos de edad avanzada. Entre los factores que modifican la actividad cardíaca, las variaciones de las concentraciones iónicas del líquido extracelular es uno de los que mayor efecto tiene, tanto en el proceso de excitación como en el contráctil. El exceso de potasio en el líquido extracelular provoca que el corazón se dilate, enormemente, y disminuya la frecuencia de los latidos. Una disminución 72 considerable de la concentración de calcio en el líquido extracelular, origina que el corazón se debilite, similar a como ocurre con el exceso de potasio, mientras una alta concentración provoca el aumento de la fuerza de contracción y de su duración. Esto último se atribuye bien a una reducción de la permeabilidad para el potasio o a un efecto directo de los iones de calcio sobre las células. La hipercalcemia se manifiesta por un acortamiento del intervalo QT, mientras que la hipocalcemia por un alargamiento y se produce también disminución del gasto cardíaco. La edad y el sexo son factores que influyen en los componentes del ECG. La amplitud de las ondas del complejo QRS en bovino varía con la edad, aunque no siempre puede discernirse una tendencia definida. Se ha encontrado que el valor promedio para el intervalo RR ha sido mayor en los machos que en las hembras en determinados grupos etáreos. En equinos se han encontrado diferencias significativas para la duración del complejo QRS entre machos y hembras. En investigaciones realizadas, en vacas y en perros, se han observado cambios de distintos componentes electrocardiográficos, dependiendo de la edad. En la raza Holstein, utilizando la derivación B-A, se ha observado que la duración de los intervalos RR, PQ y QT, así como de la onda P y del complejo QRS, se incrementan a medida que el animal crece. Los registros electrocardiográficos efectuados en búfalos han puesto de manifiesto que en esta especie se produce un incremento significativo del intervalo PR y del QT con el avance de la edad y se observa cierta tendencia al incremento en la duración del complejo QRS y de la onda T. Cuando la hembra está gestante o en producción láctea, manifiesta notables diferencias, al compararlas con los machos de su misma edad. Una hembra productora de leche está sometida a una intensa a ctivi dad metabólica y necesita de un suministro elevado de sangre para llevar a los tejidos los elementos nutritivos necesarios y el oxígeno. Para producir un litro de leche, debe circular por la glándula mamaria de una vaca de 400 a 600 litros de sangre, lo que represe nta una co nsiderabl e carga pa ra el trabajo del corazón, si se tiene en consideración que en 244 días de lactancia la vaca Holstein y algunos de sus cruces con el cebú en Cuba, llegaron a sobrepasar los 4 000 kg de leche pr oducidos. En registros electrocardiográficos efectuados en vacas lecheras, altas productoras, se ha observado que la amplitud de las ondas decrece de la segunda a la cuarta semana, después del parto y se incrementa, significativamente, durante el segundo mes de lactación. Este efecto podría explicarse si se tiene en consideración que el pico máximo en la curva de lactancia puede tener lugar entre los 30 y 60 días post-partum, lo que requiere de una intensificación en el trabajo del corazón. 73 Durante la lactancia se produce, en la hembra, un incremento de la frecuencia cardíaca y esta puede ser superior a la de los animales jóvenes. Las variaciones que se experimentan en el ECG bovino durante la gestación se han asociado al empuje que ejerce, indirectamente, el feto sobre el diafragma, modificando la posición del corazón, aunque esta consideración debe tener más connotación en el último tercio de la gestación que es el período en que se produce el 60 % del crecimiento fetal. Con el avance de la gestación se produce un incremento notable de la frecuencia cardíaca de la vaca, de la yegua y de otros animales de gran talla, mientras que la del feto decrece. Sin embargo, en la rata y en los animales pequeños en general se incrementa, tanto la frecuencia cardíaca de la madre como la del feto, con el avance de la gestación. EL CORAZÓN COMO BOMBA Las p ro p ie dade s de l co ra z ón son: automatismo, cronotropismo, conductibilidad o dromotropismo, excitabilidad y contractibilidad. El a uto mati smo , es la propiedad que tiene el miocardio de autoexcitarse, al actuar varias de las po rciones de su sistema especial de excitació n-conducció n como osciladores electrónicos, de manera predominante el nódulo sinusal o marcapaso responsable del cro notr o pi smo , por su papel rector en la generación de impulsos de base que determinan la frecuencia cardíaca de la especie. La co nductibi l i da d es la capacidad de propagar los impulsos por todos sus tejidos, pero con mayor velocidad a través del sistema especial de excitación-conducción. El anillo fibroso entre aurículas y ventrículos actúa como aislante, siendo el puente del paso de las excitaciones el nodo aurículoventricular. La propiedad de conductibilidad miocárdica antes señalada se conoce como actividad dromotropa. La excitabilidad del miocardio está determinada por la capacidad que tienen sus células de excitarse ante estímulos intrínsecos o extrínsecos. La mayor e x ci ta bi l i dad corresponde a los miocitos atípicos, en especial a los del nódulo sinusal, de donde el miocardio recibe, normalmente, sus excitaciones. El corazón de las aves y de los mamíferos origina, durante la excitación, un período refractario absoluto largo, lo que trae como consecuencia que el miocardio no sea tetanizable. La co ntr a cti bil i dad es la propiedad del miocardio de contraerse ante un estímulo adecuado. Cuando este último sobrepasa el valor umbral el miocardio responde con una contracción máxima de todas sus fibras, debido a la estructura sincitial, en la que el impulso puede pasar de una fibra a otra, por medio de los discos intercalares, de forma simultánea. Actúa así el miocardio como si se tratase de una sola unidad contráctil, cumpliendo la ley del todo o nada. 74 Se entiende por gasto, la cantidad de líquido impulsado por una bomba en un tiempo determinado. En el caso del corazón, el ga sto ca r dí a co es el gasto por latido o volumen de contracción de cada ventrículo, que se corresponde con el volumen eyectado en cada sístole (mL/latido) para mantener las circulaciones menor y mayor. CICLO CARDÍACO Toda actividad cíclica indica la repetición periódica de un fenómeno hasta alcanzar reiteradamente las condiciones iniciales de referencia. El funcionamiento del corazón constituye un ciclo que ejecuta el músculo cardíaco, precedido por un ciclo eléctrico de excitación que origina el trabajo mecánico de contracción del miocrdio. El ciclo eléctrico del corazón es la actividad excitable explicada en el ECG que en su desarrollo produce la contracción cronológica del miocardio auricular y ventricular. (Ver Fig. 3.7.). El ciclo mecánico cardíaco se describe por los eventos que tienen lugar desde el inicio de una sístole auricular hasta el inicio de la siguiente. También puede ser considerado desde el inicio de una sístole ventricular hasta el inicio de la otra, o a partir de cualquier otro momento. Lo importante es que la descripción se haga desde la condición que se toma como inicial hasta que esta se repita de nuevo. En general, en los textos se realiza el análisis desde el comienzo de la sístole auricular o de la ventricular, indistintamente. Para cada una de estas cámaras el ciclo se divide en dos fases: la sístole, que comprende la contracción, y la diástole la relajación. El período de sístole cardíaca o ventricular comprende, desde el cierre de las válvulas A-V hasta el cierre de las válvulas semilunares y el de diástole ventricular o diástole cardíaca, desde el cierre de las válvulas semilunares hasta el cierre de las válvulas A-V . Bajo condiciones metabólicas basales, en las que las frecuencias cardíacas son bajas, la segunda fase tiene mayor duración, pero se acorta, progresivamente, hasta casi desaparecer cuando las frecuencias son elevadas. El período de contracción experimenta ligeras variaciones con independencia de las modificaciones de la frecuencia cardíaca. Cuando la frecuencia de descarga del nódulo seno-auricular es elevada, la duración total del ciclo se reduce de modo significativo, a consecuencia del acortamiento de la fase de relajación. Como la sístole auricular precede a la ventricular el ciclo cardíaco se divide en tres etapas o tiempos: 1. Sístole auricular (presístole) con diástole ventrícular. 2. Diástole auricular con sístole ventricular. 75 3. Diástole auricular y diástole ventricular o período diastólico general, donde el corazón se encuentra durante breve tiempo en reposo total. F i gu r a 3.7. Cambios eléctricos, acústicos, de volumen del ventrículo y de las presiones auricular y ventricular durante un ciclo cardíaco. • Primer tiempo: sístole auricular-diástole ventricular (SA-DV). La contracción de las cámaras superiores o aurículas, mientras los ventrículos están en diástole, está precedida por la onda P del ECG originada en el nódulo sinusal próximo a la desembocadura de la vena cava anterior en la aurícula derecha, para propagarse por toda la musculatura auricular y terminar en la extremidad más distal de la aurícula izquierda. Cuando las aurículas son atravesadas por la onda de despolarización sus fibras comienzan a contraerse, por lo que la sístole auricular se desarrolla de arriba hacia abajo, creándose un anillo de contracción superior que impide el retroceso de la sangre hacia las venas, de ahí que hablemos de la existencia de “válvulas fisiológicas”. El aumento de presión producido impulsa la sangre hacia los ventrículos, durante este tiempo se impulsa hacia los ventrículos la sangre necesaria para su completo llenado, que puede ser entre el 15 y el 30 % de su capacidad total, de 76 ahí que este tiempo se corresponda con el papel de bomba de las aurículas y se denomina “llenado activo de los ventrículos”. Se plantea que a la sístole auricular le corresponde la octava parte de la duración de un ciclo cardíaco. • Segundo tiempo : diástole auricular-sístol e ventricular. Al terminar totalmente la sístole aurícular e iniciada su diástole, después que se produce el complejo QRS del ECG, comienza la sístole ventricular. Entre las contracciones auricular y ventricular puede existir una breve pausa, en los animales con frecuencias cardíacas muy bajas, que recibe el nombre de intervalo intersistólico o retardo esencial de Chauveau. En la sístole ventricular se producen varias transformaciones morfológicas ventriculares y de la presión interna, por ello la sístole ventricular se divide, para su estudio, en tres fases: la de transformación o anamórfica, la de contracción isométrica y la de expulsión o isotónica. En la fase anamórfica se produce una modificación de la forma del corazón, de ovalado-alargada a coniforme, sin registrarse aumento de presión ventrícular; precede, por una pequeña fracción de segundo, el aumento de la presión intraventricular que tiene lugar en la fase siguiente, o sea, inicia después que se produce la onda Q del ECG. En la fase de contracción isométrica aumenta el tono del miocardio ventricular, sin modificarse la longitud de sus fibras, produciéndose una elevación muy rápida de la presión intraventricular que alcanza valores de hasta 100 mm Hg en el gato, por encima de 190 mm Hg en cerdos y terneros y a más de 300 mm Hg en la jirafa. Este aumento de presión intraventricular refuerza el cierre mecánico de las válvulas aurículo-ventriculares. Inmediatamente, después de l cierre de la válvula A-V, la presi ón intraventricular se eleva rápidamente sobrepasando la presión de la arteria aorta y pulmonar, por lo que comienza la apertura de las válvulas semilunares para ser eyectada la sangre hacia estos vasos durante la fase de contracción isotónica o de expulsión, donde con el acortamiento de las fibras del miocardio, la presión intraventricular sobrepasa a la presión arterial y se abren definitivamente las válvulas semilunares con incorporación del volumen sistólico a la circulación arterial. Los dos ventrículos se contraen con gran sincronismo pero, en general, el ventrículo derecho inicia y termina su contracción poco antes que el izquierdo. La cantidad de sangre que queda retenida en cada ventrículo, después de la contracción, se denomina volumen de reserva o residual y constituye del 50 al 60 % del volumen diastólico final, en condiciones de reposo. 77 • Tercer tiempo: diástole auricular-diástole ventricular (período diastólico general). Aun estando las aurículas en diástole, se produce la diástole ventricular en la que se distinguen dos fases, la de relajación, isotónica primero, relajacón de las fibras e isométrica después, pérdida del tono, es decir, a la inversa de las fases durante la sístole, por lo que se cierran las válvulas semilunares, impidiendo el retroceso de la sangre por diferencias de presión, ya que la relajación de la musculatura del ventrículo hace que disminuya muy rápidamente su presión interna, al tiempo que se abren las válvulas aurículo-ventriculares, comenzando el llenado pasivo de los ventrículos que represe nta hasta un 70 % del vol umen sistóli coventricular. REG ULACIÓN D E LA ACTIVIDAD CARDIOVASCULAR En el permanente control del gasto cardíaco y de la resistencia periférica participan de forma armónica e integrada varios factores que se agrupan en: 1) mecanismos locales, de auto rre gulación o de r egula ció n i ntrínse ca y 2) mecanismos de co ntr ol extrínseco o neur ogé nico. Los meca nismos de r egul aci ón i ntr ínse ca se demuestran a partir de la preparación cardiopulmonar de Knowlton y Starling, consistente en la separación y mantenimiento adecuado del bloque corazón-pulmón de un animal, se puede evaluar la capacidad del corazón para responder, con mayor vigor, ante una carga de trabajo creciente, debido a un retorno venoso aumentado. Esta preparación se caracteriza por la ausencia de enervación intrínseca sobre el corazón y los vasos sanguíneos, una frecuencia cardíaca constante, el control de la resistencia hemodinámica periférica y con ello la presión arterial, la posibilidad de medir directamente el gasto cardíaco en el reservorio venoso y variar la velocidad de flujo venoso y el control de la temperatura de la sangre. (Ver Fig. 3.8.). Para lograr el aumento del retorno de sangre al ventrículo derecho se eleva un reservorio venoso conectado a la vena cava anterior, con lo que se incrementa la presión hidrostática y se hiperdistienden las paredes del ventrículo. Con ello se incrementa la tensión miocárdica durante el final de la diástole y se desencadena una contracción más vigorosa que produce aumento en la potencia de contracción en la velocidad de elevación de la presión ventricular, en la presión sanguínea sistólica y en el volumen-contracción. Una respuesta con valores disminuidos en estas variables se logra si se disminuye el retorno venoso, bajando el reservorio. 78 F i gu r a 3.8. Preparación cardiopulmonar; (R) reservorio venoso; (M) manómetro;(VCA) venas cavas anterior y (VCP) posterior. Con la preparación cardiopulmonar se demuestra que, si aumenta el retorno venoso, también lo hace el volumen-contracción del corazón, obedeciendo a la Ley de Starling que plantea: “La energía liberada por las fibras miocárdicas en la contracción varía, directamente, con su longitud, o sea, con el volumen del corazón al final de la diástole”. Esto significa que cuanto más se llene el ventrículo al terminar cada diástole, mayor será la fuerza que desarrolla y por tanto la cantidad de sangre eyectada. Otra forma de enunciar esta ley es la siguiente: “Dentro de los límites fisiológicos, el vigor de la contracción ventricular es proporcional a la tensión, al final de la di ástol e, e n l as fi br as que for ma n e l mi oca rdio”. La pr epara ci ón cardiopulmonar ha permitido explicar también cómo el corazón impide la disminución del flujo sanguíneo ante una elevación de la presión arterial. En el instante en que se produce este incremento de presión se acumula cierta cantidad de sangre en los ventrículos, que los distiende. Este efecto, acorde a la Ley de Starling, incrementará la energía involucrada en la contracción y el gasto cardíaco. 79 El corazón, a diferencia del músculo esquelético, se contrae siempre con fuerza máxima ante cualquier estímulo que sobrepase el umbral, lo que se explica por su estructura sincitial. Dicha estructura consiste en que sus fibras se anastomosan y un estímulo aplicado a cualquiera de ellas se propaga a todo el órgano, provocando su contracción máxima. En el músculo esquelético las fibras están separadas por el sarcolema y por tal causa la excitación no pasa de una a otra célula y se contraen aquellas fibras que son estimuladas de forma directa. En el músculo esquelético la respuesta todo o nada es a nivel de las células, mientras en el miocardio es a nivel de todo el órgano. Según la Ley de Starling, dentro de los límites fisiológicos, cualquier incremento en el retorno venoso al corazón produce una contracción ventricular más potente, con lo que se realiza un balance entre el volumen de sangre que retorna al ventrículo y el que es eyectado por este. Para la valoración del cumplimiento de la Ley de Starling se ha realizado también la denervación del corazón en perros, se eliminan así los impulsos extrínsecos, y se ha comprobado que los mecanismos cardíacos intrínsecos son capaces de ajustar el gasto cardíaco a diferentes intensidades de ejercicio, lo que se ha debido principalmente al incremento del volumen-contracción más que a un incremento de frecuencia de los latidos. Se ha observado que en estos perros la frecuencia presenta una ligera variación durante el ejercicio en comparación con la considerable elevación de esta en los animales normales. Evidentemente, el incremento del gasto cardíaco en estos últimos fue debido, en gran parte, al aumento de la frecuencia y en los animales del experimento, al aumento del volumen-contracción, acorde a lo establecido por la Ley de Starling. La autorregulación del músculo liso vascular varía de acuerdo con las funciones de los vasos. En los encefálicos y cardíacos el mecanismo autorregulador está bien desarrollado y el control neurogénico central no es tan marcado como en otros tejidos, como por ej emplo en la piel, donde las redes vasculares están casi en su totalidad reguladas por nervios extrínsecos. La aorta y sus grandes ramas, las venas, los cortocircuitos arteriovenosos y las pequeñas vénulas, están también completamente reguladas por nervios extrínsecos. Los precapilares, en específico sus esfínteres, están controlados completamente por mecanismos locales, químicos y mecánicos. Las arterias pequeñas y arteriolas están sujetas, tanto al control local como al control neurogénico central; también en otros órganos y tejidos del cuerpo coexiste la autorregulación y el control neurogénico central. La primera es muy marcada a nivel de las redes vasculares de los riñones y del músculo esquelético y menos influyente en las redes hepática, intestinal y esplénica. En el contr ol ne ur o gé ni co es válido reconocer dos mecanismos, uno vinculado al control reflejo, en el que participan receptores, nervios aferentes, 80 centros reflejos, nervios eferentes y efectores, como soporte de cualquier acto reflejo y el otro es el control ejercido por los centros superiores, corteza, hipotálamo etc. El papel fundamental de los mecanismos neurogénicos está vinculado a la regulación de la presión sanguínea arterial por acción refleja. Los receptores de las paredes vasculares captan las modificaciones de la presión sanguínea arterial y envían información a través de los nervios aferentes hasta el bulbo raquídeo. Los centros reflejos, existentes a este nivel, procesan e integran la información recibida y envían impulsos adecuados, por vía eferente, al miocardio y a los músculos lisos de las paredes de los vasos para realizar los correspondientes ajustes. De esta forma se ajusta el gasto cardíaco y la resistencia periférica para mantener la presión arterial normal. La Ley de Starling no es el único factor que regula la potencia de contracción de los ventrículos y el gasto cardíaco. El corazón se mantiene bajo la acción reguladora del sistema nervioso, el cual controla la frecuencia y la fuerza de los latidos. Al sistema nervioso se deben los ajustes entre el trabajo de eyección del corazón y los requerimientos del suministro de sangre a los diferentes tejidos. El gasto cardíaco puede incrementarse en varias veces bajo el ejercicio, sin que haya aumento del volumen al final de la diástole, y con un volumen-contracción casi constante, por efectos del sistema simpático, que incrementa la frecuencia de los latidos. Se ha comprobado que estas respuestas cardiovasculares al ejercicio pueden ser reguladas por la acción de determinados centros hipotalámicos o de los ganglios estrellados, las cuales envían fibras simpáticas al corazón. Si este último es estimulado por impulsos simpáticos eferentes se provoca una contracción muy potente, sin embargo, la disminución en la actividad simpática o el aumento en la parasimpática tienen como resultado una contracción menos vigorosa. De acuerdo con lo anterior, el incremento del gasto cardíaco puede obedecer a un aumento del volumen-contracción con una frecuencia cardíaca constante (Ley de Starling) o por estimulación de la actividad simpática que provoca una mayor frecuencia cardíaca y un volumen-contracción constante o incluso reducido. Se ha comprobado que los centros encargados de mantener y regular la resistencia periférica y la actividad cardíaca general, ce ntr o s ca r di o va scul a r e s, se encuentran localizados en el bulbo raquídeo o médula oblongada, estos centros integran las respuestas que caracterizan los reflejos presores y depresores, hecho que ha sido demostrado en animales a los que se le ha extirpado el encéfalo y se le ha conservado intacto el bulbo. Con respecto a su función se pueden distinguir, a nivel de la formación reticular del bulbo, los siguientes centros reguladores circulatorios: el cen- 81 tr o va so mo to r , representado por el centro vasodilatador, que disminuye el tono de los vasos sanguíneos y el centro vasoconstrictor que lo aumenta, además el centro ca r di o mode ra dor o cardiorregulador, constituido por el centro cardioinhibidor, que disminuye la actividad del corazón y el centro cardioacelerador que la estimula. Ambos centros reciben impulsos aferentes de los barorreceptores del seno carotídeo y del arco aórtico; la estimulación de la zona reticular lateral del bulbo produce vasoconstricción e incremento de los latidos cardíacos, por lo que se ha denominado área presora del bulbo, o sea, en esta región están ubicados los centros vasoconstrictor y el cardioestimulador o cardioacelerador, por lo que su estimulación provoca un incremento de la resistencia periférica total y del gasto cardíaco, con lo que la presión sanguínea se eleva. Los centros vasodilatador y cardioinhibidor se localizan en la zona posterior y medial del bulbo y constituyen la denominada área depresora, cuya estimulación provoca una inhibición del centro vasoconstrictor y, por tanto, se produce vasodilatación y disminución de la frecuencia cardíaca. En este sentido simula la existencia de un centro vasodil atador, porque opera como tal, pero no por conexión a fibras vasodilatadoras específicas, sino porque libera los vasos del tono que mantiene el centro vasoconstrictor. La disminución de la frecuencia cardíaca se debe a l a ex istencia, en e sta á rea, del centr o car dioinhibi dor cuya estimulación desencadena este efecto. El centro vasoconstrictor descarga impulsos eferentes de forma continua, por lo que mantiene un determinado tono, no así el centro cardioestimulador. (Ver Fig. 3.9.). F i gu r a 3.9. Centro cardiovascularbulbar. 82 Existe un conjunto de fibras procedentes de las áreas presora y depresora que convergen sobre las neuronas simpáticas preganglionares de la médula espinal y, además, circuitos inhibidores recíprocos entre estas dos áreas que actúan de forma coordinada para inhibir la vasoconstricción. En este sentido es necesario notar que mientras la regulación central refleja del diámetro de los vasos sanguíneos se efectúa solo por fibras vasoconstrictoras simpáticas, la actividad cardíaca se controla por dos vías eferentes, la simpática y la parasimpática. Como puede apreciarse las modificaciones en la actividad cardíaca y vasomotora dependen de la acción tónica que desarrollan los centros bulbares. A ellos llega información desde pulmones, cámaras cardíacas, venas, desde los centros respiratorios adyacentes, desde los centros nerviosos superiores: hipotálamo, mesencéfalo y cerebro, que ejercen influencias sobre estos centros bulbares y sobre las neuronas espinales simpáticas preganglionares cardíacas y vasomotoras, a través de ciertos circuitos neurona les. En funci ón de l os requerimie ntos or gánico s se incrementa o disminuye la cantidad de impulsos eferentes enviados para la correspondiente regulación. Un ejemplo de que los centros bulbares adyacentes se mantienen relacionados entre sí, es la arritmia sinusal que se produce en el perro normal, en reposo, en el que la frecuencia ca rdía ca disminuye en la espi ración y aumenta con la inspira ción, da do esto, por la influencia del centro inspirador bulbar sobre e l centro cardi oinhibidor. (Ver Fig. 3.10.). F i gu r a 3.10. Centros que regulan lasactividades cardíaca y circulatoria y sus principales vías aferentes y eferentes. 83 Los re fl ej os ca rdio va scula re s sirven para coordinar la función del miocardio y el músculo l iso vascul ar, de fo rma que mantengan e n todo mo mento una presión de perfusi ón arteri al óptima . Los reflejos ca rdiovasculares opera n para aj ustar el gasto cardíaco y la resistencia perifé rica, casi simultáneamente. La presión sanguínea se regula por un sistema de retroalimentación negativa, sus propios valores so n los que desencadenan la acción estimulante sobre los receptore s que existen en el inte rior del sistema vascular. A una elevación en l a presión sanguínea , le segui rá un desce nso y a una disminución, una e levación, siempre e quivalente s. El siste ma po se e todos lo s el e me ntos de un siste ma de co ntro l y autorregulación: sensores o barorrece ptores, un circuito de aferencia, represe ntado po r las neuronas afe rentes, el compar ador (centros reflejos cardiovasculares), un circuito de sali da, a través de los nervios eferentes, y los actuador es o efectores (mi ocardio y músculos vascular es). El sistema así constituido efectúa los a justes necesarios en el ga sto cardí aco y en la resistenci a periféri ca total pa ra amortiguar los ca mbios de presión producidos. Se conside ra que la regulación de la activida d cardía ca en estado basal, se verifica, fundamentalmente, por el centro cardioinhibidor, atribuyé ndole al cardi oacelerador la s respuestas que tienen luga r en estados de eme rgencias, donde es imprescindible que la fre cuencia cardíaca aumente. El centro cardiomoderador está en estrecha relación funcional con el centro vasomotor, pues existe un mutuo intercambio de señales entre ellos. Así, ante un incremento de la presión sanguínea, ambos centros resultan estimulados, con la consiguiente vasodilatación y la disminución de la frecuencia cardíaca. De diferentes zonas sensibles pueden partir impulsos hacia el centro cardioinhibidor; por ejemplo, un incremento de presión sobre el abdomen produce bradicardia por vía refleja, e incluso, paro cardíaco, lo que constituye el reflejo de Goltz. Cuando se retuerce el labio superior del caballo suele producirse bradicardia. Un golpe violento aplicado en el abdomen puede provocar un paro cardíaco, junto con la pérdida transitoria del conocimiento. Esto se observa con facilidad en la rana, cuando se golpea en esta región y en los propios boxeadores, en el llamado knock out. Los barorreceptores o receptores de presión se ubican en las arterias sistémicas, arterias pulmonares, venas centrales y en las cámaras cardíacas. De ellos, los localizados en el arco o cayado aórtico y en el seno carotídeo, desempeñan una gran actividad refleja en la regulación de la presión sanguínea. En el perro, caballo y conejo al igual que en el hombre, el seno carotídeo es fusiforme y se localiza en el origen de la arteria carótida interna, deriva da de l a arter ia car ótida común. En el gato exi sten á reas 84 barorreceptoras fuera del seno carotídeo y a lo largo de la pared de la carótida común, en las aves no existe como tal, aunque tienen barorreceptores localizados en un segmento de la pared de la arteria carótida común. Los barorreceptores aórticos y carotídeos detectan las variaciones de presión sanguínea e influyen en los centros cardiorreguladores y vasomotores bulbares. Las fibras aferentes de estos reflejos (nervio de Cyon-Ludwig), procedentes del arco aórtico, viajan con el nervio vago, aunque se plantea que, en el caso del conejo, estas fibras están separadas del vago y contienen algunas fibras presoras. Las fibras que se originan en el seno carotídeo (nervio de Hering) establecen sinapsis con el nervio glosofaríngeo que llega al centro vasomotor bulbar. Un incremento de la presión sanguínea provoca una vasodilatación y una disminución de la frecuencia cardíaca, por lo que la presión arterial desciende, sin embargo, si la presión sanguínea disminuye se desencadenan respuestas contrarias. Al ser distendidas las terminaciones nerviosas en la pared del arco aórtico, se produce una disminución refleja de la frecuencia cardíaca y una disminución de la presión sanguínea. El mecanismo así creado funciona de tal forma que, cuando se incrementa la presión sanguínea, los receptores aórticos envían estímulos al centro cardioinhibidor y al vasodilatador, la respuesta consiste en un retardo de la actividad del corazón y disminución de la presión. Cuando la presión cae por debajo del nivel normal cesan los impulsos a través de este nervio y, de esta forma, se mantiene un estado de no rmotensió n. Esto se de be a que no ll egan estí mulo s a l ce ntro cardioinhibidor y por tanto el corazón late más rápidamente, se produce, de forma simultánea, vasoconstricción, lo que conduce a que la presión sanguínea retorne a la normalidad. La rama del nervio glosofaríngeo que conecta con el seno carotídeo, ubicado en la bifurcación de la arteria carótida, al estimularse provoca efectos similares a los descritos en relación con el arco aórtico. (Ver Fig. 3.11). Como puede valorarse, tanto los impulsos originados en el arco aórtico como en el seno carotídeo, a consecuencia de la elevación de la presión sanguínea, provocan la estimulación del centro cardioinhibido r y deprimen el cardioacelerador, conduciendo a los correspondientes ajustes reflejos de la pr esión. Pa ralelame nte a la disminuci ón de la frecuencia cardía ca se inhibe el centro va soconstrictor, por lo que la presión sanguínea disminuye. La frecuenci a cardíaca está estrechamente vinculada con la velocidad del flujo que llega a la aurícula derecha. Cuando el aflujo de sangre aumenta se producen impulsos nerviosos que son enviados al bulbo raquídeo, a través del vago. Estos impulsos deprimen el centro cardioinhibidor, predomina el tono acelerador y la frecuencia cardíaca aumenta; esto constituye 85 el denominado reflejo de Bainbridge. Los receptores que permiten este reflejo se localizan en la terminación de la cava anterior. Se plantea que este reflejo se produce si la frecuencia inicial es lenta, o sea, si el tono vagal es alto. La aceleración se debe probablemente a la reducción refleja en el tono vagal, ya que puede abolirse por sección del vago. Cuando la frecuencia inicial es alta y el tono vagal ya es bajo el reflejo no se presenta. En el reflejo de Bainbridge toman parte fibras vagales aferentes y eferentes. F i gu r a 3.11. Barorreceptores aórticos y carotídeos. Desde el punto de vista de su efecto sobre la actividad cardíaca, la i ne rvació n ve ge ta ti va aparece con resultados antagónicos entre el simpático y el parasimpático. La inervación parasimpática corre a cargo del nervio vago. En los vertebrados inferiores, como la rana, el miocardio ventricular está inervado con fibras parasimpáticas. En los mamíferos solo el nódulo S-A, el nódulo A-V y el miocardio auricular reciben estas fibras. La rama cardíaca derecha del nervio vago termina con sus fibras, en su mayor parte, en el nódulo senoauricular (Figura 3.12), y algunas de estas fibras vagales llegan al nódulo aurículo-ventricular. La rama cardíaca izquierda del nervio vago, por el contrario, termina con la mayoría de sus fibras, directamente , en el nódul o aurícul o-ventricular y so lo algunas de ell as se dir igen al nódulo 86 seno-auricular. Este hecho ha sido comprobado, ya que se ha observado que las ramas del vago derecho tienen un efecto cronotropo negativo más marcado que las del izquierdo. Las fibras nerviosas vagales establecen sinapsis con neuronas postganglionares localizadas en el corazón y son colinérgicas. La distribución desigual de estas fibras en los sistemas generador y conductor de excitaciones, tiene por consecuencia que cuando se estimul a el vago dere cho se pro duce un marcado efecto en el nódulo seno-auricular o sinusal, lo que repercute en la actividad general del corazón. Por el contrario, la estimulación del vago izquierdo actúa, principalmente, sobre el nódulo aurículo-ventricular e influye solo escasamente en la función del nódulo sinusal. F i gur a 3.12. Inervación simpáticay parasimpáticadel corazón. La estimulación vagal produce, en todos los vertebrados, disminución de la frecuencia cardíaca (efecto cronotropo negativo, de chronos = tiempo), reducción de la velocidad de conducción de la excitación desde las aurículas a los ventrículos (efecto dromotropo negativo, de dromos = carrera), disminución de la fuerza de la contracción del miocardio (efecto inotropo negativo, de inis = fibra) y una menor excitabilidad del miocardio (efecto batmotropo negativo, de bathmos = umbral), mientras la estimulación simpática hace que estos efectos sean todos positivos. A partir de los efectos citados se considera al vago, en términos generales, como nervio cardioinhibidor o 87 frenador del miocardio. La inervación vagal, cardioinhibidora, mantiene un tono, lo cual se demuestra al seccionarla o bloquearla por la acción de la atropina; el efecto se pone de manifiesto de diferentes maneras. Animales atléticos con corazón grande en relación con su peso tienen frecuencia, normalmente, baja. Al seccionarle el vago pueden incrementar su frecuencia cardíaca en más del 400 %. Se cita el caso de la liebre, con una frecuencia normal del pulso de 64 latidos/min, que alcanza una frecuencia después de la sección de las fibras vagales de 264 latidos/min; sin embargo, el conejo, que es un animal con corazón pequeño, tiene una frecuencia del pulso de 205 y solo alcanza 321 posterior a la sección, o sea, un incremento del 56 %. Los estímulos vagales de potencia fisiológica producen bradicardia; los estímulos fuertes, extrafisiológicos, producen detención en diástole del corazón, pero pronto l os ventrículos empiezan a latir, a unque continúe la estimulación vagal, ya que surge en ellos un marcador del paso, lo que se conoce como “escape a la acción del vago”. En ciertos estados del organismo entre los valores de presión sanguínea y frecuencia cardíaca se establece una relación tal, que cuando se eleva la primera se produce una disminución refleja de la segunda y viceversa. Cuando di sminuye la presión, el tono i nhibidor vagal también dismi nuye, reflejamente, y aumenta el tono excitador simpático que conlleva al incremento de la frecuencia cardíaca; si la presión aumenta, lo hace también el tono vagal, se reduce el tono excitador simpático y disminuye la frecuencia de los latidos. Estas relaciones entre presión sanguínea y frecuencia cardíaca se conocen como Ley de Marey, la cual no se cumple bajo cualquier condición, pues durante el ejercicio físico y las tensiones emocionales se elevan, tanto la presión sanguínea como la frecuencia cardíaca, simultáneamente. La estimulación vagal puede producir bloqueos aurículo-ventriculares de primero, segundo y tercer grado. En el primer caso se prolonga el tiempo que media entre el final de la contracción auricular y el comienzo de la contracción ventricular (alargamiento del segmento PQ o PR), lo que es consecuencia de la acción inhibidora que tienen los nervios vagos sobre el nódulo A-V. En el segundo caso, disminuye más la frecuencia ventricular que la frecuencia auricular y por eso algunas contracciones auriculares no van seguidas de contracción ventricular, aparecen varias ondas P sin que vayan sucedidas por complejos QRS. En el bloqueo de tercer grado, que ocurre durante una estimulación vagal muy intensa, se produce una interrupción completa de la conducción del impulso a través del nodo A-V hacia los ventr ículos. Las aurícul as laten a una fre cuencia y los ventr ículos a otra, de fo rma indepe ndiente, y en el el ectrocardiograma a parecen ondas P 88 superpuestas sobre las de origen ventricular. Bajo estas condiciones existen dos marcadores del paso, uno en las aurículas y otro, con una frecuencia de descarga menor, en los ventrículos. Las fibras simpáticas que inervan al miocardio emergen de las raíces ventrales correspondientes a los segmentos torácicos segundo a quinto de la médula espinal. Estas fibras realizan sinapsis en los ganglios cervicales y en el ganglio estrellado. El corazón recibe, directamente, las fibras postganglionares que se distribuyen en el nódulo sinusal (S-A), en el nódulo aurículo ventricular (A-V) y en el miocardio auricular y ventricular (Figura 3.12). El neurotransmisor que allí liberan es la noradrenalina, la cual se combina con los receptores de las células cardíacas para producir los diferentes efectos cronotropo, dromotropo, inotropo y batmotropo positivos. El aumento de la frecuencia y de la fuerza de las contracciones que se provocan pueden ser simultáneos o de forma separada. La elevación de la frecuencia se debe a la acción sobre el nódulo S–A y el de la fuerza, por acción directa de los nervios simpáticos, sobre las fibras musculares, tanto de las aurículas como de los ventrículos. Estos nervios también se encuentran en un estado de tono y producen una descarga continua de impulsos con frecuencias de 10 a 15 por segundo. Estas descargas están influenciadas por distintos reflejos y cambios en la composición química de la sangre; aunque los efectos simpáticos sobre el corazón son los opuestos a los del sistema parasimpático se plantea que tambié n se han enco ntrado fi bras, pro cedentes del parasimpático, que son aceleradoras, especialmente del derecho. Muy próximos a los barorreceptores del arco aórtico existen unos receptores específicos, denominados quimiorreceptores, que captan las desviaciones de la presión parcial de O2, CO2 y del pH de la sangre, con respecto a los valores fisiológicos normales. Estos quimiorreceptores establecen conexiones con los barorreceptores, a través de finas fibras nerviosas que se conectan con el nervio de Cyon-Ludwig, por lo que existe una estrecha relación anatómica y funcional entre ellos. Cuando la presión parcial de CO2 aumenta, unido a que parten impulsos en mayor número desde los quimiorreceptores hacia el centro respiratorio que aumentan su actividad, se producen señales que llegan a los barorreceptores para aumentar de inmediato la frecuencia cardíaca y la presión arterial, con lo que circula mayor cantidad de sangre por los pulmones, para disipar el exceso de CO2 existente. Se plantea que la principal acción reguladora del dióxido de carbono sobre el sistema cardiovascular no es por un mecanismo reflejo, sino más bien por una acción directa sobre el músculo liso de las arteriolas. A los vasos sanguíneos llegan fibras vasomotoras que son aquellas que al ser estimuladas provocan una vasoconstricción o una vasodilatación en dife- 89 rentes órganos y tejidos del cuerpo. Las fibra s vasoconstrictora s son simpáticas y el mediador químico que liberan es la norepinefrina que, al combinarse con los receptores alfa-adrenérgicos de las fibras musculares lisas de las paredes vasculares, provocan la vasoconstricción. Encontramos alfareceptores simpáticos e n varias partes del organi smo y a través de ellos puede efectuar se un control muy alto de l a actividad vasomo tora, como en la piel, e n el sistema gastrointesti nal y en los riñones. En o tros tejidos, como en el músculo esque lético, esta actividad de control es me nor y prácticamente no ex iste en el e ncéfalo y el corazón. La s fibras vasoconstrictoras simpáticas se distribuyen de forma abundante en los vasos de resistencia (arteria s muscular es y arte riolas), así como e n los vasos de depósito (venas), mantienen una actividad tónica que se modifica en función de las descargas de impulsos que por ellas transitan y con ello tienen un pa pel decisivo en la homeostasis de la presión sanguínea, regulando la resi stencia peri férica. Son las únicas fibras vasomo toras de las ramas efe rentes de los refl ejos vaso motor es bulbar es, tanto de los preso res como de los depresore s. Por su activi dad a ni vel de l a piel son las fibras las que, ba jo los i nflujos hipota lámicos, regula n la di sipación de cal or a este nivel. Los reflejos vasomotores bulbares y los cardíacos ejercen, mediante las fibras vasoconstrictoras simpáticas, un control permanente sobre la resistencia periférica. Si aumenta la frecuencia de transmisión de impulsos nerviosos en las fibras vasoconstrictoras se produce vasoconstricción y si disminuye vasodilatación, con independencia de la inervación vasodilatadora específica de la red vascular. Se plantea que para el mantenimiento de la presión sanguínea normal es necesaria una frecuencia de transmisión de impulsos de 1 a 3 por segundo, por debajo de este valor se produce vasodilatación y por encima se produce vasoconstricción, que alcanza la máxima intensidad cuando la frecuencia de impulso está alrededor de unos 10 por segundo. La vasoconstri cción refle ja es una re spuesta impo rtante ante determinados estados de hipote nsión, co mo ocurre durante la s hemorra gias inte nsas. En tales ci rcunstancias compl ementa l os efecto s reflejos que aumentan el gasto cardí aco. También se produce va soconstricción durante la exposición al frío, en intensos estados emocionales y en otros estados. Como hemos señalado antes, la vasodilatación refleja central se produce por inhibición de la actividad de las fibras vasoconstrictoras y no por acción de fibras vasodilatadoras; estas últimas regulan la resistencia periférica local de redes vasculares específicas, no participan en el control neurogénico ce ntra l de la re sistencia p eri féri ca tota l y pue den ser : si mpá tica s, 90 parasimpáticas y fibras de las raíces dorsales. Las fibras vasodilatadoras simpáticas proceden de la división simpática del sistema nervioso autónomo, pero el mediador químico que liberan es la acetilcolina, no poseen tono, no participan en los reflejos vasomotores del seno carotídeo, ni del arco aórtico, tampoco son activadas cuando se estimula el área bulbar depresora; solo se han encontrado receptores para la acetilcolina liberada por las fibras vasodilatadoras simpáticas en el músculo liso de la red vascular del músculo esquelético y han sido clasificados como g-receptores. Las fibras vasodilatadoras parasimpáticas proceden de la división craneal y sacra del sistema nervioso parasimpático, liberan el mediador químico acetilcolina, pero su acción vasodilatadora en las glándulas salivales se ha asociado a la producción de un polipéptido denominado bradiquinina, no así en los genitales externos, donde sí se ha comprobado la acción colinérgica, no poseen tono, no participan en la regulación refleja barorreceptora de la presión sanguínea y se distribuyen en la lengua, glándulas salivales y genitales externos. Las fibras de las raíces dorsales que se conectan a los receptores del dolor en la piel (Ver Fig. 3.13) y membranas mucosas poseen una característica muy singular, la fibra aferente se divide, de modo que una rama se conecta al receptor del dolor y la otra al músculo liso de los vasos sanguíneos, la que actúa como eferente. Cuando se capta el estímulo por el receptor los impulsos no solo viajan hacia la médula, sino también hacia la musculatura de la red vascular, donde producen un efecto vasomotor; estos impulsos que viajan, de forma retrógrada, hacia las terminaciones vasomotoras se denominan impulsos vasodilatadores antidrómicos y al reflejo así producido se le denomina axónico, este no es un reflejo verdadero, ya que no se ven implicados los cinco componentes esenciales que dan lugar al mismo; sin embargo, es un mecanismo vasomotor especial que garantiza el aporte sanguíneo local ante una estimulación de las fibras dolorosas de la piel y las membranas mucosas. Existen varias zonas del encéfalo que regulan la actividad del centro vasomotor principal. De la corteza cerebral se ejercen influencias sobre el ciclo cardíaco por sustos, emociones, estados de alarmas y otros. Las señales corticales pueden viajar directamente o por vía hipotalámica. El cer ebr o, e l hi po tá lamo y los centro s bul ba re s convergen sobre las mismas vías finales eferentes relacionadas con el sistema cardiovascular, de modo que la actividad coordinada entre estas porciones es lo que garantiza un nivel adecuado de regulación de la actividad de dicho sistema. 91 F i gu r a 3.13. Disposición de las fibras de las raíces dorsales que permiten la vasodilatación. Los centros cardíacos del bulbo se encuentran ba jo la influencia de la corteza cerebral, lo que se ha compr obado por esti mulación eléctrica de difer entes zona s de la misma y por observaci ón de los incrementos de frecuencia cardíaca que acompañan determinados estados síquicos, como miedo, cólera, estados de gran emoción y otros. La participación del cerebro e n el control del sistema cardiovascular la confirman otras muchas observaciones; a l estimula r sus área s motoras frontal y temporal se han producido respuestas preso ras, depresoras, a celeradoras o inhibidoras, en de pendenci a de las caracterí sticas de los estímulos y de los puntos específicos afectados. U na excita ción en perros provoca eleva ción en el gasto cardía co simila r a la que acompa ña al eje rcici o fí sico mode rado. El bloqueo cardíaco de segundo grado en el caball o y la ar ritmia si nusal en el perro pueden desaparecer ante la presencia de estímulos ambientales perturbadores. Determinadas personas sol o con ver la sangr e experimentan hipotensión, br adicardia y va sodilatación. Hamlin y Smith (1981) han o bservado que la frecuencia car díaca de un caballo entrenado para carreras, que se e ncontraba en reposo, en su establo, aumentó casi en la misma pr oporción la fr ecuencia cardí aca que en una carrera real en respuesta a las señales sonor as del hipódromo, lo que atribuyeron a que el animal había desar rollado un reflejo condicionado que causaba la aceleración cardíaca. 92 Varias observaciones confirman la participación del hipotálamo en el control del sistema cardiovascular, así se señala que la estimulación de sus diferentes áreas puede producir bradicardia, taquicardia y otras arritmias, respuestas presoras y depresoras, cambios en el valor y signo de los reflejos barorreceptores y quimiorreceptores y respuestas cardiovasculares similares a las del ejercicio. El hipotálamo es un potente regulador del centro vasomotor por su influencia en la vida vegetativa y en especial en la actividad del sistema simpático. De diferentes áreas hipotalámicas parten estímulos al centro excitatorio o inhibitorio. En el perro se han podido reconocer estas áreas a nivel de la zona preóptica del hipotálamo anterior. CIRCULACIÓN SANGUÍNEA Las funcione s princip ales de la circulación sanguíneas consisten, en primer término, e n garantizar los requerimi entos nutritivos de cada célula del cuerpo y distribuir otras sustancias vinculadas a la defensa y a la regulació n de las activida des orgánicas, per mite, ade más, la realizaci ón de ciertas funciones especiale s por determinados órganos, tales co mo el interca mbio gaseoso a ni vel alveo lar en l os pulmones, la fo rmación de la orina por los riñones y la disipa ción de calor en l a superficie de la piel. Estas funci ones e sp ecia le s, no nutri ti va s, per mi te n ma ntener l a homeostasia a todo el organismo. Se ha comprobado que la lactación y la gestació n constituyen grandes sobrecargas circulatorias, pues se calcula que para la producción de un litro de leche deben pasar por la circulación de la ubre de 400 a 600 litros de sangre, en la va ca, y dur ante la gestación se estima que tambi én es muy elevada l a cantida d de sangr e que deriva por la circulación placentaria. El sistema vascular por el que llega la sangre a cada tejido consta de arterias, capilares y venas. Debido a la separación existente entre las cavidades derecha e izquierda del corazón hay, en las aves y en los mamíferos, dos circulaciones totalmente independientes pero conectadas en serie por sus extremos: la circulación menor o pulmonar y la circulación mayor o sistémica, aunque esta última comprende muchos circuitos paralelos para poder suministrar sangre a los diferentes órganos y tejidos del cuerpo. La circulación menor tiene su punto de partida en el ventrículo derecho y mediante la arteria pulmonar y sus ramas conducen la sangre hasta la red capilar de los pulmones, en los cuales la hemoglobina se transforma casi totalmente en oxihemoglobina y donde el dióxido de carbono se difunde desde el plasma 93 sanguíneo a los espacios alveolares. A través de las venas pulmonares llega la sangre, con alta presión de oxígeno, a la aurícula izquierda y al correspondiente ventrículo, es bombeada al propio corazón a través de las arterias coronarias, a los pulmones por la arteria bronquial y al resto del cuerpo por las restantes ramas de la arteria aorta. La sangre llega a los capilares sistémicos y luego de atravesarlos retorna, nuevamente, al corazón, desde la cabeza y miembros torácicos, por la vena cava anterior, desde los miembros pélvicos, la cola y el abdomen, por la vena cava posterior y desde los capilares del propio corazón, a través del seno coronario y venas cardíacas anteriores. (Ver Fig. 3.14.). F i gu r a 3.14. Representación esquemática de la circulación sanguínea en los mamíferos. El movimiento de la sangre del circuito sistémico, en el sentido de ingresar de nuevo al corazón a través de la aurícula derecha, se debe a las causas siguientes: gradiente de presión entre capilares y venas con mayor presión en los primeros, contracción de los músculos esqueléticos que comprimen las venas que se encuentran en la masa muscular, existencia de válvulas intravenosas que evitan el retorno de sangre hacia los capilares y variaciones de las presiones intratorácicas durante la respiración. Cuando ocurre la 94 inspiración se produce un descenso de la presión intratorácica que succiona la sangre en dirección al tórax hacia la aurícula derecha. La circulación de la sangre está regida por tres leyes fundamentales, una que hace referencia a las presiones, una al gasto y la otra a las velocidades. El contenido de la primera señala que la presión es diferente en diversas porciones del sistema vascular y que la sangre siempre se dirige desde las altas a las bajas presiones; de esta forma la sangre circulará siempre desde las arterias, con presiones más elevadas, hacia el punto donde desembocan las venas en las aurículas, aquí se alcanzan los valores mínimos (negativos), debido a la presión intratorácica negativa y al efecto succionador de los ventrículos durante la diástole. La presión va así disminuyendo a consecuencia de la resistencia hemodinámica que debe vencer en cada trayecto. La ley referida al gasto establece que en cualquier sección total del sistema circulatorio pasa siempre la misma cantidad de sangre en una unidad de tiempo, lo que no permite que esta se acumule en un segmento dado. Por esta causa, la cantidad de sangre que pasa por la sección transversal de la aorta, en un minuto, es equivalente a la que fluye por el tronco común de las pulmonares, en la misma unidad de tiempo. La ley de las velocidades es la conocida Ley de Continuidad, cuyo enunciado plantea que: “la velocidad de un líquido en la sección transversal de una tubería es, inversamente proporcional al área de dicha sección”. Tanto en la circulación menor como en la mayor el sistema vascular está constituido por un tronco arterial que se subdivide, progresivamente, en arterias de menor calibre, arteriolas y capilares, los cuales comienzan a unirse y originan las vénulas y finalmente las venas. El área de la sección transversal del lecho vascular, considerada como la suma de las secciones transversales de todos los vasos, es variable, y alcanza su mayor valor en los capilares. Como la velocidad del flujo mantiene una relación inversa con esta área, a medida que ella aumenta la velocidad disminuye y viceversa. Por esta causa la velocidad es mayor en la aorta, disminuye en sus ramas, alcanza su valor mínimo en los capilares y aumenta, de nuevo, dentro del sistema venoso. El corazón y las arterias, que emergen de él, poseen un sistema valvular que no permite el flujo retrógrado de sangre. Este sistema funciona de forma tal que cuando se pr oduce la co ntracción (sístole) de los ventrículos, las vál vulas de las arteri as se abren y las que comuni can las a urículas con los ventrícul os se cie rran, permiti endo que la sangre fluya en un solo sentido En ciertas vena s también existe un sistema valvular que permite que la circulación se produzca en un solo sentido. (Ver Fig. 3.15.). 95 F i gu r a 3.15. Sistemavalvular delcorazón. PRESIÓN SANGUÍNEA Por encontrarse la sangre en constante movimiento su presión tiene dos componentes, uno dinámico debido a la velocidad y uno estático que está dado por la fuerza que ejerce, perpendicularmente, contra las paredes de los vasos que la contienen. Es esta última presión la que más importancia tiene, desde el punto de vista clínico, pues es la que determina el valor del trabajo mecánico que realiza el corazón y de hecho es la que se mide por los diferentes métodos conocidos. Su valor se expresa en milímetros de mercurio (mm Hg) y varía de una parte del sistema vascular a otra. Se alcanzan los valores más altos en los ventrículos y en las arterias que de ellos emergen, y los menores en las venas y aurículas. Con esto se garantiza un gradiente de presión en el interior del sistema que permite el flujo constante de sangre, en el sentido de los ventrículos a las aurículas. El circuito posee una porción de alta presión correspondiente al lado arterial y una de baja presión que pertenece a los capilares y a las venas. Entre estas dos porciones existe un elemento con muy alta amortiguación, las arteriolas, en las que se produce una brusca reducción de la presión, o sea, si aumenta la resistencia hemodinámica por vasoconstricción, para mantener un flujo constante debe incrementarse la diferencia de presión (P), y para que ello ocurra es necesario que la presión en la salida de los ventrículos sea elevada, pues es el punto de partida. 96 Es muy importante recordar que, desde el punto de vista morfológico, el sistema vascular se estructura de forma tal que permite que las presiones de circulación siempre sean mayores por detrás que por delante en el sentido circulatorio, es decir, la presión arterial es mayor que la capilar y esta que la venosa; para ello, el sistema arterial, ampliamente divergente, determina que a medida que se aleja del corazón disminuye el calibre de los vasos, pero aumenta el calibre del sistema, mientras que en el sistema venoso, su amplia convergencia, hace que aumente el calibre de los vasos pero disminuye el calibre del sistema. La presión arterial constituye la presión más elevada del sistema de circulación vascular sanguíneo. La contracción del ventrículo le imprime energía cinética y potencial a la sangre. Una porción de la energía se gasta en superar la fuerza de fricción viscosa entre las moléculas y elementos formes de la sangre y la pared vascular, una permite mantener la sangre en movimiento, aportándole presión dinámica y la otra porción es la energía potencial que se emplea en deformar las paredes elásticas de las arterias y que constituye la presión estática. Por eso, la sangre es bombeada de forma activa por los ventrículos, pero también de manera pasiva por las paredes arteriales, al retraerse, luego de ser deformadas. Cuando los ventrículos se contraen y se abren las válvulas semilunares la sangre eyectada produce una deformación elástica del tronco arterial correspondiente; esta sangre progresa y mantiene una alta presión intrarterial, debido a que las paredes se retraen y ejercen una fuerza que impulsa este líquido en el sentido de las arteriolas distales, de donde entra en los capilares de forma más continua, lo cual explica por qué, aunque posterior al cierre de las válvulas semilunares, la presión intraventricular cae bruscamente y la presión intrarterial se mantiene con un valor mucho más alto. El valor alcanzado por la presión del pulso arterial depende de varios factores: la elasticidad del sistema arterial, el vigor de la contracción ventricular y la resistencia arteriolar. En la curva del pulso arterial se observa una elevación muy rápida, que se denomina rama anacrótica, con una cúspide redondeada que alcanza valores muy altos en la jirafa y el pavo, de unos 300 mm Hg y un poco más bajos en el cerdo, perro, gato hombre y conejo; luego se produce una disminución, inicialmente rápida, de la presión y después de una muesca o incisura, continúa disminuyendo paulatinamente hasta el nivel diastólico final. Esta rama descendente, desde la presión sistólica hasta la presión diastólica, se denomina rama catacrótica. Las causas de la incisura o muesca dicrótica se atribuyen a que cuando se cierra la válvula semilunar aórtica esta se abomba hacia el interior del ventrículo izquierdo y la presión desciende, al 97 producirse su rebote, desde el ventrículo hacia la aorta, se genera una pequeña elevación que se amortigua rápidamente. Las fluctua ciones de presión veno sa que se presentan e n las venas pulmonares y sistémicas son similares, en configuración, a las fluctuaciones de presión del interior de las respectivas aurículas, pero poseen un valor superior y cierta asincronía con ellas. Las ondas de presión que se producen dentro de las aurículas se propagan con facilidad hacia las venas, debido a la ausencia de válvulas en las uniones entre ambas, pero a medida que nos alejamos de la aurícula, la atenuación de estas presiones será mayor y también la asincronía respecto a las variaciones auriculares. CIRCULACIÓ N CAPILAR Las células que forman los tejidos del organismo animal tienen que mantener un intercambio constante de sustancia y energía con su medio ambiente, constituido por el líquido intersticial. Para realizar las diferentes funciones vitales extraen de él sustancias nutritivas y oxígeno, además devuelven materiales de desecho, CO2 y calor; simultáneamente, se produce un intercambio constante entre el líquido intersticial y la sangre capilar, con lo que se contrarrestan los efectos desfavorables que pudieran producirse en su composición, a consecuencia de la actividad celular. De esta forma el volumen y composición del líquido extracelular se convierte en un ente dinámico, a causa del movimiento de la sangre por los capilares. El constante movimiento de este líquido por la porción arterial, capilar y venosa, además el intercambio de diferentes sustancias en el sistema digestivo, de gases a nivel pulmonar, así como la filtración renal, permiten un aporte permanente de sustancias necesarias para el metabolismo celular y una gran dilución de los productos metabólicos que resultan perjudiciales a concentraciones aun muy bajas. Para tener una idea del diámetro de un capilar basta decir que se ha estimado que en un milímetro cuadrado podremos encontrar un total de 1 350, dispuestos como un manojo de cables, los que unidos alcanzarían un grosor inferior al área de la cabeza de un alfiler, teniendo en consideración que normalmente entre ellos existe una determinada distancia. La longitud es muy reducida de 0,2 a 0,8 mm y el diámetro es de 5 a 15 m. El espesor de su pared, representada por el endotelio, es de 0,1 a 0,5 m; no obstante al pequeño diámetro de cada capilar, el área de la sección transversal del conjunto de ellos es muchas veces mayor que la de la arteria aorta, a consecuencia del enorme número de capilares por milímetro cuadrado antes señalado (aproximadamente de 800 a 1 000 veces mayor). Pero como no 98 todos los capilares permanecen abiertos al mismo tiempo y son de pequeña longitud, solo albergan un 5 a 10 % del volumen total de sangre. Las características estructurales de la red capilar proporcionan la máxima área de contacto de la sangre con los tejidos y reducen la distancia que tienen que recorrer las sustancias para difundir hasta y desde las células, por lo que se incrementa la eficacia del proceso de intercambio a este nivel. El área de intercambio entre la sangre que fluye por el capilar y el líquido intersticial está representada en un 99 % por las membranas celulares de las células endoteliales y el 1 % restante por los espacios comprendidos entre los límites de estas células. Los espacios intercelulares contienen polisacáridos que permiten el paso de pequeñas moléculas, pero evitan el libre tránsito de las macromoléculas. La microcirculación está constituida por un sistema de vasos pequeños, con diámetro inferior a 100 m e incluye: arteriolas, arteriolas terminales, metarteriolas, capilares, que son los más pequeños, y las vénulas. Aunque se conceptúa el suministro de elementos nutritivos a las células como la función principal de la microcirculación, se ha comprobado que una determinada fracción del flujo total no realiza esta función, sino que es derivado directamente desde las terminaciones arteriales hasta las primeras porciones venosas sin realizar tal función. Se distingue así una red nutritiva, denominada verdadera y una no nutritiva que comprende dos tipos de conductos, los canales preferenciales o capilares arteriovenosos y las comunicaciones directas de arterias a venas, son conductos de mayor tamaño que los preferenciales y per miten una conexión entre la porción inicial de las ar teriolas y las vénulas, estableciendo así las denominadas anastomosis o cortocircuitos arteriovenosos. La estructura de las paredes arteriolares, en su porción inicial, está representada por una capa simple de músculo liso circular y la correspondiente a las arteriolas terminales por un revestimiento muscular liso menos uniforme. De estas últimas se originan las metarteriolas que se ramifican para formar los capilares, los cuales no poseen estructuras musculares en sus paredes. En el origen de dichos capilares una célula muscular, perteneciente a la metarteriola, se enrolla en su alrededor y forma el esfínter precapilar, elemento contráctil que permite la regulación del flujo capilar. Después de recorrer una distancia promedio de unos 0,5 mm, los capilares convergen para formar las vénulas, en las que aparece de nuevo el tejido muscular. Los canales preferenciales se forman a partir de prolongaciones no musculares de las metarteriolas y actúan como un puente arteriovenoso directo, der ivando de e llos muy po cos capilar es nutritivos. Las anastomo sis arteriovenosas, por el contrario, conectan la parte inicial de las arteriolas 99 con las vénulas, sin interesar la red vascular capilar y tienen solo la función de transporte. Estas anastomosis se han observado en el hígado y bazo de muchas especies de animales, y en otros tejidos como en la piel que recubre las orejas y en el mesenterio. (Ver Fig. 3.16.). F i gu r a 3.16. Representación esquemáticade una red vascular terminal. Los valores medios de la presión sanguínea al inicio de los capilares sistémicos es de unos 25 mm Hg en el extremo arterial, para descender hasta unos 9 mm Hg en la parte final del extremo venoso. Tanto la entrada como la salida de sangre en los capilares verdaderos o nutritivos está regulada. La regulación de la entrada se efectúa por los esfínteres musculares precapilares y la de la salida por la resistencia al flujo que ofrecen las vénulas. La presencia de los esfínteres precapilares determina que la circulación capilar sea intermitente, es decir, en forma de flujos o chorros, por lo que no es continua y dependiente de las necesidades tisulares, en especial de O2, esto se conoce como fenómeno de la vasomotilidad. La permanente contracción de los esfínteres precapilares, que solo se relajan ante las necesidades tisulares para permitir el flujo de sangre al área irrigada, hace que la resistencia sea mucho mayor a este nivel que en las vénulas. Por otra parte, los cambios de calibre de los vasos precapilares ejercen un papel predominante 100 en la regulación de la presión capilar con influencia directa sobre el intercambio capilar. La actividad del esfínter precapilar que permite el flujo de sangre por el capilar se denomina fenómeno de la vasomotilidad. Normalmente el volumen de sangre que se desplaza por la red capilar en un minuto es equivalente al gasto cardíaco, pero esto se realiza a una velocidad de 0,5 a 1 mm/s, ya que la suma de la sección transversal del conjunto de capilares resulta muchas veces superior a la de la arteria aorta que les da origen y según la ley de continuidad a mayor sección transversal menor velocidad. Además de la lentitud, el flujo capilar se caracteriza por su intermitencia que es independiente de la ritmicidad con que late el corazón. El flujo a través de un capilar puede ser muy alto o nulo y la sangre se desplazará por determinadas rutas y no por otras. Se plantea que en aquellos tejidos, como el muscular, solo permanecen abiertos, en condiciones basales, del 2 a 10 % de los capilares, mientras en el sistema nervioso central están abiertos casi la totalidad. Cuando los glóbulos rojos atraviesan los capilares experimentan una deformación y se desplazan unos tras otros en una sola fila y su grado de dilución en el plasma se hace mayor, probablemente, para que fluya un número mayor de estas células por los cortocircuitos arteriovenosos (A-V). La musculatura lisa de las arteriolas y la actividad de los esfínteres precapilares son los responsables de regular la presión y el flujo total de la microcirculación tisular. El grado de actividad de esta musculatura garantiza la vasoconstricció n y la vasodilatación, fenómeno conocido como vasomotilidad. Estas variaciones del calibre obedecen a dos causas: la primera es el tono o estado de semicontracción del músculo y la otra que se superpone al tono, contracción fásica o rítmica y la relajación. Las metarteriolas y los esfínteres precapilares controlan el número de capilares abiertos y la distribución del flujo por las vías nutritivas y no nutritivas, además junto a los vasos postcapilares de resistencia controlan la presión capilar. En el control de la musculatura lisa de las arteriolas, vénulas y venas participan nervios vasomotores, hormonas y otros factores químicos, mientras que en la regulación de los esfínteres capilares intervienen solo estímulos locales mecánicos y químicos. A nivel local existe una regulación intrínseca o autorregulación del flujo sanguíneo en la microcirculación, esta autorregulación está determinada por la intensidad de la actividad metabólica de las células. La intensidad del flujo es, dentro de ciertos límites, independiente de la presión de perfusión o de la resistencia a la evacuación venosa y responde por tanto a las necesidades metabólicas de los tejidos, decidiendo una circulación intermitente en forma de flujos o chorros, fenómeno de la vasomotilidad. La autorregulación 101 de la circulación de los tejidos se encuentra influenciada por los cambios químicos locales causados por el metabolismo celular y está gobernada por el tono basal que es propio del músculo liso vascular. Cuando desciende la concentración de elementos nutritivos en la sangre y aumenta la concentración de metabolitos se inhibe el músculo liso y se produce vasodilatación para corregir este estado. La disminución en la pO2 provoca también una vasodilatación muy marcada en el músculo esquelético y en el miocardio. Varios factores más han sido considerados como elementos químicos vasodilatadores, entre ellos un incremento en la concentración de H+ , K+ , bradiquinina e histamina. El i nter ca mbio sangr e- ca pi la r es un pr oceso co mp le jo. La salida de las sustancias desde el capilar hacia el líquido intersticial puede ser por difusión y por ultrafiltración. La membrana de los capilares permite la libre difusión de diversas moléculas pequeñas y el valor de la difusión neta está en función del gradiente de concentración de los diferente s solutos a uno y a otro lado de la pared capilar, de la pe rmeabilidad de la membrana para cada sustancia en específico y del númer o de capi lares nutritivos a biertos. En este último aspecto desempeña un papel impor tante la acción de los esfínteres precapilares que contr olan el número de capilares abiertos y determinan el área con que se dispone en cada momento para la difusión. El transporte pasi vo de O2 desde la sa ngre hasta el interio r celular y del CO2 en sentido opuesto, depende del gradiente de presión, respectivo, para cada gas. El recorrido de las sustancias desde la luz capilar hasta el interior de las células comprende el paso a través de la pared de los vasos y del líquido intersticial hasta rebasar la membrana celular por diferentes vías y formas de trasporte. El recorrido en sentido contrario, desde las células hasta el interior del capilar, lo realizan las sustancias que son productos del metabolismo. Se plantea que la filtración contribuye poco al intercambio de nutrientes y productos de desecho, consiste en el paso de líquido a través de los poros de la membrana del capilar, desde el interior, hacia el líquido intersticial y en sentido inverso, en dependencia de la forma en que actúa la presión resultante en cada porción del vaso. Este fenómeno permite mantener el equilibrio entre el volumen del líquido intravascular y el intersticial. La presión resultante o efectiva de filtración está determinada, en gran medida, por l a presión sanguíne a en cada porción del capila r y por tanto la cantidad de líqui do filtrado dependerá mucho de los efectos vasomotores que regul an las resistencias precapilar y postcapilar. El á rea de la superficie filtrante, al igual que la difusora, está determinada por la acción de los esfínteres precapilares. La estructura, dimensión y densidad de distribución 102 de los capilares difiere de un tejido a otro y atendiendo al grado de continuidad de su capa endotelial se han agrupado en tres tipos: Capilares continuos Capilares discontinuos Capilares fenestrados. En los ca pi l a r es conti nuo s encontramos una membrana basal completa, los límites celulares se solapan unos con otros y se producen uniones herméticas que funcionalmente no llegan a sellar la hendidura entre las células y permiten el paso de pequeñas moléculas imprescindibles para el metabolismo de los tejidos. Están presentes en la red vascular del sistema nervioso central, en la musculatura lisa y estriada, en pulmones, tejido adiposo y otros. En sus células endoteliales existen numerosas vesículas, a las cuales se ha atribuido la función de participar en el transporte de macromoléculas, desde el plasma hasta el líquido intersticial. En los capi la r es di scontinuos los bordes de las células adyacentes no llegan a contactar, y la membrana basal es incompleta o está ausente. Están localizados en el hígado, bazo y médula ósea. Dado el mayor tamaño de las hendiduras entre una y otra célula la filtración y el paso por la pared vascular de las macromoléculas y partículas de mayor volumen se producen con gran facilidad. Constituyen estos vasos los más permeables de todos los tipos de capilares. Por esta causa el volumen de linfa por ellos filtrados y el contenido en proteínas de la linfa hepática son muy elevados. En los capi l ar e s fe ne str a dos las células endoteliales son más delgadas y están perforadas por pequeñas ventanas, fenestrae o poros, a través de los cuales se produce una rápida difusión de agua y de solutos; por sus paredes pasan más rápidamente las macromoléculas que en los capilares continuos. Están presentes en riñones, páncreas, glándulas salivales, vesícula biliar, membrana sinovial, glándulas endocrinas y otros tejidos. Como puede apreciarse las formas y vías a través de las cuales las sustancias pasan por la pared capilar comprenden: Difusión directa a través de las membranas y citoplasma de las células endoteliales. Transferencia por vesículas (fenómeno conocido como citopempsis). Transporte por hendiduras intracelulares (poros, ventanas o fenestrae). Transporte por los espacios o hendiduras entre una célula y otra. Una parte considerable del intercambio de sustancias entre la sangre y otros tejidos se produce por difusión. Por los poros difunden libremente electrólitos, glucosa, urea y agua, lo cual tiene lugar a gran velocidad. Se plantea que la 103 glucosa, urea, cloruro sódico y agua difunden a través de la membrana capilar con una velocidad 10 a 80 veces superior a la velocidad con que circulan y por esta causa se alcanza el equilibrio para estas sustancias entre la sangre del extremo venoso del capilar y el líquido intersticial. El proceso de filtración es el fenómeno mediante el cual el agua y los cristaloides (sales inorgánicas) de una solución coloidal se separan de las macromoléculas. En fisiología se reserva este término para indicar la separación del agua y los cristaloides plasmáticos de los elementos formes de la sangre y de las macromoléculas, en el extremo arterial del capilar. A la filtración que tiene lugar en sentido inverso, en el extremo venoso, se le denomina reabsorción. Debe tenerse en cuenta que esto es un fenómeno pasivo producido por un gradiente de presión y en el extremo arterial del capilar la presión resultante (efectiva) dirige el flujo neto hacia el exterior y en el venoso lo hace en sentido contrario. De esta manera puede plantearse que la intensidad y el sentido en que se produce la filtración varía a lo largo del capilar. En el extremo arterial se produce filtración hacia el líquido intersticial y en el extremo venoso tiene lugar en sentido opuesto (reabsorción). Como se puede apreciar en la Figura 3.17 existe un gradiente de presión a lo largo del eje longitudinal del capilar, con la presión más alta en el extremo arterial, la presión osmótica de las proteínas plasmáticas a todo lo largo del capilar se mantiene constante. En el capilar intervienen distintas presiones, dentro de las cuales hay tres que actúan hacia fuera y por lo tanto están en favor del filtrado: presión sanguínea, presión coloidosmótica tisular o del líquido intersticial, presión negativa del líquido intersticial, y una hacia dentro que se opone a la filtración: Presión coloidosmótica del plasma El sentido de la presión efectiva será el resultado de la suma algebraica de todas estas presiones en cada porción del capilar; por mediciones realizadas se han obtenido los datos siguientes: Extremo arterial 1. Presión sanguínea + 25 2. Presión coloidosmótica tisular + 4,5 mm Hg 3. Presión coloidosmótica del plasma – 28 4. Presión hidrostática tisular + 7 mm Hg ____________ Presión de filtración mm Hg mm Hg + 8,5 mm Hg 104 Extremo venoso 1. 2. 3. 4. Presión sanguínea Presión coloidosmótica tisular Presión coloidosmótica del plasma Presión hidrostática tisular Presión de reabsorción + 9 mm Hg + 4,5 mm Hg – 28 mm Hg + 7 mm Hg _______________ – 7,5 mm Hg La presión efectiva es negativa estando en favor del capilar, entonces se produce la reabsorción. Como puede observarse el volumen de filtración es superior al volumen de reabsorción; entre el volumen filtrado y el absorbido, en los diferentes tejidos, siempre la filtración es mayor que la reabsorción, por lo que la tendencia es hacia el encharcamiento tisular o aumento del volumen del líquido intersticial que atenta contra uno de los indicadores de la constancia del medio interno, situación que no puede permitirse, de ahí una de las funciones de extraordinario valor del sistema linfático. El equilibrio de Starling para el intercambio capilar plantea que el volumen filtrado es igual al volumen reabsorbido más el que se elimina por la vía del capilar linfático, evitándose de esta forma que se incremente el volumen y la presión del líquido intersticial; esto significa que el líquido filtrado en los extremos arteriales de los capilares se reincorpora de nuevo a la sangre por dos vías, por el extremo venoso y por el sistema linfático. F i gu r a 3.17. Presiones que participan en la filtración y reabsorción capilar. 105 SISTEMA LINFÁTICO En los mamíferos la parte del filtrado capilar neto, que constituye la linfa, retorna al sistema vascular sanguíneo por el sistema linfático. La linfa es un líquido de poca viscosidad, incoloro, claro, que posee una densidad inferior a la del plasma (1, 015 ) determinado por tener una inferior concentración de proteínas plasmáticas, contiene glucosa, sustancias inorgánicas, hormonas, enzimas, vitaminas, gases, proteínas y sustancias nitrogenadas no proteicas. Su composición varía en dependencia del tejido donde se produce y de la actividad de estos, así como del tipo de alimentos ingeridos y grado de actividad de los órganos digestivos. Existen órganos como el hígado donde el volumen del flujo linfático es considerablemente alto, también se conoce que cuando la dieta es rica en grasa la linfa intestinal tiene una apariencia lechosa, por el alto contenido de este compuesto en ella. El paso de proteínas hacia el líquido intersticial posibilita el aporte de anticuerpos para combatir las infecciones, facilita el transporte de fármacos y otras sustancias hacia las células y es esencial para una adecuada nutrición celular. La composición proteica de la linfa es similar a la del plasma, pero la concentración es inferior. En estudios comparativos, con el suero sanguíneo, se ha reportado que el contenido de proteínas de este fluctúa de 5 a 7,8 g %, mientras el de la linfa ha sido de 1,9 a 3,7 g %. Particularmente elevado es el contenido de proteínas del flujo linfático del hígado en perros, comparado con el del suero sanguíneo, que ha resultado ser de 6,34 y 5,32 g %, respectivamente. O sea, el contenido de proteína de la linfa procedente de los linfáticos hepáticos, en relación con la del suero sanguíneo, es en este caso de un 84 %. En cuanto a otros componentes la linfa muestra concentraciones más altas de cloruro y bicarbonato que el suero. Aunque a menudo está incluida como una parte del líquido tisular no es idéntica a él y es más preciso considerarla como una mezcla de filtrado capilar y de líquido tisular que ha sido incorporada al sistema linfático. La linfa puede contener solo algunos glóbulos rojos, sin embargo, en ella son abundantes los linfocitos. Los leucocitos neutrófilos no se encuentran normalmente, pero pueden estar en cantidades elevadas durante las infecciones. No contiene plaquetas pero sí fibrinógeno y protrombina, por lo que coagula lentamente. El sistema linfático se inicia en los tejidos con capilares linfáticos ciegos, que poseen una estructura similar a la de los capilares sanguíneos, pero tienen un tamaño mayor. Su membrana es más porosa y permeable a las diferentes sustancias. Los capilares linfáticos convergen en dirección al sistema venoso y forman vasos de mayor calibre, a medida que se aproximan 106 a su desembocadura en el sistema de la circulación sanguínea. Todos los vasos linfáticos vierten su contenido en el conducto torácico o en el conducto linfático derecho, los cuales terminan en el sistema venoso anterior al corazón. El conducto torácico recolecta la linfa procedente del lado derecho de la cabeza y cuello, del miembro anterior derecho y del lado derecho del tórax. La estructura de los grandes vasos linfáticos es similar a la de las venas, pero sus paredes son más delgadas. La densidad de los capilares linfáticos en un tejido no es, necesariamente, paralela a la de los capilares sanguíneos. La médula ósea y el encéfalo no poseen vasos linfáticos. En los pulmones los capilares linfáticos no se extienden hasta los alveolos, sino que terminan en las aberturas alveolares. También se han descrito para el hígado y el bazo variaciones en la distribución de los capilares linfáticos. Al tratarse el capilar linfático de un conducto que se inicia por un extremo ciego, la entrada de líquido, cristaloides y coloides en su interior se ha explicado por la existencia de una presión de filtración efectiva, o sea, por la presencia de una presión intersticial hidrostática superior a la presión interna del vaso linfático. Por otra parte, las paredes de estos vasos son mucho más permeables a las moléculas pequeñas y a las macromoléculas que las de los capilares sanguíneos, por lo que a través de ellas se producirá la difusión con gran facilidad. Hay otros factores que influyen sobre estos eventos como son: los cambios en la presión externa a los vasos, dados por contracciones de los músculos y pulsaciones de las arterias que comprimen el contenido linfático, y una parte la dirigen en el sentido de los segmentos subsiguientes del sistema linfático, que es retenido por la presencia de válvulas, y la otra origina una filtración retrógrada hacia los espacios intersticiales; este provoca un incremento de la concentración proteica de la linfa, pues el líquido filtrado contendrá menos proteínas que el retenido dentro de la luz del vaso linfático. En el momento de la relajación muscular el líquido intersticial y las sustancias disueltas en él difunden de nuevo hacia el capilar linfático. El sistema linfático desempeña una función principal en el mantenimiento de la presión coloidosmótica normal del plasma sanguíneo y del líquido intersticial, pues solo a través de él, es posible la reincorporación a la circulación sanguínea de las proteínas plasmáticas, las cuales se plantea escapan del sistema vascular sanguíneo, en una proporción de 50 a 100 % en el proceso de filtración capilar producido en 24 horas. Por el sistema linfático se transportan hacia la sangre, también, ácidos grasos de cadena larga y vitamina K absorbidos del intestino. En general por la linfa se recolectan, de los espacios tisulares, aquellos materiales que no se reincorporan a los 107 capilares sanguíneos. Las macromoléculas como las proteínas y los lípidos no pueden entrar en los capilares sanguíneos, pero penetran en las paredes de los capilares linfáticos que son mucho más permeables. En el trayecto del sistema linfático se encuentran ganglios cuyas funciones son la producción de linfocitos, que se añaden a la linfa cuando pasa a través de ellos y retienen materiales extraños, los cuales destruyen a través de la actividad fagocítica de las células reticuloendoteliales. Actúan así como filtros a los cuales se le atribuye una alta eficacia en los procesos infecciosos o en otros tipos de agresiones externas. En las aves acuáticas existen pocos ganglios linfáticos y en las aves gallináceas y palomas están ausentes, en su lugar, aparecen en la médula ósea numerosos nódulos de tejido linfoide. En la gallina la producción de linfocitos tiene lugar en varios órganos y tejidos, tales como timo, Bolsa de Fabricio, pared intestinal, bazo y otros. El flujo unidireccional de la linfa, en el sentido de confluir con el sistema venoso, está determinado por los factores siguientes: Diferencia de presión entre los dos extremos del sistema linfático, con valores más bajos en la desembocadura de este a nivel de las venas (vis a tergo). Efecto de las contracciones musculares esqueléticas, presencia de válvulas en los vasos linfáticos, que impiden el flujo retrógrado y de fibras musculares lisas en las paredes linfáticas. La gravedad y la mecánica ventilatoria. Al primer factor, además de que la presión en los capilares linfáticos es mayor que en la desembocadura de los grandes conductos en el sistema venoso, contribuye la acción aspiradora del tórax durante la inspiración. El movimiento hacia atrás del diafragma, durante la inspiración, aumenta la presión intrabdominal y disminuye la torácica, impulsando así el contenido de los linfáticos abdominales hacia los linfáticos torácicos. Como los vasos linfáticos tienen paredes muy delgadas, al ejercerse sobre ellos pequeñas presiones, a consecuencia de la contracción de los músculos esqueléticos, sus paredes son fácilmente comprimidas y la linfa será forzada a dirigirse hacia el sistema venoso, ya que el flujo retrógrado es evitado por la presencia de válvulas en los vasos, además la presencia de fibras musculares lisas en las paredes vasculares pulsan el movimiento de la linfa en sentido de circulación. El volumen de líquido filtrado está relacionado con el grado de actividad de los tejidos, cuanto mayor actividad metabólica tenga, mayor será este volumen, esto obedece a que aumenta el número de capilares portadores de 108 sangre y por tanto la superficie de filtración. La vasodilatación producida en estos casos conduce al incremento de presión en el extremo arterial del capilar y con ello aumenta la presión de filtración efectiva. Si junto a esto tiene lugar una disminución en la presión coloidosmótica del plasma, por trastornos nutricionales u otras causas, el aumento de la presión de filtración efectiva y el volumen de filtración neta serán aún mayores. Bajo tales condiciones se ve favorecido el incremento del flujo linfático, ya que normalmente, cuando se incrementa la actividad metabólica de un órgano o tejido, el movimiento de los músculos, la presión hidrostática tisular y la pulsación de las arteriolas se incrementan y los movimientos respiratorios se hacen más frecuentes e intensos. Cuando se rompe el equilibrio de Starling o balance entre el volumen de líquido filtrado y el evacuado de los tejidos, sobreviene el e de ma . Hemos señalado antes que todo el líquido filtrado se reincorpora a la circulación sanguínea por dos vías: reabsorción hacia los capilares sanguíneos o hacia los linfáticos. Sin embargo, cuando se producen variaciones en los factores que determinan los valores de la presión efectiva de filtración y de la reabsorción, en el extremo venoso del capilar y a nivel de los vasos linfáticos, por obstrucción de estos últimos, por aumento de la presión y de la permeabilidad capilar, además por una disminución en la concentración de las proteínas plasmáticas, puede originarse el edema. Aunque el término edema se refiere, frecuentemente, a la retención de líquido intersticial, este pue de compre nder, ta mbién, el incr emento de l vo lume n de líquido intracelular o ambos. La hipoproteinemia conduce a una disminución de la presión coloidosmótica del plasma, que es la presión que se opone al escape de líquido desde los capilares, por lo que aumenta la filtración en el extremo arterial y disminuye la reabsorción en el extremo venoso. De modo que si esta hipoproteinemia es muy marcada se produce edema. Sus causas están asociadas a dietas insuficientes en proteínas, el parasitismo, la deficiencia pancreática y la diarrea crónica entre otros factores. Capítulo 4 SISTEMA RESPIRATORIO INTRODUCCIÓN La respiración comprende el conjunto de procesos físico-químicos mediante los cuales el organismo animal, de forma secuente y compleja, satisface las necesidades de oxígeno (O2 ) pa ra la o xidación de las sustancias alimentarias, a nivel celular, al tiempo que garantiza la eliminación del bióxido de carbono (CO2 ) resultante de esta actividad metabólica oxidativa. En los vertebrados superiores el soporte energético para la vida se debe a la oxidación de los compuestos energéticos de los alimentos o de las propias reservas que se oxidan a nivel celular, por la presencia del oxígeno. El intercambio gaseoso que se establece entre el animal y el medio ambiente es la resultante de un proceso complejo que garantiza las concentraciones y presiones parciales adecuadas de los gases respiratorios en los líquidos y tejidos corporales como condición indispensable para el mantenimiento de la vida. Los compuestos químicos energéticos básicos son los glúcidos y lípidos, mientras que la degradación aeróbica de ellos es la vía universalmente adoptada por su mayor rendimiento energético. El proceso respiratorio en los animales superiores, mamíferos y aves, incluyendo al hombre, se divide en cinco etapas básicas: (Ver Fig. 4.1.). Intercambio gaseoso entre el animal y el medio (venti l ació n pul monar ). Intercambio gase oso entre los pulmo nes y la sangre (r e s p i r a c i ó n ex te rna). Tra nspo r te de lo s gases respiratorios por la sangre. Intercambio gaseoso entre la sangre y los tejidos (r esp ir a ci ó n i nte r na). Consumo del 02 con p roducción de CO2 por las célul as (r e sp i r a ci ó n celular). 110 F i gu r a 4.1. Etapasdel proceso respiratorio. La fisiología del sistema respiratorio se corresponde con el estudio de las cuatro primeras etapas al desarrollar las dos primeras, explicando la ventilación pulmonar y la íntima relación de los pulmones con el sistema cardiovascular, lo que propicia el proceso de la respiración externa (oxigenación de la sangre o hematosis), asegurándose con la primera, mediante el proceso de la inspiración, la entrada de los volúmenes adecuados de aire atmosférico con su presión parcial fresca de O2 , el intercambio gaseoso a nivel pulmón-sangre (respiración externa), y la consiguiente oxigenación de la sangre al tiempo que se elimina el bióxido de carbono (CO2 ) para su expulsión del cuerpo al medio ambiente a través de la espiración. La tercera etapa, responsabilidad del sistema cardiovascular, explica la forma en que se transportan por la sangre los gases respiratorios hacia y desde los tejidos, mientras que la cuarta etapa contempla el intercambio entre la sangre y los tejidos (respiración interna), satisfaciendo las necesidades respiratorias tisulares, al asegurar la constancia de las condiciones del medio interno. La quinta etapa, respiración celular, explicada en la disciplina Bioquímica, al desarrollar el proceso metabólico de vida. La intensidad del intercambio de los gases respiratorios depende del nivel de intensidad metabólica, sien- 111 do capaz de incrementarse hasta 30 veces durante el ejercicio extenuante en relación con el estado de reposo. Otr as funciones, no menos importa ntes del sistema respiratorio, se corresponden con su participación en: el me ca ni smo te rmo r r egul a do r, mediante el jadeo, forma de vital importancia para las especies que no presentan o presentan poco desarrollo de las glándulas sudoríparas, como caninos, felinos, conejos, rumiantes y aves, por lo que este mecanismo disipador de calor, como respuesta ante temperaturas ambientales elevadas, se co nstituye e n una actividad fundamental para la r egulación de la temperatura corporal; la emi sión de l os so nidos par a la comunicación o ral o fo né ti ca en conjunto con los sistemas articulador y resonante durante la fase de espiración; el se nti do de l o l fa to por la presencia, en la mucosa nasal, de los receptores para la captación de las sustancias olorosas en el aire inspirado que permiten la olfación de las sustancias estimutantes relacionadas, fundamentalmente, con la conducta alimentaria, defensiva, social y reproductiva; el mecanismo de coagula ción de la sangr e al producir elementos coagulantes como tromboplastina y heparina; el si ste ma de contr ol del e sta do á cido - bá si co , al controlar la presión parcial de CO2 e influir en la formación y concentración de H+ en los líquidos corporales; el si stema de defensa cor po ra l al eliminar agentes infecciosos inhalados que penetran al organismo con el aire inspirado, gracias a la presencia de tejido linfoide, leucocitos y la secreción de mucus con actividad antimicrobiana, por contener inmunoglobulinas (IgA) y otras sustancias nocivas como polvos y gases; realizar ciertas a cci o ne s me ta bó l i ca s relacionadas con el metabolismo hidromineral y lipídico, así como de sustancias exógenas; como órgano de depósito de sangr e, al poseer un sistema vascular abundantemente desarrollado y ser una causa del me ca ni smo de ci rcul ació n de la sangr e, al facilitar el retorno venoso por los cambios de presión que se crean en la caja torácica durante el proceso de la ventilación pulmonar. CONSIDERACIONES ANÁTOMO-FUNCIONALES El sistema respiratorio en los mamíferos está constituido por las ví a s de conducci ón de l ai re o vías aeríferas, la p or ci ón r esp ir ator ia o pulmones propiamente dicho, lugar donde se desarrolla el intercambio gaseoso con la sangre y el co nj unto e structural mo to r e squel éti co que asegura el proceso de la ventilación pulmonar. El sistema de las vías aéreas desempeña tres importantes funciones: conducción, que permite la entrada y salida del aire de los pulmones, termorregulación-higrometría, que garantiza que el aire inspirado alcance la temperatura de núcleo y la humedad relativa adecuadas 112 para el intercambio gaseoso y defensa o protección contra impurezas y microorganismos que penetran al sistema durante la inspiración. El sistema conductor de aire, desde el punto de vista morfológico es un sistema ampliamente divergente para la penetración del aire atmosférico, con presión adecuada de O2 , al tiempo que es ampliamente convergente para la salida del aire con presión de CO2 aumentada. VÍAS DE CONDUCCIÓN DEL AIRE Y PULMO NES Las vías de conducción del aire, estructuras tubulares por las que pasa este, están constituidas por fosas nasales, faringe, laringe, tráquea y bronquios, no obstante es interesante señalar que, aunque no se considera una vía respiratoria, la cavidad bucal sí permite el intercambio gaseoso durante la ventilación pulmonar e incluso se comporta como vía primaria en caso de obstrucción de las fosas nasales. Exceptuando el segmento faríngeo-traqueal y los primeros centímetros del árbol bronquial, el resto del sistema conductor se encuentra en posición intrapulmonar y descansan dentro de una hoja de tejido conectivo laxo que es el manojo broncovascular que, además, contiene a los principales vasos sanguíneos, linfáticos y nervios. Por sus funciones, las vías aéreas se pueden clasificar en tres tipos: de conducci ón desde las fosas nasales hasta los bronquiolos respiratorios, de tra nsi ci ón que son los bronquiolos respiratorios y r e spi r a to ri a s que incluyen los conductos y sacos alveolares. Las fo sa s na sa le s comienzan el acondicionamiento térmico del aire inspirado al calentarlo o enfriarlo, según la temperatura ambiental, al tiempo que inicia el incremento del grado de la humedad relativa, principalmente, a nivel de las superficies de los cornetes y el tabique medio. En su penetración al sistema durante la inspiración, el aire es filtrado por los pelos nasales (que suprimen partículas voluminosas) y por la denominada precipitación turbulenta, debido a que los cornetes y el tabique medio se disponen a manera de aspas obstructivas en las que, al chocar el aire y desviarse, cambio de dirección, hacen que las partículas suspendidas en él, al tener mayor masa, no puedan cambiar su curso tan rápidamente, chocando contra la mucosa, por lo que se precipitan y adhieren al mucus aquí elaborado. Toda la parte interna o mucosa de los conductos respiratorios está cubierta por glándulas mucosas y células caliciformes productoras de mucus, así como por células ciliadas con orientación de su movimiento, según la parte de la vía, hacia la faringe; la presencia de este sistema secretor-transportador constituye una barrera protectora frente a sustancias o partículas extrañas que penetren en el aire inspirado. El mucus, donde están atrapadas las 113 partículas, es transportado por el sistema ciliar local con movimientos coordinados, siempre hacia la faringe, en sentido oral-aboral para el segmento terminal nasal o aboral-oral para el segmento tráqueo-bronquial es, generalmente, deglutido por el sistema digestivo. Las glándulas mucosas y las células caliciformes también participan en el mantenimiento de la humedad de la superficie de las fosas, evitando la resequedad de la misma por el aire inspirado al tiempo que lo humedecen. En la mucosa de las fosas nasales se localizan receptores mecánicos y dolorosos (algiógenos) que al ser estimulados ante irritaciones de la mucosa, desencadenan el reflejo del estornudo, reflejo nervioso protector del sistema coordinado a nivel de la médula oblonga o bulbo. En la mucosa nasal se ubican, además, receptores térmicos y se localizan, en la mucosa olfatoria, los receptores del olfato. La fa r inge es una vía común para los sistemas respiratorio y digestivo. Desarrolla el papel general asignado a las vías de conducción del aire, al tiempo que incrementa el papel defensivo en función de la presencia de un gran acúmulo de tejido linforreticular que conforma el anillo faríngeo-linfático de Waldeyer que incluye las amígdalas o tonsilas. Esta vía común garantiza la posibilidad de respirar por la boca ante dificultades obstructivas de la vía nasal. La l ar i nge se conceptúa como una estructura compleja que participa no solo en la conducción del aire sino también en la protección del sistema, al presentar el cartílago de la glotis que se cierra durante la deglución de alimentos sólidos o líquidos por el sistema digestivo, evitando el paso de estos hacia las vías respiratorias al tiempo que participa activamente en la fonación para la comunicación animal. En el hombre se encuentra adaptada para funcionar como un vibrador, en donde las cuerdas vocales se constituyen en la estructura vibradora. Las cuerdas vocales son pliegues de la mucosa a lo largo de sus caras laterales, que se mueven y estiran por la acción de un conjunto complejo de músculos estriados o voluntarios específicos, controlados por la corteza cerebral durante la comunicación oral o fonética. La fonación o emisión comunicativa voluntaria del sonido se lleva a cabo mediante la vibración de las cuerdas vocales durante la fase espiratoria de la ventilación pulmonar, mientras que la articulación de la palabra se realiza con los labios, lengua, paladar blando, musculatura de la cara y el sistema de resonancia. Definida como un tubo fibromuscular, la tr á que a está constituida por un sistema de anillos cartilaginosos en sus caras ventrolaterales que conforman un sistema cartilaginoso incompleto y musculatura lisa en su cara dorsal, lo que determina que la modificación de su luz sea despreciable, de manera que siempre se mantiene abierta, es decir, es una vía preferencial 114 de conducción del aire hacia y desde los pulmones. La mucosa traqueal contiene células ciliadas, caliciformes y endocrinas. Las células ciliadas presentan sus cilios en dirección opuesta al aire inspirado, de forma tal que el mucus traqueal, que contiene atrapadas partículas extrañas pequeñas, es transportado hacia la faringe a una velocidad de un centímetro por minuto para que sea deglutido y con ello se coopera en la limpieza del sistema respiratorio. (Ver Fig. 4.2.). F i gu r a 4.2. Sistema de conducción aéreo. Las células caliciformes secretan un mucus rico en ácido hialurónico y siálico que interviene en el humedecimiento del epitelio y crea condiciones para la adherencia de partículas pequeñas extrañas que penetraron con el aire inspirado. El mucus contiene también inmunoglobulinas, principalmente IgA monómera, que intervienen en el mecanismo defensivo inmunológico protector del sistema, al atacar a microorganismos que penetran con el aire atmosférico. La irritación mecánica y química de la mucosa traqueal y bronquial es el estímulo desencadenante de un reflejo prácticamente esencial para la vida por su importante papel defensivo, el reflejo de la tos, mediante el cual las vías respiratorias posteriores a la faringe pueden desembarazarse de materias extrañas, manteniendo limpia la luz del sistema conductor aéreo. Al igual que el estornudo, la tos es un reflejo nervioso controlado a nivel de la médula oblonga o bulbo. En ambos casos, la respuesta se instaura a partir 115 de una inspiración forzada sostenida, seguida de una espiración forzada con la glotis cerrada que en un determinado momento se abre, permitiendo la salida, de una manera brusca, del aire espirado que rápidamente es expulsado al exterior. En el estornudo el aire bruscamente espirado se dirige principalmente, a través de las fosas nasales hacia el exterior, mientras que en la tos abandona el sistema totalmente por la cavidad bucal. En el mecanismo reflejo de la tos, la secreción mucosa del sistema traqueobronquial también alcanza la faringe con el objetivo de ser deglutido como ocurre en todos los mamíferos, incluyendo al hombre; no obstante este último dispondrá, además, del mecanismo consciente de la expectoración para el cual nos educan desde la infancia, es decir, nos enseñan a “toser y escupir” por lo que somos los únicos animales que eliminamos mucus directa y conscientemente por la boca, así como somos los únicos que eliminamos de manera consciente mucus por las fosas nasales al exterior, en función del mecanismo aprendido de «soplarse la nariz» mediante el auxilio de las manos o el pañuelo; los niños degluten el mucus nasal como cualquier animal y no lo expulsan por la boca. La tráquea se ramifica en dos br o nqui o s primitivos, derecho e izquierdo, para penetrar en cada uno de los pulmones, a partir de aquí comienza un amplio sistema de dicotomización bronquial, al ramificarse repetidas veces cada uno en bronquios de menor diámetro y longitud hasta conformar el sistema de los br onqui o lo s, que a su vez se ramifican pasando por varios tipos: lobulares, segmentarios, terminales y respiratorios. Se plantea que el sistema de dicotomía del árbol bronquial en la zona de conducción alcanza hasta 16 generaciones o divisiones y 23 divisiones hasta los alveolos. Los grandes bronquios presentan una estructura bastante parecida a la tráquea, ya que poseen un sistema de cartílagos semicirculares, que a medida que penetran en los pulmones son reemplazados por placas cartilaginosas irregulares que rodean las paredes, dándole la forma cilíndrica a los bronquiolos intrapulmonares, lo cual ayuda a sostener las vías respiratoria s; a medi da que se avanza por el sistema bronquial , las pla cas cartilaginosas se van reduciendo alrededor de las vías respiratorias para ser reemplazadas por una capa de musculatura lisa que se dispone en forma circular, lo que permite el control en la variación del diámetro de la luz bronquial. Es a partir de los bronquiolos que desaparecen las placas cartilaginosas, al tiempo que la capa muscular circular disminuye su calibre a medida que avanza el sistema de los bronquiolos para irse entremezclando con fibras elásticas longitudinales que facilitan la distensión durante la inspiración y el retorno al diámetro normal durante la espiración; ambos tipos de fibras desaparecen a nivel de los conductos alveolares. La contracción de las fibras musculares lisas, que reduce la luz del sistema tubular 116 conductor, se constituye en un mecanismo defensivo que protege a los alveolos contra la penetración de gases tóxicos, aerosoles, pequeñas partículas, aunque también pueden contraerse en situaciones específicas como ocurre con el asma bronquial. En la mucosa de los grandes y medianos bronquios se localizan, además, folículos linfáticos con papel defensivo, células secretoras de enzimas específicas, desintegradoras del exceso de surfactante, indispensable para la distensión alveolar que permite el intercambio gaseoso a nivel alveolar, células con limbo que se comportan como quimiorreceptores y células caliciformes elaboradoras del mucus con efecto bactericida y bacteriostático. La denominada r esp ir a ci ó n co la ter a l se relaciona con el movimiento del aire entre regiones adyacentes del pulmón por vías diferentes a las del árbol traqueobronquial. Este tipo de movimiento del aire en contigüidad, y no en continuidad, que se realiza probablemente a través de bronquiolos respiratorios anastomosantes, está extendido en el perro, en menor grado en caballos y ovejas y está ausente en cerdos y bovinos, debido a que en estos existe una separación completa de los lóbulos pulmonares secundarios por tabiques de tejido conectivo. Este arreglo morfológico explica por qué obstrucciones experimentales de las vías respiratorias posteriores son más serias en los cerdos que en los perros. Los p ul mo ne s son los órganos de ventilación de los vertebrados en donde la renovación del aire atmosférico se lleva a cabo de una forma activa mediante procesos de flujo (inspiración) y reflujo (espiración). Los pulmones son dos órganos separados por el mediastino, por lo que en realidad son dos cámaras independientes, el pulmón derecho (tres lóbulos) y el pulmón izquierdo (dos lóbulos) en función de la ubicación del corazón. Es a nivel de la superficie interna de los pulmones donde se alcanza la mayor eficiencia en el intercambio gaseoso. A los efectos evolutivos se describe que los pulmones evolucionaron a partir de la vejiga natatoria, con fines respiratorios, de los peces dipnoos como respuesta adaptativa de vida ante las adversas condiciones ambientales de las aguas en el período devónico; en estos peces también se inicia la evolución del sistema circulatorio hacia el circuito pulmonar, es decir, la circulación menor. Hoy en día este tipo de evolución tiene su representación en diversas especies de peces como las clarias de aguas tropicales. El tamaño de los pulmones está estrechamente relacionado con la talla del cuerpo de la especie animal. En los pulmones se distinguen tres zonas básicas: la zona de conducción (bronquios y bronquiolos), la zona intermedia de transición (bronquiolos respiratorios) y la zona respiratoria (alveolos respiratorios) que conforman el 10 %, 30 % y 60 % respectivamente, del volumen total pulmonar; en la zona respiratoria se establece 117 la denominada membrana respiratoria, formada por la intimidad de contacto entre las células alveolares y las células endoteliales de los capilares de la circulación menor para desarrollar el intercambio gaseoso de la respiración externa. La resistencia de las vías aéreas al flujo de aire se corresponde con la resistencia friccional entre las moléculas del aire y las células de las paredes de las vías y en menor cuantía con el “agarre viscoso” de los tejidos. En condiciones fisiológicas esta resistencia es de poco valor, aunque en cuadros patológicos que afectan las vías o la caja torácica, la resistencia puede incrementarse considerablemente, dificultando el proceso de la ventilación pulmonar. Se calcula que de la resistencia total que presenta el sistema conductor al flujo de aire, el 80 % le corresponde a las vías aéreas, valor del que el 50 % se corresponde con la resistencia del segmento naso-laríngeo, y solo un 20 % a los pulmones. En su avance por el sistema conductor, el aire genera diferentes tipos de flujos: tur bule nto , que acontece donde la velocidad de tránsito y el diámetro del tubo son grandes, tal como ocurre en la tráquea, l ami nar , observado a nivel de los bronquios producto de que la lenta velocidad de tránsito por este segmento crea corrientes de aire paralelas, y tr a nsi ci o na l , que se produce en cualquier tubo donde exista una bifurcación y por lo tanto se genera a lo largo del sistema respiratorio cada vez que se produce una dicotomización en las vías aéreas. EL TÓRAX Y SU CONJUNTO ESTRUCTURAL MO TOR El tórax es la cavidad que sustenta la funci ón respira toria, al ubicarse en ella los pulmones y parte del sistema de conducción del aire, a demás aquí se encuentra el corazón. Los límites anatómicos del tórax lo constituyen la caja torá cica con sus estructuras duras (huesos) y bandas (musculatura e squelética). La cavidad torá cica no presenta comunicació n con el exter ior al tie mpo que e stá separa da de la cavidad a bdominal por el diafr agma, músculo inspi rador por excelencia . Los pul mones son sacos membra nosos y elásticos, que siguen a la pared torácica en su de splazamiento por lo que sencillamente se dilatan y retraen, mientras que le corresponde al sistema muscular esqueléti co y a la propiedad de elasti cidad pulmonar ser las responsables de la actividad motora del sistema respiratorio, es decir, de la ventilación pul monar. Es incorrecto emplear las palabras contracción y relajación de los pulmones, ya que como se ha explicado, los mismos care cen de fi bras musculares para desarrol lar movimi entos propios. Por su tama ño, los pulmones son mucho más pe queños que la cavidad torácica. (Ver Fig. 4.3.). 118 F i gu r a 4.3. Soporte morfológico del sistema respiratorio. Los pulmones se encuentran recubiertos por la pleura, membrana serosa de revestimiento que se dispone a manera de un saco perfectamente cerrado constituido por dos hojas, una adosada íntimamente a los pulmones, la pleura visceral, cuyas fibras colágenas y elásticas se proyectan hacia el tejido intersticial pulmonar y otra, la pleura parietal, con una menor capacidad elástica, que tapiza la cara interna de la pared torácica, los órganos mediastínicos y el diafragma. Entre las dos pleuras existe una cavidad virtual, la cavidad pleural, prácticamente cerrada con una presión negativa en su interior en relación con la presión atmosférica, la presión intrapleural, por lo que ambas pleuras están en íntimo contacto entre sí, al atraerse mutuamente, al tiempo que se deslizan una sobre otra durante la ventilación pulmonar, debido a la presencia de una delgada capa de líquido que las humedece y lubrica, permitiéndoles la adecuada cohesión de atracción, como si se unieran dos placas de vidrio húmedas, que resbalan, pero no se separan. La presión negativa intrapleural se establece debido a tres causas fundamentales: 1) al nacimiento, el aumento del volumen de la cavidad torácica como resultado del cese de la presión del líquido amniótico sobre la pared abdominal, hace que las vísceras abdominales desciendan, por lo que disminuye la presión sobre el diafragma que al retraerse ligeramente hacia sus puntos de inserción arrastra a la pleura parietal y esta a la visceral, creando el vacío intrapleural, 2) el crecimiento más rápido de la caja torácica que de los pulmones en el recién nacido, lo que somete al tejido pulmonar a un efecto de distensión continuo y 3) la elevada propiedad de absorción y 119 drenaje linfático de las pleuras que mantiene constante el volumen del líquido intrapleural, drenando el exceso. El sistema pleural es decisivo para la expansión y retracción de los pulmones durante la mecánica respiratoria. Desde el punto de vista morfológico, la cavidad torácica presenta límites duros y blandos. Los límites duros lo constituyen la base ósea de la región, por lo que en posición dorsal o posterior están las vértebras torácicas, en posición lateral las costillas que se articulan dorsalmente a la columna vertebral y ventralmente al esternón y en posición ventral o anterior el esternón. Los límites blandos, que se corresponden con los músculos esqueléticos que recubren al sistema de sostén óseo, son: por delante la musculatura del cuello y pecho, donde se ubican los músculos esternocleidomastoideos, serratos y escalenos, por los lados los músculos intercostales externos e internos, intercartilaginosos y transversal de las costillas, por detrás el diafragma y por encima la musculatura vertebral. Por lo antes expresado en la caja torácica morfológicamente se relacionan, en perfecta armonía funcional, los órganos activos, músculos y los órganos pasivos (huesos, cartílagos, ligamento s, a rti cula ciones, tendone s) del movi miento, de mane ra que la inter acción entre el los de ter mina y ase gur a l a secuencia armóni ca de la mecánica respiratoria. El diafragma, músculo inspirador por excelencia, está compuesto por una hoja costal originada en el proceso xifoideo, las uniones costocondrales de las costillas 8 a la 12, según la especie animal, y una parte crural que surge en la superficie ventral de las primeras tres a cuatro vértebras lumbares y se extiende hacia delante y centro tendinoso del diafragma. Este músculo presenta su base abovedada hacia la cavidad torácica, es decir, tiene su cara anterior cóncava, de manera tal que su vértice se expande en dirección craneal hasta el espacio intercostal séptimo u octavo a nivel de la base del corazón, por lo que durante la inspiración al contraerse se acortan sus fibras, lo cual hace que se aplane hacia sus puntos de inserción ubicados en posición posterior, desplazándose hacia atrás, esto aumenta la cavidad torácica en su eje longitudinal; el diafragma participa también en la inspiración y la espiración forzada. Este músculo, emigrado de la musculatura del cuello e inervado por el nervio frénico, es realmente a los efectos evolutivos, una adquisición filogenética reciente que solo se presenta en los mamíferos, ya que en las aves es de tipo membranoso y no participa en el proceso respiratorio. CONTROL NEUROENDO CRINO D E LAS VÍAS RE SPIRATO RIAS El efecto de la broncomotilidad se ejecuta por un sistema de control intrínseco y uno extrínseco. El sistema intrínseco se corresponde con la actividad 120 de las células endocrinas de la mucosa tráqueo-bronquial que producen hormonas pe ptídicas y aminas biógenas (noradrenal ina, seroto nina y dopamina) que regulan la contracción de las fibras musculares lisas de los bronquios, conformando un sistema de autocontrol respiratorio o potenciador del efecto broncodilatador para facilitar el intercambio de aire del sistema con el medio ambiente. El sistema extrínseco se corresponde con la inervación vegetativa simpática-parasimpática. El músculo liso también se contrae como respuesta a muchos de los mediadores de la inflamación, particularmente a la histamina y los leucotrienos. El sistema simpático mediante fibras postganglionares adrenérgicas inerva la musculatura lisa bronquial, arterias pulmonares y glándulas bronquiales que al estimularse producen broncodilatación, vasoconstricción arterial y disminución de las secreciones de las glándulas bronquiales; es interesante destacar que en el caso de bovinos, ovinos, caprinos, cerdos y caballos, las fibras simpáticas para el músculo liso bronquial son muy escasas o están ausentes, pero sí están presentes en perros y gatos, por lo que para la mayoría de las especies, el control simpático se ejecuta mediante la inervación directa de los ganglios parasimpáticos para la modulación de la actividad parasimpática. El sistema parasimpático se corresponde con fibras del nervio vago, X par craneal, que inerva las mismas estructuras con efecto antagónico, es decir, producen broncoconstricción, vasoditalación arterial e incremento en la secreción de las glándulas bronquiales. Esta respuesta nerviosa vegetativa antagónica funcional permite la adaptación del sistema a los requerimientos del cuerpo animal. LA VENTILACIÓN PULM ONAR Se corresponde con la primera etapa del proceso respiratorio que permite el intercambio gaseoso entre el medio y los pulmones. La ventilación pulmonar se produce por la propiedad que tienen los pulmones de dilatarse o expandirse y retraerse en función de los movimientos de la caja torácica y la elasticidad pulmonar. Al carecer de fibras musculares en su parénquima, los pulmones participan pasivamente en la mecánica respiratoria. El tórax, debido al constante movimiento alternante de espansión o dilatación (inspiración) y retracción (espiración) determinado por la mecánica ventilatoria, sufre variaciones de su volumen que modifican el volumen pulmonar. Los alveolos pulmonares no poseen la capacidad de expandirse por sí mismos, por lo que cuando este proceso ocurre se desarrolla en forma pasiva como consecuencia de un incremento de la presión intraalveolar, resultante de cambios de la presión intratorácica, producto de la acción conjunta muscu- 121 latura respiratoria-pleuras-elasticidad pulmonar. La ventilación pulmonar, entrada y salida del aire del sistema respiratorio, es el resultado del proceso de la mecánica ventilatoria que consta de dos fases alternantes, una activa, la inspiración y otra pasiva, la espiración; en condiciones fisiológicas, la inspiración es ligeramente más corta que la espiración. Los pulmones están distendidos en la caja torácica producto de la interacción de dos factores: intrínsecos, dados por la elasticidad (fibras elásticas) que tiende a retraerlos y la tensión superficial (surfactante) que evita el colapso alveolar y extrínseco, constituido por la presión intrapleural, responsable de la distensión. De ser extraídos de la caja torácica, al cesar el efecto de distensión de la presión intrapleural, se observa la retracción o colapso de estos que los hace aún más pequeños que la cavidad de donde proceden. La interacción elasticidad pulmonar-presión negativa intrapleural, cohesiona estrechamente al tórax con los pulmones, de manera que los cambios en una modifican la otra. Cuando la glotis está abierta y no hay flujo de aire en ningún sentido entre los pulmones y el exterior, la presión de aire en los pulmones es igual a la presión atmosférica; esta situación se crea siempre al final de la inspiración y de la espiración. La i nsp i r a ció n, fase activa de la mecánica respiratoria durante la respiración normal en reposo, determina un ensanchamiento de los diámetros de la caja torácica que produce la expansión de los pulmones, provocando el flujo de aire del medio hacia estos, debido a la diferencia de presión que se establece. Durante la inspiración, la contracción de los músculos inspiradores produce el aumento de los diámetros vertical, por contracción de los músculos del cuello que elevan las costillas y proyectan el esternón hacia delante, horizontal, contracción del diafragma, cuyo cuerpo, centro tendinoso, empuja las vísceras abdominales, elevando la presión intrabdominal, al tiempo que desplaza a las costillas caudales hacia afuera y ensancha los espacios intercostales y transversales, debido a la contracción de los músculos intercostales externos que tiran las costillas hacia delante y hacia afuera. De lo antes expresado se infiere que los músculos inspiradores por excelencia son el diafr agma y lo s interco stal es ex ternos, a uxil iados por el esternocleidomastoideo (propulsa el esternón hacia afuera), los serratos anteriores (elevadores de las costillas), los escalenos de la primera costilla y supracostal (elevador de las costillas), así como los intercartilaginosos externos y el transversal de las costillas. La inspiración, como proceso activo tiene que vencer la elasticidad de retracción de los pulmones, por lo que es, en condiciones fisiológicas, un proceso que requiere mayor esfuerzo que la espiración. El papel de las costillas durante el proceso inspirador no es uniforme, ya que las costillas anteriores al ser parte del soporte anatómico 122 de las extremidades anteriores, desempeñan una función de menor importancia que las costillas más caudales. (Ver Fig. 4.4.). F igu r a 4.4. Ventilación pulmonar. La contracción de los músculos inspiradores durante la inspiración aumenta los diámetros torácicos, determinando la expansión de las paredes del tórax, por lo que la pleura parietal al seguir su desplazamiento y producto de la presión negativa intrapleural, arrastra consigo a la pleura visceral que a su vez atrae a los pulmones, provocando su distensión, lo que crea un incremento en la presión negativa intrapulmonar con relación a la presión atmosférica, por lo que el aire penetra al sistema respiratorio. Durante la inspiración, la presión negativa intrapleural se hace más negativa, debido al efecto de retracción elástica de los pulmones, que se opone a la distensión de estos cuando se están expandiendo, y a la caída de la presión en las vías aéreas. La mayoría de los mamíferos generan presiones pleurales similares durante la respiración tranquila. La capacidad residual funcional (FRC) del sistema respiratorio traduce el equilibrio entre el rebote elástico hacia adentro de los pulmones y el rebote hacia fuera de la pared torácica La adaptabilidad de la pared torácica es generalmente menor en los animales grandes, pared rígida en equinos y bovinos, que en los pequeños, pared muy adaptable en 123 los pequeños roedores. En sentido general los recién nacidos presentan un tórax más adaptable, con pulmones menos adaptables que los adultos de su especie. Es interesante observar que humanos y pequeños roedores neonatos presentan un volumen de equilibrio pared-pulmones, tan bajo, que la capacidad residual funcional tiene que ser mantenida por la musculatura inspiradora, mientras que las especies que nacen con un estado más o menos avanzado de madurez, como el potrillo, pueden presentar un tórax lo suficientemente rígido como para mantener de modo pasivo la FRC. El hecho de provocar un incremento de la presión negativa intrapulmonar durante la inspiración tiende a colapsar, por succión, las vías superiores, por lo que la contracción de los músculos abductores de las vías nasofaríngea-laríngea impiden este efecto al oponerse, provocando la distensión de la luz de estos segmentos conductores. Esta actividad, que se produce en general en todas las especies animales, se observa con mayor intensidad en algunas como el caballo, en donde el signo externo de la función de los músculos abductores se manifiesta con la dilatación de los ollares o narinas perfectamente visible durante la inspiración. El “ronquido” en el caballo se debe a un fallo en la dilatación de la laringe por la musculatura abductora laríngea, que determina un flujo de aire turbulento a medida que los pliegues de las cuerdas bucales del lado paralizado son succionados hacia la luz, por lo que el animal emite el sonido característico durante la inspiración. La e sp i ra ci ón, es una fase pasiva de la mecánica respiratoria en la mayoría de los animales domésticos, ya que en el perro y el caballo es un proceso más activo que pasivo, es el resultado de la relajación de los músculos inspiradores, por lo que debido a la elasticidad de los pulmones, una vez que cesa la acción de distensión, estos tienden a retraerse para recuperar su posición de reposo; esta presión de retracción determina que las costillas desciendan y el diafragma regrese a su posición de reposo, auxiliado por la compresión de las vísceras abdominales. La retracción de los pulmones crea una presión positiva intrapulmonar superior a la presión atmosférica, por lo que el aire es expulsado del sistema hacia el medio ambiente. La e sp ir ació n acti va , que fuerza la salida de volúmenes de aire del sistema, se produce como resultado de la reducción del volumen de la caja torácica producto de la contracción de músculos espiratorios como los intercostales internos, que tiran de las costillas hacia adentro y de los músculos que conforman la pared abdominal (transverso, oblicuos externo e interno y recto abdominal) que aumentan la presión intraabdominal, forzando al diafragma, relajado, a desplazarse hacia delante, lo que reduce aún más el volumen del tórax. La espiración como proceso activo se observa durante el ejercicio, 124 en procesos patológicos que afectan el sistema y en combinación con el cierre de la glotis en situaciones específicas, como ocurre en los reflejos defensivos del sistema (tos y estornudo), para provocar el vómito y en situaciones de cooperación con otras funciones fisiológicas como los clásicos “pujos”, que facilitan micción, defecación y parto en la hembra, así como en la emisión de sonidos para la comunicación sonora animal o durante la comunicación oral humana. El proceso de la ventilación pulmonar no es uniforme, durante la inspiración el flujo de penetración del aire al sistema es estable hasta que al igualarse las presiones intrapulmonar y atmosférica, al final de la inspiración, deja de fluir aire a los pulmones, mientras que durante la espiración el aire sale de los pulmones hacia el exterior, al principio rápido y luego más lento, porque al principio, producto de la energía de retracción pulmonar, la presión intratorácica es mayor que la atmosférica, pero paulatinamente se van igualando, por lo que el flujo de los pulmones hacia el medio ambiente se va reduciendo, es decir, la ventilación pulmonar supone un doble gasto energético al tener que vencer por dos veces la masa de fluido, en su entrada y su salida, no obstante al ser el aire un medio poco denso, el gasto es muy bajo. El volumen de espiración no es uniforme tampoco en su composición gaseosa, ya que el volumen inicial de expulsión, procedente de las vías superiores, al no alcanzar las áreas de intercambio no sufre ninguna modificación en su comp osición gaseosa, p or lo tanto es idéntico al a ire atmosférico, mientras que los volúmenes finales, que sí proceden del área de intercambio, presentan modificaciones en las presiones parciales de oxígeno (disminución), bióxido de carbono (incremento) y vapor de agua (humedad relativa). En algunas especies animales, la ventilación pulmonar está sincronizada con el movimiento de desplazamiento de las extremidades, como ocurre en el caballo en el medio galope y el galope. En esta especie, la inspiración se produce en el momento que el animal extiende las extremidades anteriores hacia delante, propulsando el cuerpo por las posteriores, al tiempo que dilatan los ollares, permitiendo una mejor penetración del aire al sistema; mientras que la espiración acontece cuando las extremidades anteriores hacen contacto de apoyo con el suelo, la acción parecida a un pistón, de las vísceras abdominales sobre el diafragma, es una causa probable facilitadora de la respiración en la coordinación respiración-movimiento de desplazamiento. En el sistema respiratorio se pueden distinguir cuatro volúmenes de aire: vol umen co r ri e nte o volumen de ventilación pulmonar, se intercambia con el medio en cada respiración normal (inspiración-espiración), vol umen comp l eme nta ri o o volumen de reserva inspiratorio, que se corresponde con el 125 que penetra al sistema producto de una inspiración forzada sobre el volumen de inspiración normal, vol ume n de re ser va que es el volumen de aire que sale del sistema producto de una espiración forzada sobre el volumen de espiración normal y el vol ume n r esidual , volumen de aire que queda en el sistema después de una espiración forzada, siendo de gran importancia, porque proporciona el aire a los alveolos para la hematosis y mantiene estable, en ese nivel, la presión parcial de oxígeno atmosférico; el volumen residual se subdivide a su vez en dos tipos de aire, el vo lume n de r e tra cci ó n, aire que sale de los pulmones cuando estos se retraen o colapsan sobre sí mismos, al abrirse la caja torácica o al producirse un neumotórax y el vo lume n mi ni ma l que es el aire atrapado en los pulmones, debido a la oclusión del lumen de los pequeños bronquios por retracción de las fibras elásticas, después del colapso pulmonar; este volumen de aire, presente en los pulmones del recién nacido que haya efectuado al menos una inspiración, se utiliza con fines diagnósticos para conocer si el animal murió antes o después del nacimiento, de haber respirado, una porción de pulmón puesta en un recipiente con agua flota, mientras que de no haber respirado, sencillamente se hunde. (Ver Fig. 4.5.). F i gu r a 4.5. Volúmenes de aire en el sistemarespiratorio. La presencia de los volúmenes de aire complementario y de reserva demuestra que en la respiración tranquila (volumen corriente) la expansiónretracción de la caja torácica se produce dentro de límites estables sin alcanzar sus puntos máximos, por lo que en caso de necesidad, en función de requerimientos corporales, tal como ocurre durante el ejercicio físico o el 126 trabajo, el volumen de aire de intercambio con el medio ambiente se va incrementando hasta alcanzar, de ser necesario, la capa cida d vi tal del sistema, es decir, la suma de los vol úmenes de aire corri ente, más e l aire compleme ntario, más el aire de reserva. La determinación de los valores de la capacida d vital e s frecuentemente utilizada como índice de la función pulmonar. El volume n de la capacidad vital, más e l volumen de aire residual constituyen la ca paci da d tota l volumétrica del sistema, que depende de factores tales como: edad, sexo, estado de salud y pr eparación física (entrenamiento respiratorio). La capacidad del sistema respiratorio para intercambiar con el medio ambiente durante la respiración moderada o tranquila (volumen de aire corriente) está directamente relacionada con el desarrollo físico o tamaño corporal de la especie animal, así tenemos que el conejo intercambia 15,8 mL, la cabra 310 mL, el hombre; 500 mL, el bovino 3 800 mL y el caballo, animal de velocidad y resistencia, logra alcanzar valores de hasta 6 000 mL. El volumen-minuto, cantidad total de aire atmosférico que penetra a los pulmones por minuto, es igual al volumen de ventilación pulmonar por la frecuencia respiratoria, de esta forma su valor depende de la profundidad y frecuencia de la respiración, estando influenciado por numerosos factores (físicos, psíquicos, estado de salud, temperatura ambiental, intensidad de los procesos metabólicos, etc.). La relación entre amplitud y frecuencia respiratoria es inversamente proporcional, por lo que a mayor amplitud menor frecuencia y viceversa. Ahora bien, es importante tener presente que a medida que aumentan las necesidades de oxígeno, para el trabajo corporal, aumenta la frecuencia respiratoria y aunque el volumen de aire que penetra al sistema por cada ventilación es menor, debido al aumento de la frecuencia que hace más superficial la inspiración, en una unidad de tiempo (minuto) es mayor, ya que se suple esta disminución en profundidad por un aumento en el número de veces que entra aire fresco al sistema, de ahí que sea importante conocer el volumen-minuto para saber la capacidad de respuesta del sistema ante las necesidades corporales, es decir, la eficiencia de la ventilación pulmonar. La respiración torácica propia de primates, caballos y perros, se clasifica en tóraco-inferior o costo inferior, en caballos y perros, mientras que en el caso del hombre se produce una respiración tóraco-inferior en los primeros años de vida para ambos sexos, hasta que, con la llegada de la pubertad, la respiración en la mujer se va instaurando de tipo tóraco-superior (costo superior), no así en el hombre que se mantiene tóraco-inferior; este cambio en la mujer, lógico como adaptación a la futura gestación, puede considerarse como un carácter sexual secundario. En toda respiración de tipo 127 torácica se constata el movimiento de la última costilla. En la respiración abdominal, se observan movimientos de los flancos como acontece en los herbívoros poligástricos o rumiantes (bovinos, ovinos y caprinos) y en herbívoros monogástricos como el conejo. No obstante lo planteado, siempre que por alguna razón, como la presencia de vendas apretadas en el tórax o dolores abdominales, en cualquier especie animal prevalece la respiración de tipo torácica, independientemente de sus movimientos fisiológicos. Durante el proceso de la mecánica respiratoria para la ventilación pulmonar se producen en algunas especies, con mayor significación que en otras, movimientos accesorios cooperantes, como los movimientos de los ollares en el caballo, que producen una amplia dilatación de estos gracias a la contracción de los músculos faciales durante la inspiración, en caso que el animal desarrolle intenso trabajo físico o ejercicio (galope) y en el conejo durante la respiración normal, lo que se hace más manifiesto ante el estrés calórico, el ejercicio y el miedo, además en el hombre cuando se dificulta la respiración y los movimientos laríngeos que acompañan también al proceso respiratorio, al observarse un ensanchamiento de la glotis con descenso de la laringe durante la inspiración, con una respuesta contraria durante la espiración (estrechamiento de la glotis y ascenso de la laringe), lo cual reduce la resistencia a la entrada del aire al amplificar las vías de conducción. INTE RCAMBIO GASEOSO ENTRE LOS PULMONES Y LA SANGRE, TRANSPORTE DE LOS GASES RE SPIRATORIOS POR LA SANGRE E INTERCAMBIO GASEOSO ENTRE LA SANGRE Y LO S TEJIDOS El intercambio gaseoso entre los pulmones y la sangre, respiración externa, hematosis u oxigenación de la sangre, se desarrolla a nivel de los alveolos, estos se reúnen entre sí, formando los acinis o sacos respiratorios que se originan de los conductos alveolares procedentes de la dicotomización de los bronquiolos respiratorios. Los acinis respiratorios están separados por sus correspondientes septos, formando unidades funcionales. La superficie alveolar y por lo tanto la superficie de intercambio gaseoso es amplia, se plantea que e n un hombre de tal la media , alcanza un área entre lo s 70y 90 m2 en la respiración tranquila, lo que se relaciona directamente con el área de superficie de la amplia red capilar de circulación menor, que alcanza valores entre los 90 y los 100 m2 . En los mamíferos el área de contacto alveolos-capilares depende de la especie animal y está en relación directa con el consumo de O2 , ya que los requerimientos de este gas respiratorio se relacionan logarítmicamente con la masa corporal, en la rana se calcula una superficie de 0,75 m2 , mientras que en la vaca los valores alcanzan 128 hasta los 150 m2 . La amplia capacidad de distensión-retracción de los pulmones permite, en el humano, llegar a un área del valor de los 129 m2 durante la inspiración forzada (máxima distensión), para alcanzar una retracción 50 m2 en la espiración forzada (máxima retracción). La denominada membrana respiratoria, relación alveolo-capilar que conforma la barrera aire-sangre, es extremadamente delgada y sencilla, lo que facilita el intercambio gaseoso. Los elementos constituyentes de esta barrera son de la sangre hacia el aire, las células endoteliales capilares, la capa intermedia formada por membrana basal, fibras elásticas y colágeno y el epitelio alveolar, constituido por dos tipos básicos de células: tipo I, que recubren la mayor superficie de los acinis, constituyéndose en las células alveolares respiratorias y tipo II, en forma de cubo, con abundantes microvellosidades en su superficie, gránulos y enzimas oxidativas citoplasmáticas, que traducen una importante actividad metabólica, responsables de la síntesis del surfactante. Además de las señaladas existen otros tipos de células como son: epiteliales especiales, macrófagos alveolares, linfocitos y células cebadas. Las células con propiedades fagocíticas que ejecutan una función protectora, al ingerir y eliminar pequeñas partículas de polvo o microorganismos que pudieran llegar con el aire inspirado a la zona de intercambio. La barrera física o membrana respiratoria, que separa el aire de la sangre, solo alcanza unas 0,5 micras de espesor. El diámetro medio de los capilares pulmonares oscila entre 5-8 micras, de manera que los glóbulos rojos deben deformarse para transitar por la luz de estos, en filas, lo que garantiza un estrecho contacto entre la membrana de los eritrocitos y la membrana de las células del endotelio capilar, por lo cual O2 y CO2 tienen que pasar por una capa muy delgada de plasma, cuando difunden a través de la membrana respiratoria. (Ver Fig. 4.6). F i gu r a 4.6. Estructura morfológica de la membrana respiratoria. 129 El surfactante, similar en todas las especies y que desde el punto de vista químico está constituido por proteínas, fosfolípidos e iones con propiedades análogas a los detergentes, es vertido a la luz alveolar por las células de tipo II, mediante exocitosis. La sustancia más importante como surfactante es el lípido dipalmitol-fosfatidilcolina, que se sintetiza a partir de ácidos grasos sanguíneos o elaborados en el propio pulmón. Por su efecto reductor de la tensión superficial, el surfactante presenta, como papeles fisiológicos, facilitar la distensión alveolar durante la inspiración, al tiempo que evita la retracción extrema de estos en la espiración, oponerse a la penetración de microorganismos presentes en el aire inspirado, impedir la trasudación del líquido desde los capilares a la luz alveolar y disminuir al mínimo la tensión superficial del líquido alveolar que evita el colapso de los pulmones. El surfactante comienza a ser secretado hacia los espacios alveolares y el fluido traqueal del feto en la etapa final de la gestación en estrecha relación con la elevación del cortisol plasmático fetal, de ahí que el parto prematuro pueda ser seguido, en el recién nacido, de estrés respiratorio por niveles inadecuados de surfactante. Se ha demostrado que la “maduración del surfactante” puede inducirse mediante la administración de glucocorticoides. La r esp ir aci ón ex te r na o intercambio gaseoso entre los pulmones y la sangre ocurre solamente a nivel de los alveolos, de manera que el aire que ocupa el resto del sistema no tiene posibilidades de ser intercambiado, constituyendo el volumen del espacio muerto, por lo que la mecánica respiratoria asegura la ventilación del sistema al entrar aire atmosférico que se distribuye a lo largo de las vías de conducción para la renovación del aire alveolar; la espiración no es uniforme en relación con el aire expulsado, ya que se expulsan dos tipos de aire, un primer volumen que por encontrarse en las vías de conducción no sufrió allaración en su composición (similar al aire atmosférico o aire inspirado), y un segundo volumen que al proceder de las áreas de intercambio sí ha sufrido modificación en su composición gaseosa. En el caso de los rumiantes, como resultado de la actividad fermentativa del saco retículo-ruminal, el aire espirado inicial, también contiene metano que llega a las vías respiratorias altas como consecuencia del mecanismo de la eructación. El proceso de intercambio gaseoso responde al mecanismo físico de difusión en función de las diferencias de presiones de los gases respiratorios a ambos lados de la membrana de intercambio, es decir, los gases se desplazan del área de mayor presión al área de menor presión, por lo que se establece un gradiente o diferencia de presión; a nivel alveolar el oxígeno difunde hacia la sangre procedente del aire alveolar, mientras que el dióxido de 130 carbono lo hace en sentido contrario. En función del intercambio gaseoso, la composición gaseosa del aire espirado es una mezcla de un tercio del aire atmosférico que no sufrió modificaciones en su constitución gaseosa, por estar en las vías de conducción y dos tercios del aire alveolar que sí intercambió. En la membrana respiratoria es interesante destacar que se ponen en contacto dos interfases, gaseosa (alveolos) y líquida (sangre), de manera que el aire atmosférico que llega a los alveolos debe tener condiciones adecuadas, muy similares a la sangre para facilitar el intercambio gaseoso. Las consideraciones físicas de los gases a valorar para el intercambio son: 1. El volumen ocupado por un número de moléculas a temperatura y presión ideal es igual a la composición del gas. 2. Los gases difunden del área de alta presión al área de baja presión, en dependencia de la intensidad de difusión del gradiente de concentración y de la naturaleza de la barrera situada entre las dos áreas, estando sometidas todas sus moléculas a un tipo de movimiento continuo, por lo que las moléculas libres desarrollan un movimiento lineal a gran velocidad, que al chocar con otras desvían su movimiento hasta dar a otras moléculas, de manera que se mueven rápidamente entre sí. 3. En una mezcla de gases, la presión ejercida por uno de ellos, presión parcial, es igual al tiempo de presión total de la fracción de la cantidad del gas, mientras que la presión que ejerce un gas contra una superficie es producida por el constante impacto con que se mueven cinéticamente sus moléculas sobre ella y por lo tanto, a mayor concentración mayor será la presión. 4. La concentración de un gas en una solución depende, tanto de su presión como de su coeficiente de solubilidad, que expresa el volumen de gas que puede disolverse en un mililitro de líquido a O oC con una presión gaseosa de 760 mm Hg, de manera que mientras mayor este sea, mayor será la solubilidad del gas en la solución. El CO2 posee un coeficiente de difusión, 20 veces superior, en un medio acuoso, al O2 (0,510 vs 0,022) de ahí que sus moléculas sean más rápidamente atraídas, física o químicamente, por las moléculas de agua. 5. Siempre que en el organismo se produzca una mezcla de gases en su fase de gas y entre en contacto con el agua de los tejidos, este tiende a evaporarse hacia la mezcla y humedecerla, por lo que continuamente las moléculas del gas escapan de la superficie del agua hacia su forma de gas; la presión que desarrollan las moléculas de agua para escapar a través de la superficie se conoce como presión de vapor de agua y depende por completo de la temperatura. 131 Al tomar en consideración las propiedades físicas señaladas para los gases, podemos obtener tres importantes conclusiones: 1. Aunque la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones de cada gas del que está compuesto (presiones parciales), cuando está en contacto con un líquido, cada uno se disuelve en el líquido independientemente de la presencia de los otros, en dependencia de su coeficiente de solubilidad (Ley de Dalton), 2. A la temperatura constante corporal, temperatura de núcleo, la densidad del gas varía con su presión (Ley de Boyle) y 3. Cuando un líquido, tal como el agua, se pone en contacto con un gas, o una mezcla de gases, estos penetran en el líquido y se disuelven en él en un volumen que depende de la presión del medio circundante (Ley de Henry), destacándose una vez más la importancia del coeficiente de solubilidad, ya que la difusión en los líquidos corporales es igual a la difusión en los tejidos, que es igual a la difusión a través del agua. En la membrana respiratoria por lo tanto, el aire inspirado, ya convertido en aire alveolar o aire de intercambio, será un aire con un 100 % de humedad relativa y una temperatura de núcleo (37,5-38,0 oC) de mane ra que la interfase gaseosa tendrá las mismas condiciones físicas que la fase líquida, sangre, y así el intercambio de O2 por CO2 o hematosis, dependerá del coeficiente de difusión de ambos gases liposolubles, superior para el CO2 que, por lo tanto necesita de menor diferencia de presión para el intercambio, así como de la superficie y grosor de la membrana. La principal consecuencia del intercambio gaseoso en la respiración externa es que el aire en los pulmones se empobrece de O2 y se enriquece en CO2 y vapor de agua, al tiempo que la sangre de los capilares respiratorios de la circulación menor se enriquece de O2 y se empobrece de CO2 , demostrándose el intercambio gaseoso a nivel de los alveolos y específicamente de la membrana respiratoria. Se calcula que aproximadamente dos tercios del aire inspirado participa del proceso de la hematosis en todo el sistema de intercambio pulmonar alveolar, por lo que un tercio permanece en el sistema de conducción y no es intercambiable. El volumen de intercambio se denomina vo l ume n de ve ntil aci ón a lve ol ar e fecti vo que se corresponde en realidad con un pequeño volumen del aire atmosférico que se mezcla con un volumen amplio, formado por el aire de reserva espiratorio y el aire residual que crean el denominado vol umen r esidua l funci onal . Esta relación fisiológica del aire, que entra con el aire que está en el sistema, explica el por qué de las pocas oscilaciones en las presiones parciales de O2 y CO2 , que unido a movimientos respiratorios lentos y un control exquisito de la frecuencia y amplitud respiratoria, evitan los cambios bruscos de las presiones parciales de los gases respiratorios en la luz alveolar. 132 Desde el punto de vista morfofuncional es importante recordar que a diferencia de la circulación sistémica, por la circulación pulmonar pasa toda la sangre hacia los pulmones, por lo que en caso de ejercicio, la circulación pulmonar debe ser capaz de acomodarse a este incremento circulatorio del flujo sanguíneo sin producir aumento grande en el trabajo del ventrículo derecho. Las principales arterias pulmonares que acompañan a los bronquios son elásticas, pero las arterias medianas y pequeñas adyacentes a los bronquiolos y a los conductos alveolares son musculares. En realidad, los pulmones reciben dos tipos de irrigación sanguínea, una constituida por la circulación menor para el intercambio gaseoso y otra que forma parte de la circulación mayor para garantizar la constancia del medio interno en el tejido conectivo, tabique y bronquios; esta circulación bronquial, que recibe aproximadamente solo el 2 % del gasto cardíaco del ventrículo izquierdo, se inicia en las arterias broncoesofágicas y una rama del tronco bicarotídeo, a partir de la aorta anterior. Una característica de la circulación al sistema pulmonar es el amplio sistema de anastomosis que se establece entre las circulaciones mayor y menor a nivel de los bronquiolos terminales, en donde los vasos bronquiales se anastomosan con los de la circulación menor, al tiempo que existen unas cuantas anastomosis entre las arterias bronquial y pulmonar, la mayoría a nivel de los capilares y las vénulas. En el cierre circulatorio el flujo sanguíneo bronquial de las vías respiratorias extrapulmonares grandes drena hacia las venas ácigos, mientras que el flujo sanguíneo intrapulmonar entra a la circulación menor a nivel pre y postpulmonar. La característica descrita para la circulación del sistema pulmonar garantiza una doble vía circulatoria, de manera que la interrupción del riego sanguíneo por la arteria bronquial no tiene como consecuencia la muerte del tejido pulmonar, debido al incremento de la circulación pulmonar; al igual que si se interrumpe la circulación pulmonar entonces la circulación bronquial prolifera para mantener el flujo sanguíneo pulmonar, es decir, existe un mecanismo protector para el proceso de la hematosis y para el mantenimiento de la constancia del medio interno, aunque no es menos cierto que siempre existe un nivel de afectación. Se describe una extensa proliferación bronquial en las regiones dorsales de los pulmones en caballos que sangran de los mismos durante el ejercicio. En el transporte de los gases respiratorios por la sangre el papel primario es desarrollado por los glóbulos rojos o hematíes en general y por la hemoglobina en particular. La hemoglobina, metaloproteina que contiene hierro en forma ferrosa (Fe ++ ) con peso molecular aproximado de 68 000, está constituida por cuatro unidades moleculares, cada una con un grupo hemo y su proteína relacionada; el grupo hemo es una protoporfirina de cuatro anillos pirroles con un Fe++ en el centro. La molécula de hemoglobina tiene forma 133 esferoidal unida a una cadena lateral de aminoácidos a cada grupo hemo. El O2 se une al Fe ++ , por lo que cada molécula de hemoglobina es capaz de transportar cuatro moléculas de oxígeno. Cada mol de Fe ++ transporta un mol de O2 , por lo que un gramo de hemoglobina es capaz de transportar 1,34 mL de O2 ; este hecho capacita a la corriente sanguínea para transportar cerca de 60 veces más oxígeno de lo que podría transportar un volumen similar de agua o de plasma, la parte líquida de la sangre. La presencia de los grupos hemo, especialmente los grupos 1 y 2, le proporcionan a la hemoglobina una afinidad superior por el O2 en relación con el CO2 . En los vertebrados, un glóbulo rojo maduro transporta alrededor de 265 millones de moléculas de hemoglobina. Como definiciones relacionadas con los tipos de hemoglobina están la o xi hemogl obi na en su unión con el oxígeno, la ca r ba mi no he mo gl o bi na en su unión con el bióxido de carbono, la ca r box i he mo gl o bi na , altamente tóxica, en su unión con el monóxido de carbono (CO), por el que posee mayor afinidad que para el oxígeno y meta he mogl o bi na como resultado de la intoxicación por nitratos y nitritos. A los efectos interespecies, la hemoglobina de especies íntimamente ligadas como humanos y primates antropoides, presenta secuencias similares de aminoácidos en las cadenas laterales, mientras que especies divergentes presentan grandes diferencias en las cadenas. En la r esp ir a ció n e x te r na el oxígeno difunde de la luz alveolar a la sangre por diferencia de presión, 100-110 mm Hg en el alveolo y 40 mm Hg en la sangre venosa que llega al capilar de circulación menor procedente de las arterias pulmonares que transportan sangre venosa, por lo que a medida que penetra a la sangre, la va saturando hasta alcanzar un valor similar a la presión que posee a nivel alveolar, 100-110 mm Hg, valor con el que será transportado por la sangre arterial del sistema de las venas pulmonares hacia el corazón izquierdo, para iniciar la circulación mayor, a partir de la acción de bomba del ventrículo izquierdo. El O2 es transportado en forma física como gas en el pl asma (1 %) y en forma química unido a la hemoglobina, de manera que una vez saturado el plasma comienza a penetrar al glóbulo rojo, uniéndose a la hemoglobina (99 %), formándose la o xi he mo gl o bi na (Hb4 O8 ). Transportado por la sangre hacia el área de intercambio tisular, en la r esp ir aci ón inte r na ocurre el proceso inverso, debido a la mayor presión de O2 en la sangre arterial que llega al área de intercambio capilar de circulación mayor-tejidos (100-110 mm Hg vs 40 mm Hg), por lo que comienza la difusión del O2 del plasma hacia el líquido intersticial tisular para ser seguido por el O2 unido a la hemoglobina (Hb4 O8 ). Especialmente en las hipoxias, la disociación de la oxihemoglobina es favorecida por la presencia de 2,3 difosfoglicerato (2,3 DPG) que se encuentra en elevadas concentraciones en el eritrocito y determina una disminución en la afinidad del O2 por la hemoglobina. (Ver Figs. 4.7. y 4.8.). F igu r a 4.7. Respiración externa. F igu r a 4.8. Respiración interna. 135 En el caso del CO2 , el proceso respiratorio debemos enfocarlo en sentido inverso, es decir, primero a nivel de la respiración interna y después en la respiración externa, ya que este gas es el resultado de la actividad respiratoria a nivel celular. En la r esp i ra ci ón i nte r na, la presión parcial de CO2 a nivel tisular es de unos 46 mm Hg, mientras que la sangre arterial de circulación mayor llega al área de intercambio con una presión de 40 mm Hg, por lo que el CO2 penetra a la sangre para ser transportado por esta hacia los pulmones. El CO2 viaja en la sangre en forma física y química, al igual que el O2 y le corresponde a la forma química ser la más importante. El 7 % del Co2 es transportado en forma física como gas disuelto en el plasma, un 70 % en la combinación reversible entre el CO2 y el agua, reacción catalizada por la anhidrana carbónica en el interior de los glóbulos rojos y de un 15 a un 25 % co mbi na do con l a he mo glo bina (Hb) ba jo la fo rma de carbaminohemoglobina y unido a proteínas plasmáticas (albúminas), esta última representa la fracción menos importante. En consecuencia, la mayor parte del CO2 es transportada como bicarbonato (aproximadamente en 63 %), seguido por la carbaminohemoglobina, disuelto como gas y unido a las albúminas. Durante el proceso de la respiración interna, la aceptación del CO2 por el sistema buferante ácido carbónico / bicarbonato determina un intento de ruptura de otro indicador del medio interno, el equilibrio ácido-básico, al aumentar la cantidad de hidrogeniones libres (H+ ), por lo que la hemoglobina amortigua este intento de acidosis metabólica aceptando los H+ , al comportarse como base al tiempo que se acidifica, es decir, la hemoglobina en sangre venosa es ácida, mientras que a nivel de la respiración externa ocurre el fenómeno contrario, al ceder la sangre el CO2 hacia los alveolos cede H+ la hemoglobina, por lo que se comporta como un ácido y al tiempo se alcaliniza, por lo tanto, la hemoglobina arterial es básica y la venosa ácida. En la respiración interna la producción de aniones bicarbonatos (CO3 H- ) en el sistema ácido carbónico / bicarbonato en el eritrocito y su salida al plasma determina la entrada de aniones de cloro (Cl - ) al eritrocito, en lo que se conoce como fenómeno de desviación de los cloruros o “fenómeno de Hamburger”, por lo que el plasma de la sangre venosa contiene un valor inferior de cloruros al compararse con el plasma de la sangre arterial, ya que en la respiración externa ocurre el proceso inverso, es decir, entra CO3 H– y sale Cl – del eritrocito. Otro aspecto interesante es que el sistema buferante ácido carbónico / bicarbonato necesita, en la respiración interna, de agua para su reacción, por lo que este penetra al eritrocito, provocando un cierto hinchamiento del mismo, de manera que el eritrocito venoso es de mayor tamaño que el arterial. (Ver Fig. 4.9.). 136 F i gu r a 4.9. Transporte de los gases respiratorios por la sangre. El incremento en la temperatura corporal o un descenso en el pH (acidosis) hacen que se requiera una mayor presión de O2 para la oxigenación de la hemoglobina; la disminución de la afinidad por el oxigeno de la hemoglobina cuando aumentan los iones de hidrogeno o cuando aumenta la presión de CO2 en sangre está dada por el hecho de que en su acción tamponante o buferante, la hemoglobina unida a los H+ es más activa que la oxihemoglobina; esto se conoce como efecto Bohr y es importante su conocimiento para explicar cómo el CO2 a nivel de la respiración interna facilita la desoxigenación de la hemoglobina, incrementando el transporta del O2 hacia los tejidos, mientras que en la respiración externa el efecto es contrario, aumentando la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno para la formación de Hb4 08 . Por consiguiente, a cualquier presión de 02 , un aumento en la concentración de CO2 produce desprendimiento de oxigeno de la hemoglobina, mientras que una disminución de su concentración incrementa la formación de la oxihemoglobina. Es interesante señalar que animales como la llama y la vicuña que viven a grandes altitudes, donde la presión parcial de O 2 es baja en el aire atmosfér ico, presenta n una cur va de disocia ción cara cterí stica, en donde a 137 bajas presiones se obtiene un por ciento elevado de saturación de oxígeno en la hemoglobina, que se caracteriza por una mayor afinidad por el O2 ; en el hombre este fenómeno no ocurre igual, ya que en la altura disminuye la afinidad de la hemoglobina por el O2 como consecuencia del aumento de los fosfatos en el eritrocito, lo que si bien determina una menor carga de O2 en los pulmones, incrementa su suministro en los tejidos. Se ha demostrado que la llama, si se adapta a vivir a nivel del mar, no pierde esta característica en su desviación de la curva, por lo que se deduce que la adaptación de las especies a las grandes alturas tiene un carácter hereditario. La particularidad química de la hemoglobina de los mamíferos que viven en grandes altitudes está relacionada con la particularidad de la hemoglobina fetal (HbF) que presenta mayor afinidad por el O2 que la hemoglobina de la madre (HbA), además desciende paulatinamente posterior al nacimiento, según la especie animal, por ejemplo, en el bovino desaparece aproximadamente a los 80 días, ya que a pesar de tener mayor afinidad por el O2 , su presión de descarga es excesivamente baja, por lo que no conseguiría desprenderse de este a la velocidad que se necesita para satisfacer los requerimientos de vida tisular . REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN Es un hecho cierto que la actividad del sistema respiratorio varía entre las diferentes especies animales, según las características metabólicas propias de la especie y las circunstancias como: el reposo, la actividad locomotora, las condiciones ambientales, etcétera, por lo que es necesario disponer de mecanismos encargados de modificar la función respiratoria que garanticen el adecuado aporte de O2 y eliminación de CO2 , manteniendo la constancia del medio interno. El consumo de O2 y la producción de CO2 varían de acuerdo con la tasa metabólica; el metabolismo basal, función del peso corporal metabólico (M0,75 ), está relacionado directamente con el tamaño de la especie animal, por lo que el consumo de O2 por kilogramo de peso corporal será mayor en especies pequeñas que en especies grandes. El efecto comparado entre animales de diferentes especies con pesos corporales similares es también un factor modificante del consumo de O2 , al demostrarse que el consumo máximo de O2 en el caballo es tres veces mayor que en el bovino, mientras que el perro presenta un consumo superior que las cabras. Tanto caballos como perros son especies más aeróbicas al presentar una mayor densidad de mitocondrias en la musculatura esquelética, de ahí la capacidad de velocidad y resistencia al ejercicio prolongado. 138 Estas modificaciones no solo interesan al sistema respiratorio sino también al sistema cardiovascular, responsable del transporte de los gases respiratorios de los pulmones a los tejidos y viceversa; de este forma se asegura, por el sistema respiratorio, el adecuado proceso de intercambio gaseoso entre el animal y el medio (ventilación pulmonar) y por el sistema cardiovascular la estabilidad de los gases respiratorios a nivel tisular. La actividad respiratoria-cardiovascular puede ser modificada como respuesta inmediata ante cambios rápidos de las necesidades de oxígeno que provocan un cambio de la ventilación pulmonar y de la circulación o como respuesta ante cambios permanentes ambientales, tales como: la baja tensión de O2 en la altura en donde las respuestas son más duraderas, unas de carácter bioquímico, como el aumento en la capacidad de transporta (sistema eritrocito-hemoglobina) y otras de carácter morfológico, como el aumento en la red capilar alveolar, alteraciones de estructuras bronquiales, etcétera. La actividad del sistema respiratorio está regulada por mecanismos complejos que, aunque presentan cierta individualidad, funcionan estrechamente o vinculados para el cumplimiento de su objetivo primario, regular el proceso de la ventilación pulmonar; estos mecanismos de control son de carácter nervioso y químico. El contr o l ner vi o so se desarrolla mediante el centro respiratorio, conjuntos de neuronas situadas en el nivel encefálico bajo el sistema nervioso central, controlan la musculatura respiratoria, por lo que tiene la función de garantizar el sincronismo de los numerosos actos que intervienen en la realización rítmica de los movimientos respiratorios, así como en la adaptación de la mecánica ventilatoria en función de las necesidades del cuerpo animal (reposo o ejercicio), de forma tal que, tanto las presiones sanguíneas de oxígeno (pO2 ) y de dióxido de carbono (pCO2 ), dificílmente se modifican, ni tan siquiera durante un ejercicio intenso o en situaciones de alarma respiratoria. Por su ubicación morfológica en la formación reticular, el segmento bulbo-protuberancial controla y coordina la mecánica ventilatoria para que se puedan realizar otras importantes actividades fisiológicas como: la deglución, la eructación, la regurgitación en los rumiantes durante la rumia, la tos y el estornudo, la fonación, el jadeo, la micción y la defecación, el parto, el control postural y el ejercicio. Los estudios investigativos para conocer la localización y organización de las estructuras nerviosas que intervienen en el control de la respiración tienen como base las observaciones efectuadas en diferentes tipos de investigaciones como: lesiones nerviosas destructivas, excitaciones locales por estímulos eléctricos o químicos, secciones escalonadas del conjunto cerebro-espinal y lesiones por diferentes enfermedades que atacan al siste- 139 ma nervioso. Lo antes expresado permitió la localización, estudio y descripción del ce ntr o respir atori o formado por cuatro áreas o conjuntos neuronales que interactúan entre sí: el área neumotáxica, el área apneústica, el área inspiradora y el área espiradora. (Ver Fig. 4.10.). F igu ra 4.10. Centro respiratorio. El área neumotáxica, localizada en la parte alta de la protuberancia, se encuentra bien definida y tiene como función transmitir impulsos continuos inhibitorios al área inspiradora, por lo que ayuda a detener las señales del área inspiradora antes que los pulmones se llenen demasiado de aire, es decir, antes que se distiendan exageradamente, evitando una gran inspiración, por lo que contribuye a la armonía de la ventilación pulmonar. Por su acción inhibidora sobre el área inspiradora, dicha área tiene como papel secundario el incremento de la frecuencia respiratoria, ya que al estimularse, señales neumotáxicas intensas acortan el tiempo inspiratorio que conlleva a un acortamiento del tiempo total de la mecánica respi ratoria (inspiración-espiración), lo que produce una mayor frecuencia respiratoria, por disminución de la amplitud, en la misma unidad de tiempo; el efecto inverso se observa ante la depresión del área neumotáxica que se traduce en señales neumotáxicas débiles, lo cual determina una prolongación de la inspiración, produciéndose una mayor duración en el movimiento respiratorio, aumento en amplitud, con la consiguiente disminución de la frecuencia respiratoria en la misma unidad de tiempo. 140 El área apneústica, caracterizada por ser menos definida como conjunto neuronal y ubicación en la parte baja de la protuberancia, tiene como función fisiológica invertir la duración de los movimientos respiratorios. En condiciones normales, la inspiración es más corta que la espiración, pero la estimulación del área apneústica decide que la inspiración sea mayor en tiempo que la espiración, situación que no se produce normalmente por cuanto el papel activo del área neumotáxica se le opone y la frena, de manera que es raro observar su efecto durante la vida (inspiración sostenida profunda que infla los pulmones al máximo) tal como ocurre cuando penetramos bruscamente en un chorro de agua fría en condiciones climáticas frías. Una sección a nivel del límite entre el bulbo y la protuberancia muestra cómo la respiración se mantiene prácticamente normal, pero con tendencia a que las inspiraciones sean más intensas (respiración boqueante). El área inspiradora, localizada a ambos lados de la parte dorsal de la formación reticular bulbar, ocupa aproximadamente casi toda la longitud del mismo y se caracteriza por presentar sus neuronas estrechamente unidas e interconectadas, mediante el haz solitario que se forma de la terminación de los nervios vago y glosofaríngeo, les corresponde a estos nervios transmitir las señales sensoriales de los quimiorreceptores periféricos, cooperando así en el control de la mecánica respiratoria (ventilación pulmonar). Durante el proceso de la ventilación pulmonar le corresponde a la inspiración desarrollar el proceso activo, mientras que la espiración es la consecuencia de la primera, por lo tanto, tiene un carácter pasivo. De lo antes expresado se infiere que el ritmo básico respiratorio es responsabilidad del área inspiradora, dependiendo de un proceso de excitabilidad-inhibición de carácter intrínseco, inherente a su conjunto neuronal, que establece una oscilación reverberante interneuronal con fatigabilidad sináptica y extrínseco por influencia frenadora del área neumotáxica. Durante la fase de excitabilidad los impulsos nerviosos originados en el área inspiradora llegan al diafragma y otros músculos inspiratorios para aumentar, rápidamente, la contracción de estos, que se acentúa para obtener una contracción cada vez más intensa del conjunto muscular inspiratorio, con la consiguiente dilatación del tórax y la expansión de los pulmones (inspiración); en un momento dado, las neuronas inspiradoras cesan la generación de impulsos, caen bruscamente en una fase de inhibición que las hace permanecer inactivas por un lapso de tiempo mayor que en la fase de excitabilidad, entonces se produce la espiración con relajación de los músculos inspiratorios y producto de la retracción de los pulmones el retorno de la caja torácica a su volumen de reposo. La duración del proceso alterno de excitabilidad-inhibición de las neuronas del área inspiradora depende de la especie animal, ya 141 que determina la frecuencia respiratoria, diferente, según la especie. En senti do general , podemos afirmar que prácticamente par a todos lo s mamíferos (excepto roedores), la fase de excitabilidad (inspiración) es menor en tiempo que la de inhibición (espiración), por lo que esta última es más prolongada. El área espiradora, localizada también en la formación reticular a ambos lados del bulbo, pero en su parte ventral, ocupa prácticamente casi toda su longitud. La excitación de este conjunto neuronal produce la contracción de los músculos espiratorios, pero al ser la espiración, durante la respiración normal tranquila un proceso pasivo, entonces podemos afirmar que esta área no participa en el control del ritmo básico respiratorio y solamente lo hace cuando, por determinadas causas, se refuerza la señal inspiradora que produce un aumento de la ventilación pulmonar (distensión torácica aumentada), tal como ocurre en la tos, el estornudo, la fonación, la fase expulsiva del tiempo de regurgitación de la rumia, etc., entonces, señales del área inspiradora al área espiradora estimulan su puesta en marcha con la consiguiente generación de impulsos nerviosos excitatorios que producen la contracción de la musculatura espiratoria que contribuye, con su contracción enérgica, al proceso de la ventilación pulmonar. Al describir el centro respiratorio como estructura del sistema nervioso, controladora de la actividad respiratoria, podemos deducir la posibilidad de que otras estructuras nerviosas participen también, de forma voluntaria o involuntaria, en el control de esta actividad. El control voluntario de la respiración tiene como característica que la decisión consciente, a nivel de la corteza cerebral, para modificar la actividad respiratoria no se produce directamente sobre el centro respiratorio, sino sobre la musculatura respiratoria, mediante la vía corticoespinal o piramidal que conduce los impulsos nerviosos hasta las motoneuronas espinales que inervan estos músculos, por lo que el aumento o disminución, inclusive el paro temporal, respiratorio, se desarrollan directamente sobre los órganos efectores. Como veremos más adelante, el paro respiratorio voluntario, que con tanta facilidad realizamos, tiene un límite, según la capacidad individual del sistema, ya que estímulos más potentes, de carácter humoral como son las presiones parciales de bióxido de carbono y oxígeno y la concentración de hidrogeniones en sangre, impiden su prolongación por un tiempo más allá de lo permisible. La interacción corteza-sistema límbico queda demostrada al comprobarse y observarse que en estados emocionales como ansiedad, ira o rabia, inquietud y miedo se produce una modificación de la actividad del sistema respiratorio, al incrementarse la frecuencia, por lo que aumenta la ventilación. 142 En relación con el control involuntario, diferentes estructuras nerviosas como el hipotálamo, el bulbo y la relación funcional entre los receptores pulmonares y el centro respiratorio establecen el refejo. Las señales sobre el centro respiratorio procedentes del hipotálamo desempeñan un importante papel en el mecanismo termorregulador, con mayor significación en muchas aves y mamíferos, perro, conejo, gallina, etc., donde el mecanismo de la sudoración es práctica o completamente nulo, por lo que la ventilación pulmonar se constituye en la vía primaria para la disipación del calor (jadeo o polipnea térmica); en estas especies el mecanismo del “jadeo” es el incremento de la frecuencia respiratoria con aumento del proceso de ventilación al sistema. Ante la tendencia al aumento de la temperatura corporal de núcleo, por diversas razones como son: la actividad física o el aumento de la temperatura ambiental, el centro termorregulador hipotalámico (hipotálamo anterior) envía señales estimulantes al área neumotáxica que incrementa su generación de impulsos inhibitorios hacia el área inspiradora bulbar, por lo que se acorta la inspiración y se incrementa la frecuencia respiratoria con el consiguiente aumento de la ventilación pulmonar. El jadeo produce un mayor intercambio gaseoso con el medio ambiente, por lo que penetra mayor cantidad de aire fresco, que se calienta en las vías de conducción aéreas, para ser expulsado al exterior mediante la espiración en una unidad de tiempo. En el caso del jadeo debemos señalar que el aumento de la frecuencia respiratoria como respuesta fisiológica ante la hipertermia no produce alteraciones de las presiones parciales de los gases respiratorios en la sangre, debido a que son movimientos respiratorios muy superficiales, por lo que no se incrementa la ventilación pulmonar y el aire que llega a los alveolos es el procedente de las vías de conducción bajas, no el aire atmosférico directo, lo que impide con efectividad la pérdida excesiva de CO2 y por lo tanto, evita que se establezca una alcalosis respiratoria grave. El hipotálamo, por ser un punto básico de integración funcional neuroendocrino, influye también en forma indirecta sobre la actividad del centro respiratorio, mediante sus hormonas liberadoras de hormonas adenohipofisiarias como son las hormonas TRH y GRH que estimulan, respectivamente, la producción por la adenohipófisis de las hormonas TSH (tirotropa) y GH ( del crecimiento) que, mediante las hormonas del tiroides (T3 y T4) y las somatomedinas hepáticas, estimulan el metabolismo y por consecuencia el aumento de la actividad respiratoria. Un estímulo potente para la entrada en juego del eje hipotalámico-hipofisiario-tiroideo es el descenso de la temperatura ambiental (frío), ya que las hormonas del tiroides al incrementar el metabolismo basal aumentan la producción de calor (efecto calorigénico). 143 A nivel del bulbo se establece una estrecha relación entre los conjuntos neuronales o núcleos nerviosos aquí situados, como es la relación entre el centro respiratorio y el centro vasomotor bulbar (controla actividad cardíaca y constricción vascular periférica), de manera que cualquier estímulo que aumenta la actividad del segundo, también estimula al primero, como ocurre en el caso de una disminución de la presión arterial, donde la inhibición de los barorreceptores aórticos y carotídeos, próximos a los cuerpos aórticos y carotídeos, reducen su acción frenadora sobre el centro vasomotor, lo cual aumenta la actividad de este, al tiempo que se incrementa la frecuencia respiratoria, aumentándo se la ventilación, mientras que la hipertensión arterial produce el efecto contrario. Otro ejemplo de la influencia bulbar queda demostrado en el acto de la deglución, cuyo objetivo es la conducción del bolo alimentario desde la boca hasta el estómago, pasando por la faringe, vía común de los sistemas respiratorio y digestivo, por lo que cuando se deglute, no se puede respirar en el momento en que se desarrolla el tiempo faríngeo de esta actividad fisiológica. La deglución se controla por el centro bulbar de la deglución, que al activarse produce un paro respiratorio fisiológico, momentáneo, para propiciar que el bolo de deglución alcance al esófago, evitando su proyección hacía las vías respiratorias, acción conocida popularmente como “irse por el camino viejo”. Las señales medulares se consideran también de extraordinaria importancia, por cuanto se comprueba que la sección de la médula espinal, por debaj o de l bul bo, dete rmina una inactivi dad casi tota l de los centros respiratorios que se activan hasta establecer casi un ritmo normal respiratorio, cuando se estimulan los fascículos seccionados (fascículos de degeneración ascendente o sensitivos). La importancia de esta influencia queda demostrada cuando, en caso de depresión del centro respiratorio hasta el paro, en una gran cantidad de casos es posible su reactivación mediante golpes en la piel o un golpe térmico de agua bien fría. Sobre el centro respiratorio actúan otras señales nerviosas que proceden de receptores ubicados, tanto en el sistema respiratorio como en otras partes del cuerpo. Entre estos receptores se describen: Localizados en la musculatura lisa de las vías aéreas de la tráquea, bron- quios y bronquiolos primarios, mecanorreceptores pulmonares o receptores de estiramiento, de acción lenta, desencadenan el reflejo de Hering-Breuer, común en todos los mamíferos y en otros de respiración pulmonar como la tortuga, aunque puede variar en intensidad, es una actividad nerviosa de carácter armónico para la mecánica respiratoria, que se desarrolla a partir de señales excitatorias originadas en respuesta al estímulo ante la inflación de los pulmones durante la inspiración, y 144 que viajan por fibras aferentes vagales hasta el tronco del encéfalo, proyectándose sobre el núcleo del tracto solitario y el área neumotáxica, produciendo el “frenado” del área inspiradora, por lo que cesa la inspiración, evitando que los pulmones se expandan demasiado. El reflejo de Hering-Breuer es, por lo tanto, un mecanismo que coopera en la armonía de expansión-retracción de los pulmones en condiciones de reposo o actividad muscular moderada. Los denominados receptores de irritación, del tipo mecanorreceptores y quimiorreceptores, ubicados en las células epiteliales de las vías altas como laringe y tráquea, en bronquiolos y posiblemente alveolos, responden ante estímulos mecánicos y químicos por sustancias irritantes como: gases nocivos, humo, polvo, aire frío y sustancias como histamina y prostaglandinas. Estos receptores, de adaptación rápida, envían sus impulsos nerviosos mediante las fibras mielínicas del nervio vago, provocando un conjunto de respuestas como: broncoconstricción, secreción de moco y respiración superficial (taquipnea) como respuestas protectoras del sistema, facilitando su expulsión o eliminación. Receptores yuxtacapilares localizados en las paredes alveolares próximas a los capilares pulmonares, son del tipo de adaptación rápida, que presentan un potencial umbral muy elevado, por lo que en condiciones normales no son estimulados; en cambio lo hacen ante procesos patológicos que afectan los pulmones. Al igual que los anteriores son del tipo mecanorreceptores, que se estimulan por distensión mecánica del aumento del líquido intersticial o quimiorreceptores que responden ante sustancias químicas transportada s por la sangre como: histamina, serotonina, bradicinina, prostaglandinas, etc. Los impulsos generados por estos receptores se transmiten por fibras amielínicas vagales que determinan una taquipnea por excitación del centro respiratorio. Se describe que en caso de sobreexcitación, es decir, de estímulos intensos, se puede producir una apnea que es frecuente en casos de enfermedades alérgicas o infecciosas que afectan los pulmones. Situados en la mucosa de las fosas nasales y vías altas respiratorias, receptores mecánicos y químicos captan sustancias que penetran al sistema durante la inspiración y transmitan sus impulsos por el trigémino y olfatorio, quinto y primer pares craneales, respectivamente, provocando los reflejos del estornudo y la tos y reacciones de broncoconstricción. En algunos animales acuáticos, como el pato, los movimientos respiratorios cesan en cuanto el animal sumerge la cabeza en el agua, contacto de este con las fosas nasales, y en otros terrestres como el conejo, se observa una respuesta similar cuando se proyecta un fino chorro de agua sobre los orificios nasales. Esto explica la apnea refleja que se observa, 145 frecuentemente, al comienzo de la aplicación de la anestesia por inhalación de anestésicos volátiles, cuyos vapores son más o menos irritantes (éter, cloroformo). La conexión con los receptores algiógenos o nociceptores o del dolor demostrada por la respuesta hiperventiladora ante el dolor somático o hipoventiladora ante el dolor visceral. Conexión con los receptores especializados, husos musculares y órganos tendinosos de Golgi, ubicados en la musculatura esquelética respiratoria y los receptores de las cápsulas articulares de la caja torácica que informan al centro respiratorio el esfuerzo mecánico de la ventilación pulmonar. Está comprobado el co ntro l quími co de la re sp ir ació n por la estrecha relación que existe entre la composición química de la sangre, que irriga el segmento bulbo-protuberancial del nivel encefálico bajo y la actividad respiratoria. Si el objetivo fundamental del proceso respiratorio es mantener en sangre, y por lo tanto en los líquidos corporales, las presiones normales de los gases respiratorios, oxígeno y bióxido de carbono, además el pH, entonces podemos deducir que le corresponde a estos compuestos químicos desarrollar el denominado control químico de la respiración. El incremento de la presión parcial en sangre del CO2 o de la concentración de hidrogeniones (H+ ), permaneciendo constantes los demás factores, produce un aumento de 5 a 10 veces en la ventilación pulmonar que, en un inicio, se efectuará en forma inconsciente (taquipnea), pero que posteriormente y a medida que se refuerce y mantenga esta situación traducirá una sensación desagradable, por la participación de la corteza (disnea). El efecto de las variaciones de la composición química de la sangre arterial sobre la ventilación pulmonar se e stablece mediante la presencia de quimiorr eceptores bulba res (CO2 , H+ ) y cuerpos aórti cos y caro tídeos quimiosensibles (CO2 ), los cuales desencadenan impulsos excitadores hacia el centro respiratorio. La acción estimulante del CO2 y de los H+ se debe a la existencia, en el nivel bulbar, de la denominada zona respiratoria quimiosensible del centro respiratorio, localizada a ambos lados de la pared ventral del bulbo, en estrecha proximidad con la entrada-salida de los nervios glosofaríngeo y vago y en estrecha intimidad con el líquido intersticial cerebral; esta zona es muy sensible a los cambios en las concentraciones en sangre del CO2 y de los H+ y aunque este último es el estímulo más potente, al no poder atravesar con facilidad la barrera hematoencefálica ni la barrera sangre-líquido cefalorraquídeo, tiene un efecto menos estimulante que el CO2 , que pasa ambas barreras con extraordinaria facilidad, por lo que al difundir más rápido, entonces posee un efecto más potente para estimular 146 la zona quimiosensible, que al excitarse estimula al área respiratoria, incrementando la frecuencia respiratoria. En realidad, el estímulo más potente es el H+ y aunque el estímulo inicial desencadenante se corresponde con el CO2 que, a nivel de las neuronas quimiosensibles, se une con el agua para formar ácido carbónico, que como ácido débil se disocia rápidamente en anión bicarbonato e ion hidrógeno, le corresponde a este último ser el causante directo de la estimulación de la zona quimiosensible por irritación del cuerpo neuronal, de manera que las neuronas quimiosensibles generan impulsos nerviosos que proyectados sobre el área neumotáxica la deprimen, por lo que se reduce el efecto inhibidor de este sobre el área inspiradora, incrementándose la frecuencia respiratoria al reducirse el tiempo inspirador. (Ver Fig. 4.11.). F i gu r a 4.11. Activación de la zona quimiosensible bulbar. Recientemente se le atribuye un papel más importante a las variaciones de presión del CO2 en el líquido cefalorraquídeo que en el líquido intersticial, por cuanto se constató una menor cantidad de proteínas amortiguadoras del estado ácido-básico en el líquido cefalorraquídeo que en el líquido intersticial que rodea las células, por lo que un aumento en la pCO2 en el líquido cefalorraquídeo producirá un incremento más rápido en la concentración de hidrogeniones en las neuronas quimiosensibles. La importancia de las zonas quimiosensibles bulbares y el efecto potenciador CO2 e H+ queda demostrada en el experimento denominado “circulación cruzada de Frederick”. Una vez desviada entre sí la circulación hacia la cabeza en dos 147 perros, se procede a ligar las arterias vertebrales y seccionar los nervios vago en el perro A, para que no reciba ningún tipo de información en su centro respiratorio, y seguidamente se le produce una compresión de la tráquea hasta la asfixia; como está recibiendo sangre del perro B, que tiene intactas sus conexiones arteriales y nerviosas, entonces observamos que A muere sin producir ninguna modificación del ritmo respiratorio, mientras que B incrementa extraordinariamente su frecuencia respiratoria, a pesar de que nada le está ocurriendo. De este forma se pone en evidencia la importancia que tiene la relación composición química de la sangre arterial –nervios vagos– zona respiratoria quimiosensible bulbar, al observarse que la sangre asfíctica y por lo tanto con alta pCO2 (hipercapnia), baja pO2 (anoxemia) y enriquecida en metabolitos ácidos (acidosis) estimula intensamente al centro respiratorio del perro B, mientras que la sangre oxigenada, con baja pCO2 (hipocapnia), elevada pO2 y baja concentración de hidrogeniones (alcalosis), producto de la hiperventilación de B, determina un cuadro de apnea mortal en A (paro respiratorio). (Ver Fig. 4.12.). F i gu r a 4.12. Circulación cruzada de Frederick. La presión pO2 en sangre también regula la frecuencia e intensidad de los movimientos respiratorios, aunque no de forma directa, sobre el centro respiratorio, sino que se manifiesta a través de los quimiorreceptores localizados a cada lado de la bifurcación de la carótida (cuerpos carotídeos) y en el arco de la aorta (cuerpos aórticos). Cada cuerpo aórtico o carotídeo contiene aglomeraciones de dos tipos de células, rodeadas por un sistema vascular sinusal: las células de tipo I que producen catecolaminas, probablemente dopamina, y establecen conexión sináptica recíproca con terminaciones 148 nerviosas del glosofaríngeo y células del tipo II que se consideran como células gliales que rodean a las de tipo I. Las terminaciones amielínicas del nervio glosofaríngeo se distribuyen con cierto intervalo entre las células de los senos, por lo que se consideran como los verdaderos quimiorreceptores para pO2 . La vía aferente será el nervio de Hering, el glosofaríngeo para los cuerpos carotídeos y el vago para los cuerpos aórticos. Estudios efectuados demuestran que estos cuerpos quimiorreceptores incrementan la generación de impulsos por sus vías aferentes (hacia el bulbo), cuando se les perfunde sangre con baja presión de O2 , mientras que la perfusión de sangre oxigenada disminuye la generación de estímulos, por lo que las señales aquí producidas tienen un efecto excitador sobre el centro respiratorio. Indiscutiblemente que de no mantenerse controlados la pCO2 y la concentración de H+ , el O2 presenta un papel secundarlo en cuanto a la ventilación pul monar. Ahor a bie n, un descenso e n la p02 se rá capta do p or l os quimiorreceptores que enviarán, por sus vías aferentes, impulsos excitadores al centro respiratorio y este responderá con un aumento en la ventilación pulmonar, por lo tanto de la ventilación alveolar, con la consiguiente respuesta que produce un doble efecto poderosamente inhibidor, disminución del C02 y de los H+ , que se oponen a la excitación inicial lograda por la disminución del O2 , impidiéndose de esta forma un aumento neto en la ventilación y relegándose al 02 a un plano secundario. No obstante lo explicado, debemos expresar que a pesar de esta débil respuesta a la disminución de la pO2 , el mecanismo quimiorreceptor del mismo es muy i mpo rta nte , pues co nsti tuy e de por sí el úni co capaz de aumentar la ventilación pulmonar o alveolar en caso de un descenso de la presión de O2 en sangre arterial e, indiscutiblemente, este aumento de la ventilación, aunque ligero por la acción frenadora del CO 2 y el H+ , a veces resulta de vital i mportancia para la vida del animal. La acción de frenado no sie mpre es de la misma forma, ta l como se observa en el meca nismo de adaptación a la altura, donde al princi pio ante la reducción de la presión de O2 en el aire por la altura, el organismo responde con un aumento en la frecuenci a respiratoria, al cual se le oponen la presión de CO2 y la conce ntració n de H+ en su lógico efecto frena dor antes estudiado, p ero un tiempo después el centro respiratorio se a costumbra a la disminución del C02 , como consecuencia del aumento de la frecuencia, y por lo tanto va perdi endo pote ncia la a cció n de frenado, lo que permite el ajuste gradual de la respi ración a l nivel adecuado de ventil ación que garanti za la oxigenación, según la al titud. Otr o ejemplo de disminución del e fecto frenador del CO2 y los H+ es que estos pierden prácticamente su potencia cuando se encuentra muy dificultosa la respiración externa, intercambio 149 gaseoso entre la sangre y los alveol os, como o curre en l a neumonía , por lo que e l si stema regulador, a parti r del O2 de sempeña e l pa pel más importa nte. Los conceptos antes expuestos en relación con la regulación química, toman en consideración el papel individual de cada compuesto (CO2, H+ y O2 ), manteniendo constante, en forma artificial, los otros dos compuestos. Ahora bien, en condiciones normales de funcionamiento del cuerpo animal, el control es más complejo y entonces el orden de importancia reguladora es el siguiente: pCO2 , concentración de H+ y por último, con una débil importancia, la pO2. Por su potente acción reguladora se considera, al CO2 como la hormona respiratoria prácticamente para todos los mamíferos, aunque no siempre sucede así, ya que entre los animales superiores, los buenos nadadores como la foca, son prácticamente insensibles al efecto estimulante respiratorio de la pCO2 . Como planteamos anteriormente, siempre que lo deseemos podemos detener la respiración (apnea o paro respiratorio voluntario) durante un lapso de tiempo corto, dependiendo de la persona, pero al aumentar pC02 en sangre, llega un momento en que su acción estimulante sobre el centro respiratorio es tan potente que vence la inhibición voluntaria, por lo que es imposible que una persona se asfixie a sí misma, simplemente por retener el aliento, es decir, el suicidio voluntario por paro respiratorio consciente es imposible por los mecanismos de control humoral o químico. El me canismo a uto rre gul ado r de l a función re spi ratori a se desarrolla en dos niveles diferentes: a nivel del propio sistema, para aumentar inmediatamente la ventilación alveolar y a nivel tisular para satisfacer las necesidades locales. La autorregulación, como mecanismo a nivel del propio sistema, se establece por la presencia de células endocrinas en las mucosas tráqueo-bronquial productora s de catecol aminas, nora drenalina, principalmente, que al ser descargada a la circul ación local determina una re lajación de la muscul atura lisa bronquial, br oncodilatación, que aumenta el cali bre de los br onquios, per mitiendo una mayor circulación de ai re al disminuir la resistencia bronquial, lo que repercute en una mejor ventilación alveolar. Este sistema autorregulable del calibre bronquial para mejorar la ventilación alveo lar se desarrolla, principalmente, ante un esfuerzo respiratorio de cualquier índole, al comienzo del ejercicio y en condiciones de reposo durante el sueño, cuando se dificulta, por alguna causa, la respiración. El mecanismo autorregulador tisular establece, una vez más, la estrecha relació n funcional entre los siste mas r espir ator io y cardiovascular, en su 150 fo rma más íntima, que es la relación tejido-respiración-celular-circulacióncapilar; la apertura de los esfínteres precapilares para la circulación de la sangre hacia el tejido que irriga, fenómeno de la vasomotilidad, tiene como estímulo más potente las necesidades de O2 tisular. Es también importante destacar que tanto la producción de ácido láctico, como de CO2 por el tejido en actividad, incrementan, al descender el pH local, el coeficiente de utilización del oxígeno, por cuanto reducen la afinidad de la hemoglobina por este, facilitando una mayor difusión del O2 de la sangre hacia los tejidos. La utilización del O2 también se incrementa a nivel tisular, cuando producto del trabajo muscular, aumenta la temperatura del área en actividad por el aumento del metabolismo. EJE RCICIO Y RE GULACIÓN DE LA RE SPIRACIÓN Durante el ejercicio, las presiones en sangre de los gases respiratorios no sufren prácticamente cambios en relación con sus valores en condiciones de reposo, a pesar de que las necesidades de O2 pueden incrementarse hasta 20 veces más que el valor normal, por lo que tanto la ventilación pulmonar como el volumen-minuto cardíaco aumentan en relación directa con el esfuerzo físico en concordancia con la intensificación de los procesos oxidativos musculares. ¿Cuáles son entonces los factores que estimulan la hiperventilación durante el ejercicio si los estímulos humorales prácticamente no se alteran? La respuesta a esta interrogante es simple al responderse que son factores neurohumorales, pero es compleja si analizamos cuáles son y cómo actúan. Los factores que determinan la respuesta de la hiperventilación durante el ejercicio son tres: dos factores neurógenos, de origen cortical y muscular, y un factor humoral (pCO2 ) que actuarían en el mismo orden, es decir, en la relación corteza cerebral-musculatura esquelética-pC02 y siempre tomando en consideración que el aumento en la ventilación pulmonar puede hacerse mediante dos vías: aumentando la amplitud o aumentando la frecuencia. El factor ne ur ó ge no cor ti cal se instaura desde que se inicia el ejercicio, al transmitirse impulsos nerviosos excitadores, mediante la vía motora voluntaria, vía corticoespinal, que estableciendo sinapsis en las astas ventrales de la médula, trasmiten los impulsos nerviosos para la ejecución del movimiento deseado a la musculatura esquelética a través de las raíces motoras de los nervio s espinales y al mismo tiempo se envían estímulos colaterales a la formación reticular del nivel encefálico bajo, por el fascículo corticobulbar, lo que incrementa la actividad neuronal en este estructura 151 nerviosa y como el centro respiratorio se encuentra localizado en ella, no escapa de estos estímulos positivos que lo excitan, por lo que desde su inicio el ejercicio se acompaña de un aumento de la ventilación pulmonar, incluso antes de que realmente sea necesario, por lo que considera una respuesta anticipada al ejercicio, una respuesta que prepara al sistema respiratorio para el adecuado desarrollo de su función, es más, actualmente se considera que es una respuesta “aprendida”, es decir, que el factor cerebral se va haciendo cada vez más capaz de estimular al centro respiratorio al producir la señal adecuada y que esto se debe a la repetición del ejercicio, por lo que es necesario tomar este aspecto en consideración en el entrenami ento par a dicho ejercici o. Por su parte, el fa cto r ne ur ó ge no muscul a r refuerza la acción estimulante de la corteza, a partir de las contracciones musculares, fundamentalmente de la musculatura esquelética de las extremidades, mediante excitaciones propioceptivas que se transmitan por vía sensitiva medular hacia la formación reticular excitatoria, por lo que se excita el centro respiratorio. Durante el ejercicio hay un incremento del nivel de vigilia o relación de atención con el medio: de ahí que una forma de desperezamiento para reducir un estado de somnolencia consiste en efectuar movimientos de extensión y flexión de las extremidades o caminar, lo que repercute en un aumento de la ventilación pulmonar. (Ver Fig. 4.13.). F i gur a 4.13. Ajuste de la actividadrespiratoria enel ejercicio. Al facto r ho rmo nal (pC02 ) le correspondería ser el responsable de realizar el ajuste fi nal de la ventilaci ón pulmonar de acue rdo con l as ne cesi dades cor poral es de fo rma tal que, a l pr incipio del ej erci cio y a pesar de 152 que se incrementa la producción de C02 por el cuerpo animal, debido al aumento de ventilación pulmonar por a cción de los factores neurógenos se constata que el valor de la pCO2 estará por debajo de lo normal; a medida que se desarrolla el e jercicio y en forma progresiva en función de su producci ón, se aumenta la pCO2 , por lo que ento nces le co rresponde a este, en su papel ex citador, aumentar la actividad del centro re spiratori o que refue rza la ventilació n pulmonar, retor nando la pCO2 a su valor no rmal. Cuando el ejercicio termina, los factores neur ógenos cesan, por lo que la excitación del centro re spiratorio disminuye , pero la presión de CO2 no desci ende tan rápidamente, debido a que el metabolismo muscul ar se mantiene, incrementado por un tiempo, en dependencia del grado de preparación física del animal, por lo que se opone al retorno de la frecuencia de re poso del centro re spiratori o; aI ce sar los factores neurógenos, que reduce n la excitabilidad del centro unido a la aún incre mentada pr oducción de CO2 , entonces se increme nta en sangre la pCO2 que ma ntiene aumentada la ventilación, por estímulo humoral, hasta que su valor alcance la normalidad para recuperar se la fre cuencia r espirato ria de re poso. Por l o antes e xpuesto, al finali zar el ej ercicio, el cese de los factores neurógenos y musculares tiende a normalizar la respira ción, pero la consecuencia del ejercicio en los cambios en la composición gaseosa de la sangre (facto r humoral) p ersisten aun durante un mayor o menor tiempo, lo que explica la demora en que la ventilación pulmonar retorne a su frecuencia de reposo. RESPIRACIÓN EN E L FETO El feto, durante su permanencia en el útero, se encuentra en estado de apnea (sin movimientos de ventilación pulmonar), por lo que el intercambio gaseoso se desar rolla en l a placenta de mane ra que este se convierte durante la vida fetal, en el lugar donde se ejecuta la aceptación de O2 y elimi nación de l CO2 por la sangre fetal. De lo antes expresado se infiere que en el feto el paso uno del proceso respiratorio, la ventilación pulmonar no se desarrolla, mientras que el paso dos, respiración externa, se efectúa a nivel de la placenta. El intercambio de los gases respiratorios a ambos lados de la membrana respiratoria placentaria tiene la misma base física, proceso de difusión, con la característica de que la diferencia de presión para el oxígeno es menor que la diferencia de presión a ambos lados de la membrana respiratoria pulmonar, no obstante la hemoglobina fetal (HF), que de las cuatro cadenas de aminoácidos posee dos y dos presenta una mayor afinidad por el 153 oxígeno que la hemoglobina de vida de relación animal medio ambiental (HA), con dos cadena y dos cadenas de manera que para lograr una saturación de un 60 % es suficiente una diferencia de presión de solo 30 mm Hg a ambos lados del área de intercambio. La mayor afinidad por el oxígeno de la hemoglobina fetal o hemoglobina F en relación con la de la hemoglobina adulta, hemoglobina A, se debe a la pobre atracción del 2,3-DPG que tienen las cadenas polipeptídicas que sustituyen a las cadenas en la hemoglobina fetal y la hacen, por lo tanto, más afín a la atracción del O2 . En relación con el intercambio del CO2 , la diferencia de presión a ambos lados de la membrana respiratoria placentaria es prácticamente similar a los valores a nivel de la membrana respiratoria pulmonar. La placenta tiene, por lo tanto entre sus diversas funciones, la función respiratoria que regula las presiones parciales de los gases respiratorios en la sangre fetal, de tal forma que no se alcance la suma de estímulos necesarios para que el centro respiratorio entre en actividad, es decir, se mantenga el o los fetos en apnea, evitando el desarrollo de la ventilación pulmonar y la aspiración de los líquidos que produciría la muerte fetal por asfixia. Si como consecuencia de un movimiento brusco fetal en el interior del útero se interrumpiera la circulación placentaria por torsión del cordón umbilical, entonces el incremento en sangre fetal de la pCO2 y de los H+ (acidosis respiratoria) unido al descenso de la p02 estimularía el centro respiratorio, desencadenándose la primera inspiración y el feto moriría por asfixia, al penetrar líquido amniótico en las vías respiratorias que encharcarían los alveolos respiratorios, este situación descrita es siempre preocupante en los partos prolongados o en aquellos en los que el feto pueda torcer o comprimir el cordón umbilical. RESP IRACIÓN EN EL RECIÉN NACIDO La mecánica respiratoria que asegura la ventilación pulmonar comienza, como acto fisiológico, en el momento del nacimiento al cesar la relación sanguínea placentaria, es decir, un breve espacio de tiempo después de interrumpida la relación feto-madre y producto del desbalance de los gases respiratorios en la sangre del recién nacido al aumentar la pCO2 y descender la pO2. Como se explicó en el contr ol humoral de la respiración, por su po tente efecto estimulado r le corresponde al a umento en l a pCO2 ser el estímulo fundamental que activa el centro respiratorio, produciéndose la primera inspiración, fase a ctiva de la ventilación pulmonar, se guida de la primera espiración, fase pasiva de la ventilación pulmonar y a partir de este momento, 154 la mecánica respiratoria se mantendrá de forma vegetativa, rítmica y ajustable a las necesidades corporales, según actividad desarrollada a lo largo de la vida del animal. Si bien es cierto que el principal estímulo para el desencadenamiento de la entrada en actividad permanente del centro respiratorio se corresponde con el aumento de la pCO2 en la sangre del recién nacido, no podemos minimizar el valor estimulante que posee el golpe térmico que recibe el feto al nacer y abandonar un hábitat extremadamente caliente, el útero y su temperatura de núcleo, por el medio ambiente y su temperatura, que en general es mucho más baja, aunque esta depende de la época del año y de la zona geográfica, por lo que estímulos excitadores originados a partir de los receptores térmicos cutáneos, conducidos mediante las vías sensitivas medulares epicrítica y protopática (fascículos del cordón dorsal y espinotalámicos) hacia la formación reticular del nivel encefálico bajo, estimulando el área apneústica que refuerza al área inspiradora en su primera actividad para la instauración de la ventilación pulmonar, por lo que aumenta el grado de excitación neuronal capaz de responder a estímulos moderados. Otro estímulo importante capaz de cooperar con desencadenamiento de la respiración en el recién nacido es el estímulo mecánico del golpe, las clásicas “nalgadas” en el niño, que es perfectamente aplicable a cualquier especie mamífera en caso de necesidad por apnea prolongada o sencillamente como cooperación al desencadenamiento de la primera ventilación pulmonar; estos estímulos que se originan en receptores táctiles cutáneos utilizan las mismas vías y mecanismos estimulantes que el descrito para el golpe térmico. Es interesante señalar que se ha demostrado que la interrupción de la circulación por el cordón umbilical y el cese de la capacidad respiratoria de la placenta debe ser en forma brusca, para desencadenar la mecánica respiratoria (inspiración-espiración), ya que al comprimir lentamente el cordón umbilical no se estimularía el centro respiratorio con la potencia necesaria para que el recién nacido inicie la respiración. Capítulo 5 SISTEMA DIGESTIVO INTRODUCCIÓN La digestión es el conjunto de procesos mecánicos, químicos y microbiológicos que se desarrollan en el sistema digestivo, con la finalidad de reducir en talla física y química los alimentos para convertirlos en partículas pequeñas absorbibles y asimilables por el organismo que se conocen como principios nutritivos o nutrientes que, según el científico francés Claude Bernard, el organismo utiliza para asegurar el trabajo y mantenimiento de la vida celular cuando les son administrados por vía parenteral. Estas partículas pequeñas o simples se corresponden con los monosacáridos para los carbohidratos, los aminoácidos para las proteínas, los ácidos grasos, glicerina, monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos para los lípidos y los nucleósidos para las nucleoproteínas. Además, mediante el sistema digestivo y a través de los alimentos, se obtienen los minerales y vitaminas, así como el agua, elementos tan necesarios para el mantenimiento de la vida. (Ver Fig. 5.1.). F i gu r a 5.1. Objetivosdel sistemadigestivo. 156 En los mamíferos este sistema comprende el tubo di gesti vo , abierto en sus dos extremos, por lo que se constituye en una prolongación del medio ambiente en el interior del organismo y está formado por conductos y reservorios de calibres desiguales que se comunican entre sí, pero que son capaces de aislarse temporalmente por la acción de los esfínteres. A lo s efectos histológicos, se describen cuatro túnicas o capas: la interna o mucosa que presenta diferentes tipos de células con funciones específicas y glándulas que elaboran secreciones con diversas acciones, la submucosa de tejido conjuntivo laxo con rica irrigación e inervación, la muscular constituida por diferentes capas de fibras musculares lisas y la externa o serosa formada por el mesotelio y los ó r gano s a nex o s que intervienen en la prehensión y masticación de los alimentos (labios, lengua y dientes) y en la digestión propiamente dicha (glándulas salivales, páncreas e hígado). En las aves, animales de estómago policavitario, el tubo digestivo presenta las mismas características generales que los mamíferos con particularidades en el segmento bucogástrico (buche-proventrículo-molleja) y en el intestino grueso (uno o dos ciegos y ausencia de recto). El tubo digestivo está constituido de forma tal que permite el almacenamiento temporal de los alimentos, facilitando que se produzca la ingestión en forma intermitente, por lo que el animal tiene la posibilidad de desarrollar otras actividades entre las comidas. El gasto energético del organismo no cesa jamás, incluso en los períodos de reposo, pero los principios nutritivos satisfacen este gasto, ya que el tránsito gastrointestinal se encuentra regulado de forma tal que, con un sistema de alimentación normal para la especie, el animal no queda sometido al ayuno y, por consiguiente, obligado a consumir su propia reserva. A este efecto, tanto el humano como los animales desarrollan un número determinado de períodos de ingestión de alimentos diariamente (comidas) que garantizan el aporte casi continuo de nutrientes y energía, sin embargo el aporte alimentario es discontinuo. El proceso de la digestión está conformado, en esencia, por una diversidad de acciones físicas y químicas estrechamente relacionadas entre sí y finalmente coordinadas bajo el control del sistema nervioso autónomo que se complementan con la actividad del sistema nervioso intrínseco y el sistema endocrino gastrointestinal. Desde el punto de vista fisiológico y según el tipo de alimentación, los animales domésticos se clasifican en: he r bívo r o s, que se alimentan con productos de origen vegetal, entre los que se encuentran los rumiantes (bovinos, ovinos y caprinos), equinos y conejos; ca rní vo r os con su base alimentaria de origen animal, tal como acontece con el perro y el gato y o mní vo ro s con la doble posibilidad alimentaria, como es el caso del cerdo. 157 En los mamíferos domésticos la conformación anatómica de los diversos segmentos del tubo digestivo está adaptada a las características de los alimentos que le son adecuados. Anatómicamente, el estómago es el único órgano que, en sentido general, presenta modificaciones morfológicas en al gunas especi es de ani mal es, lo que permite su cl asi ficaci ón en mo nogá str ico s como son: los carnívoros, omnívoros y algunos herbívoros (caballo, conejo) y en p ol i gástri co s con varios compartimientos, tal como se observa en los herbívoros rumiantes. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DIG ESTIVO Los factores que intervienen en el proceso digestivo son: mecánicos, químicos y microbiológicos con la particularidad fisiológica de que mientras el factor mecánico mantiene su importancia digestiva en cualquier especie animal, los otros dos factores priman uno sobre otro según el tipo de alimentación de la especie y así el factor químico es decisivo para los carnívoros y omnívoros, mientras que el fa ctor microbiológico lo es para los herbívoros y omnívoros. (Ver Fig. 5.2.). F i gu r a 5.2. Factores que participan enel proceso digestivo. El facto r me cá ni co de la digestión se debe a la acción primaria de la actividad muscular para la reducción en talla física del alimento. La musculatura estriada del segmento cabeza-cuello y la presente en el esófago aseguran 158 los procesos de prehensión, masticación y deglución del alimento, actividades que se ven auxiliadas por los labios, lengua y dientes, con apoyo de la saliva. Le corresponde a la musculatura lisa del segmento gastrointestinal producir los movimientos de mezcla del alimento con las secreciones digestivas, garantizar el tránsito adecuado según el gradiente digestivo, coayudar a la trituración de las partículas alimentarias, permitir la renovación del contenido en contacto con la mucosa, facilitando su recambio, de ahí una mejor absorción y finalmente, mediante la disposición esfinteriana de la musculatura lisa, controlar el tránsito alimentario entre los diferentes segmentos, según las condiciones del contenido y la actividad nerviosa. El facto r quí mi co lo desarrolla la actividad hidrolítica o digestiva química del alimento, produciendo su reducción a compuestos químicos simples, mediante la acción de las enzimas, es decir, determina la reducción en talla química. El sistema enzimático que actúa a nivel del tubo digestivo presenta dos orígenes: uno se corresponde con el complejo equipo enzimático elaborado por las glándulas propias y anexas del tubo digestivo, de valor indispensable, y el otro se debe a las enzimas presentes en el alimento que cooperan con el primero, pero que son incapaces de sustituirlo. El factor químico está sometido al control del sistema neuroendocrino (extrínseco e intrínseco). Desde el punto de vista nervioso el control interesa a dos sistemas, el extrínseco en donde el papel excitosecretor es responsabilidad de la e stimulación para simpática, mientras que una respuesta inhibosecretora es consecutiva de la estimulación simpática y otro intrínseco constituido por los plexos de Auerbach y Meissner. A los efectos del control endocrino, la estimulación secretora del sistema glandular tiene su base en hormonas de acción local elaboradas por células de la propia mucosa gastrointestinal y hormonas de acción general. Un hecho interesante de carácter evolutivo es la ausencia de enzimas celulolíticas en las secreciones digestivas de los vertebrados superiores (mamíferos y aves), sin embargo múltiples especies se alimentan de productos de origen vegetal (hierbas), situándose como primeros consumidore s en la ca dena al ime ntar ia, al establ ecer una simbi osi s con l os microorganismo para la obtención de energía mediante el proceso de la fermentación, por lo que el factor mi cro bio l ógi co es esencial para el mantenimiento de la vi da de estas especies de ani males super iores. La ferme ntaci ón es desa rr oll ada por lo s microo rgani smos ce lul ol íti co s, pri ncipa lmente ba cteri as (huéspe des), que esta blece n una rel ación de simbio sis con los animales (hospederos) de carácter pregástrica en el saco retículo-ruminal en los herbívoros poligástricos o rumiantes (bovinos, ovinos, 159 caprinos) o de carácter postgástrica en los herbívoros monogástricos (caballos, conejos), así como en los omnívoros. EL ACTO FISIOLÓGICO DE INGESTIÓN DE LOS ALIMENTOS El patrón de alimentación circadiano o nictemeral (24 horas) depende de la especie animal, el tipo de alimentación y sus hábitos de vida, por lo que el número de comidas, alternando con períodos de ayuno, fluctúa desde una comida al día, para los carnívoros con un amplio tiempo de ayuno, hasta múltiples comidas, alternando con varias fases de ayuno en los herbívoros. La actividad ingestiva es preferencial durante el día para los animales de hábitos diurnos y preferencial durante la noche para los de hábitos nocturnos, con la característica general de que prácticamente todas las especies de animales de granja tienen preferencia ingestora en la fase diurna. El tiempo que el animal dedica a cada comida se define como período prandial, mientras que el tiempo que dura la saciedad de esta comida se conoce como período postprandial (ayuno). En la ingestión de alimentos desempeñan un papel fundamental los métodos alimentarios, la conformación del aparato masticatorio y del sistema digestivo, así como el tipo de alimento. En todas las especies de animales superiores le corresponde al sistema nervioso regular la ingestión de los alimentos, mediante actos reflejos a nivel encefálico, sobre los cuales operan mecanismos superiores de facilitación o inhibición de carácter cortical o voluntario. Estos mecanismos determinan un control altamente complejo que involucra a factores de los sistemas nerviosos central y periférico. La actividad fisiológica de ingestión presenta su control y desarrollo según el alimento sea sólido o líquido (leche o agua). La palabra “hambre” designa el ansia por el alimento y se asocia con sensaciones objetivas. El apetito se diferencia del hambre en que permanece cuando esta ya está saciada y siempre que el animal tenga ocasión de ingerir determinados alimentos agradables para él. Para satisfacer el hambre lo importante es la cantidad del alimento, mientras para calmar el apetito lo que interesa es su calidad y sabor (gusto, palatabilidad). El apetito está estrechamente unido a la palatabilidad del alimento, aunque también puede ser como consecuencia del crecimiento y del metabolismo. En los monogástricos la sensación de hambre va acompañada, generalmente, de contracciones rítmicas del estómago vacío que se denominan “del hambre” y son ondas peristálticas que provocan un aumento de la presión intragástrica, mientras que en los animales poligástr icos es prácticamente 160 imposible afirmar la existencia de las contracciones del hambre, debido al tránsito alimentario continuo. En los rumiantes es evidente la saciedad o paro en la ingestión desencadenada, inicialmente, más por el volumen de la ración que por la energía que ella es susceptible de aportar. La liberación de nutrientes depende, en gran parte, de los microorganismos ruminales, los cuales presentan una fase de hiperactividad al final de la comida. El fenómeno inicial de la saciedad será entonces completado por un fenómeno de satisfacción secundario como resultado de la absorción de los ácidos grasos volátiles (AGV) de cadenas cortas a nivel de los reservorios gástricos (retículo, rumen y omasum) para la utilización de estos en el metabolismo. La limitación en la cantidad de alimento ingerido, ya sea en una comida o en un día, pudiera estar dada por factore s relacionados tanto por el efecto físico de repleción r uminal, abomasal e intestinal como por las concentraciones de ciertos metabolitos en el sistema digestivo y en la sangre. La localización a nivel del hipotálamo del centro de la ingestión de alimentos (feeding center) fue presentida después de observarse alteraciones del comportamiento alimentario, debido a tumores hipofisiarios en el hombre y como consecuencia de la destrucción de zonas nerviosas locales en el gato y el perro. Tomando como base estas experiencias, podemos considerar la existencia morfológica y funcional de un centro de la ingestión localizado a nivel del hipotálamo, compuesto por dos áreas: una lateral en los núcleos laterales que comprende el “centro del hambre” propiamente dicho y un área ventromedial compuesta por núcleos de la zona que estructuran el “centro de la saciedad”. La estimulación del primero produce una hiperfagia espectacular e inmediata y su destrucción es seguida de anorexia grave y definitiva; la estimulación del segundo determina el paro en la ingestión, mientras que su destrucción conduce a una hiperfagia permanente. Al “centro de hambre” del hipotálamo lateral llegan fibras aferentes olfatorias, visuales, gustativas, trigeminales y viscerales procedentes del estómago e intestinos, fibras aferentes y eferentes vagales (X par craneal), así como haces de fibras aferentes procedentes de la corteza orbitofrontal de tipo mixto (excitatorias e inhibitorias). Esta altísima complejidad informativa permite que un animal hambriento, ante estímulos olfatorios y visuales apetecibles, establezca su patrón conductual ingestor que se ve reforzado por estímulos gustativos, originados en sus receptores específicos linguales, producto del efecto palatabilidad. La estimulación central hipotalámica para la puesta en marcha de la conducta ingestora, a partir de estímulos que involucran a los órganos de los sentidos mencionados necesita de dos condiciones para su efecto excitador: hambre y alimentos habituales en la dieta de los anima- 161 les, ya que en animales saciados o ante la presencia de alimentos no habituales, objetos u olores indiferentes entonces no existe el estímulo ingestor. La excitación del “centro del hambre” determina dos respuestas básicas: percepción consciente del deseo de comer (hambre), vía hipotalámicacortical y los movimientos “del hambre” en el estómago monocavitario, vía vagal. Ante la excitación del “centro del hambre” se refuerza la relación funcional corteza cerebral-formación reticular, incrementándose la vigilia, lo que explica por qué con hambre es difícil o casi imposible dormir. Los mecanismos que controlan la ingestión de alimentos permanecen aún en amplia discusión, por su alto grado de complejidad. En los animales monogástricos estos mecanismos reguladores a corto plazo ajustan el nivel de calorías perdidas con el nivel de calorías ingeridas y en ellos intervienen un conjunto de factores como son: efecto específico dinámico del alimento, nivel de glucosa en sangre (teoría glucostática), concentración de metabolitos grasos en sangre (teoría lipostática), nivel de aminoácidos en sangre (teoría proteostática), sensaciones procedentes del tractus digestivo durante la ingestión, distribución del agua corporal y la temperatura corporal (teoría termostática). Todos los factores mencionados actúan como un mecanismo regulador integrativo, por lo que el control de la ingestión de alimentos a corto plazo es la resultante de este conjunto modulador. Si el control desencadenante e inhibidor de la ingestión a corto plazo presenta esta complejidad, podemos afirmar entonces que el control a largo plazo es también altamente complejo por su interacción neuroendocrina. En los pollitos ha sido demostrada la existencia de un mecanismo regulador glucostático que opera inmediatamente después de la eclosión de los huevos, la cual determina una ingestión precoz de alimentos. (Ver Fig. 5.3.). El hábito alimentario de la especie animal responde a un patrón programado neuroendocrino de carácter hereditario. Según la fase del día (diurna o nocturna) en que la especie realiza su vida de relación se establece el patrón de regulación lipogénesis-lipólisis. En la rata (hábito nocturno) durante la noche y en el humano (hábito diurno) durante el día está elevada la tasa de utilización de la glucosa, la secreción de insulina en respuesta a esta hiperglicemia y la sensibilidad tisular a la acción de la insulina, por lo que predomina la lipogénesis con comidas más frecuentes y un balance positivo de energía, mientras que la fase contraria, rata en el día y humano en la noche, se produce intolerancia a la glucosa, hipoinsulinismo e insensibilidad tisular a la insulina, por esta razón prima la lipólisis con balance energético negativo y comidas menos frecuentes o totalmente deprimidas. Según el momento de actividad (diurna o nocturna) los animales presentan un incremento en el cociente respiratorio, el peso y los líquidos corporales. La 162 administración de insulina durante el día a ratas (hábitos nocturnos) produce inmediatamente un patrón de ingestión de alimento (comida) idéntico al observado normalmente en la noche, mientras que la administración de adrenalina en la noche (fase normal de actividad de la especie) determina un patrón alimentario típico del día (fase luminosa) sin ningún tiempo de latencia. Los experimentos descritos muestran que el nivel de utilización periférica de la glucosa es, indiscutiblemente, un factor importante en la frecuencia de iniciación de la comida en animales monogástricos, lo que valoriza la teoría glucostática. F i gu r a 5.3. Control de laingestión de alimentos. En los animales poligástricos (rumiantes) el mecanismo controlador de la ingestión es aún más complejo e involucra una gran variedad de estímulos. Una idea de su complejidad queda demostrada en el resumen de hipótesis siguiente: 1) factores químicos unidos a cambios en la composición de la ración y de los nutrientes, además el metabolismo de estos en el saco retículo-ruminal y el resto del cuerpo, 2) contenido intestinal, digestibilidad de los alimentos, tránsito de estos a través del tracto gastrointestinal, tipo de fermentación ruminal, concentración de algunos metabolitos en la sangre, balance energético y composición corporal, 3) interacción nutricional (dieta) con el aspecto fisiológico (animal) y los procesos biológicos (función ruminal y endocrino-metabólica) cuyo objetivo final es la regulación del ba- 163 lance energético, 4) sistema nervioso central y periférico con integración a nivel hipotalámico, además del papel de los ácidos grasos volátiles, principalmente acético y propiónico (teoría quimiostática), la producción de calor (teoría termostática), el balance energético (teoría energética) y el papel de los órganos de los sentidos (vista, olfato y gusto en ese orden) como base de la teoría sensorial. El control del comportamiento ingestivo puede, no obstante, ser sui generis y como resultado del desarrollo de los procesos digestivos evolutivos en los artiodáctilos rumiantes. En el rumiante lactante el proceso digestivo y su metabolismo intermediario son similares a los animales monogástricos. Los carneros lactantes reducen la ingestión de leche después de la administración oral de glucosa o lactosa, mientras que la aplicación parenteral de la sacarosa no presenta efectos sobre la ingestión láctea. Se plantea que en el rumiante lactante las señales decisivas o controladoras del nivel de ingestión de alimentos parten del tractus digestivo o del hígado. El sistema controlador de la ingestión de alimentos en los rumiantes se va desarrollando, probablemente, en forma simultánea co n e l desar ro llo de l a di gesti ón si mbi ótica y l os microorganismos en el saco retículo-ruminal (fermentación) hasta alcanzar la complejidad descrita para el animal adulto. Si complejos resultan los mecanismos que desencadenan la ingestión de alimentos, complejos son también los que deciden el tamaño o duración de una comida, es decir, la saciedad o el paro en la ingestión de los alimentos. La cantidad de alimentos ingerida en una comida, desde el inicio de la ingestión hasta su terminación, depende de la especie animal, tipo y calidad del alimento, régimen de alimentación, tiempo de ayuno, palatabilidad del alimento y capacidad gástrica. En los animales carnívoros y omnívoros la capa cidad gá str ica es un factor impor tante por cuanto la rel aj aci ón receptiva-adaptativa del estómago tiene un límite y la sensación de llenura impide en un momento dado que el animal continúe comiendo aunque el alimento le sea muy palatable o agradable (sabroso). A la necesidad de comer se añade la necesidad de beber desencadenada por la sensación de sed que presenta un carácter más imperioso que la sensación de hambre. El carácter más intenso de la necesidad de agua del organismo se explica porque el agua ponderalmente es el constituyente más importante del cuerpo animal (±70 %). El organismo no posee reservas de agua para hacer frente a sus pérdidas continuas por la orina, la evaporación cutánea y pulmonar, la sudoración y las heces fecales. La sed se corresponde con la sensación de sequedad de la boca y la faringe, principalmente en la base de la lengua y el paladar. La sed, expresión de la disminución de las reservas de agua del organismo, es el regulador primario del 164 ingreso de a gua a l cue rpo a nimal y se define como e l deseo co nscie nte de be ber. Una pequeña zona ubicada por delante de los núcleos supraópticos en el área preóptica lateral del hipotálamo recibe el nombre de “centro de la sed”. La estimulación eléctrica de esta zona con electrodos implantados, hace que un animal empiece a beber agua al cabo de pocos segundos y siga bebiendo hasta que se interrumpa la estimulación eléctrica. El consumo de agua está relacionado con la presión osmótica de los líquidos corporales, de tal modo que un aumento en aquella (hemoconcentración) induce el acto de beber. La ingestión de agua depende, por lo tanto, de la interrelación funcional que se establece entre los osmorreceptores hipotalámicos que generan impulsos ante una tendencia a la hemoconcentración y la corteza cerebral donde se hace consciente el deseo de ingerir agua (sed), ante la cual el animal desarrolla el patrón comportamental de búsqueda e ingestión. Entre ambas estructuras nerviosas debemos mencionar el papel del sistema límbico para la instauración del patrón comportamental. (Ver Fig. 5.4.). F i gu r a 5.4. Mecanismo de control de la ingestión de agua. La deshidratación celular es la causa primaria del consumo de agua o acción de beber, ya que la inyección intravenosa de solutos trae como consecuencia el beber, debido a que estos solutos no penetran en las células y para restablecer el equilibrio osmótico se produce la salida pasiva del agua (ósmosis) desde el espacio extracelular, líquido intersticial, hacia la sangre que a su vez atrae agua del espacio intracelular, causando la deshidrata- 165 ción de las células y en especial de los osmorreceptores hipotalámicos. El efecto contrar io se obtiene como consecuencia de la hemodilución, en donde el agua se mueve en senti do contr ario, por lo que l a hidratación celul ar inhibe la sensación de sed. En definiti va el ani mal ajusta la osmolaridad de los fluidos corporales y responde a una situación de hiper o hiposmolaridad. En el animal sediento se encuentra disminuida la secreción salival y como consecuencia se dificulta la deglución. En el humano se añaden dificultades en la articulación de la palabra por la sequedad bucal. La anestesia de la región bucofaríngea puede suprimir la sensación de sed. El cese en la ingestión de agua, saciedad, se produce en función de tres tipos de informaciones escalonadas: estímulos de origen bucofaríngeos que aseguran una inhibición temporal, estímulos de origen gástrico que refuerzan la acción de los precedentes y finalmente informaciones de origen central, más tardías, que resultan de la corrección del desequilibrio hidromineral por el agua absorbida. Es conocido que un animal sediento nunca bebe más de lo necesario para aliviar su estado de deshidratación y es extraordinario comprobar que bebe el volumen preciso. PREHENSIÓN DE LOS ALIMENTOS Posterior al nacimiento y en los primeros tiempos de vida extrauterina, cuya duración depende de la especie animal, los mamíferos se alimentan en mayor o menor grado del calostro y seguidamente de la leche elaborada por las glándulas mamarias de la madre, mediante el desarrollo del reflejo innato de la succión o acción de mamar, de carácter hereditario con control nervioso reflejo a nivel del segmento bulboprotuberancial supeditado a la acción de la corteza cerebral. A medida que avanzan en edad, relativamente bien temprano en la mayoría de las especies, la captación o toma de los alimentos para su introducción en la boca se ejecuta por movimientos secuentes y coordinados de las estructuras anatómicas componentes de este primer segmento del tubo digestivo, auxiliadas por movimientos de la región cabeza-cuello y de las extremidades anteriores según la especie, que responden también a programas hereditarios con control cortical e incluso a programas aprendidos en algunas especies como humanos y primates. La prehensión de los alimentos traduce el acto fisiológico, mediante el cual los alimentos son conducidos o introducidos en la cavidad bucal, y es la actividad que comienza la reducción en talla física del alimento, al tomarse una parte del mismo en un accionar repetido, por lo que pequeñas porciones son ingeridas hasta completar el todo. 166 En los mamíferos domésticos la prehensión es efectuada con la intervención, en diferente forma, orden e importancia, de las estructuras siguientes: labios, lengua, dientes y la musculatura masticatoria, destacándose el papel del masetero con el auxilio de movimientos del segmento cabeza-cuello y las extremidades anteriores según la especie animal. La actividad de la prehensión de los alimentos depende, por lo tanto, de la especie animal y de la característica física del alimento (sólido o líquido); la misma puede dificultarse debido a la presencia de malformaciones en los dientes, la mandíbula, la lengua, o en casos de parálisis facial. El conjunto muscular esquelético que interviene en el desarrollo del mecanismo de la prehensión de los alimentos está subordinado a los nervios craneales facial (VII), glosofaríngeo (IX) y ramas motoras del trigémino (V). La prehensión de los alimentos sólidos se ejecuta según la especie animal y su tipo de alimentación de manera que los herbívoros se alimentan de forraje (fresco, heno o ensilado) en forma larga, troceada o molida, concentrados y granos, los carnívoros de grandes piezas o piezas troceadas de carne o animales enteros sacrificados por ellos o brindados por el humano y los omnívoros lo hacen en adaptación ingestora, según el tipo y forma del alimento. La secuencia prensil y el papel de los órganos que la ejecutan es la siguiente: He rbí vo r os: El caballo emplea como órganos prensiles, los labios, fuer- tes, móviles y sensibles, en especial el labio superior, al tiempo que se auxilia de los incisivos para cortar la hierba en su base, por lo que heridas o parálisis del labio superior pueden conducir al animal a un cuadro de anorexia, capaz de ser de tipo terminal (muerte), al dejar de comer; en condiciones de pastoreo el labio inferior se mueve hacia abajo, permitiendo a los incisivos separar el pasto desde la base, lo que decide sea una especie que pastorea de forma profunda. En el bovino, una menor apertura bucal y labios más cortos que ejecutan movimientos muy limitados, decide el papel protagónico de la lengua, larga, áspera y móvil, que curvan para rodear los haces de hierba e introducirlos en la cavidad bucal y cortar por acción de los incisivos de la mandíbula contra el rodete maxilar, auxiliados por movimientos de la cabeza hacia atrás. Los ovinos se valen, fundamentalmente, de los labios finos y móviles, de los cuales el superior es hendido, lo que les garantiza una acción de pastoreo profunda, más la acción de los incisivos contra el rodete maxilar; en condiciones de pastoreo las ovejas son animales más selectivos en la ingestión cualitativa de las hierbas que los bovinos, así como pastorean de una forma muy corta, es decir, muy pegado al suelo. La cabra, rumiante ingestor intermedio, se adapta a cualquier tipo de alimentación, aunque 167 prefiere los vegetales bajos en fibras y por marcaje de conducta ancestral y evolutiva de montaña, trepa a los árboles accesibles para alcanzar los alimentos de su elección por palatabilidad. El conejo, lagomorfo herbívoro, emplea básicamente los incisivos largos y afilados que le permiten introducir y cortar continuamente los haces de hierba en la boca. Ca r ní vo r o s: Cuando disponen de piezas de carne grandes o animales enteros, perros y gatos fijan el alimento con las extremidades anteriores, al tiempo que con los incisivos y caninos cortan y rasgan una parte del mismo, retirando la cabeza con movimientos bruscos para de esta forma tomar pequeñas porciones de carne (acción de trocear); en el perro una pieza de tamaño mediano puede ser tomada con los dientes y mediante movimientos enérgicos laterales de la cabeza en uno y otro sentido (movimientos de péndulo) cortarla en pequeñas porciones, mientras la parte mayor es despedida con cierta velocidad. La oferta de carne en pequeñas porciones (troceada) determina un efecto preponderante de los incisivos y caninos, mientras los movimientos de la cabeza son exclusivamente para el acomodamiento del bolo en la cavidad bucal sin el auxilio de las extremidades anteriores. Omní vo r o s: El cerdo en condiciones de vida libre o crianza extensiva desarrolla la acción de hocear, empleando el labio superior armado (hocico o trompa) en la remoción del suelo para la búsqueda y selección de raíces o tubérculos y lombrices de tierra, entonces por medio del puntiagudo labio inferior introducir el alimento en la cavidad bucal. En condiciones de estabulación se valen básicamente de los dientes, la lengua y el típico movimiento de hoceo, que no pierden en este sistema de tenencia, con el objetivo de remover el alimento para seleccionar lo que le es palatable. La potencia masticatoria de esta especie es significativa, logrando fraccionar alimentos groseros para su ingestión, tal como ocurre con las hierbas, que las cortan con los incisivos o las sujetan con ellos para cortarlas, auxiliándose de movimientos de la cabeza o con el fraccionamiento de raíces o tubérculos. El humano utiliza en la prehensión de los alimentos a los incisivos y caninos, pero el papel de las manos alcanza un valor extraordinario, ya que son las responsables de tomar y mantener el alimento en contacto con la boca al tiempo que ayudan a su troceado con acciones de retroceso o alejamiento una vez que ha sido fijado por los dientes, cuando la pieza es relativamente grande. En las aves el órgano prensil es el pico cuya forma y tamaño depende del tipo de alimentación de la especie de que se trate. En la mayoría de los mamíferos y aves, exceptuando insectívoros y algunos piscívoros, toda acción de prehensión es iniciadora del efecto reductor en talla física del alimento, al tomarse en pequeñas porciones parte de este. 168 En sentido general, según la forma o mecanismo que desarrollan para la prehensión de los líquidos, es posible describir cuatro variantes fisiológicas que agrupan a nuestros animales domésticos (de granja y afectivos): Acció n de bebe r : Conceptuada como la forma más común es la activi- dad desarrollada, en sentido general, por los herbívoros y omnívoros, incluyendo al humano, que se caracteriza porque los animales introducen los labios en el líquido, manteniendo fuera de este las fosas nasales al tiempo que se ejecuta el descenso mandibular con retracción de la lengua a manera de pistón, lo que crea una presión negativa en la cavidad bucal, por lo que el agua fluye hacia la boca por diferencia de presión (efecto de bomba aspiradora). Aspi r aci ó n: Característica prensil exclusiva del cerdo, es en realidad una acción de beber al igual a la descrita anteriormente, pero en esta especie animal el hecho anatómico de poseer las comisuras labiales profundamente insertadas en la cara impide que para mantener las aperturas nasales fuera del líquido pueda introducir toda la boca, por lo que cuando el animal bebe penetra a la cavidad bucal agua, pero además entra aire, lo que hace se produzca un sonido típico de sorbo en esta especie. Acci ó n de l a me r : Propia de los carnívoros es la acción que emplea la lengua como órgano prensil, de forma tal que la misma es introducida y retirada rápidamente del líquido mediante movimientos secuentes continuos de protusión-retracción, facilitados por el reflejo de la masticación, que permite el descenso de la mandíbula en respuesta a la extensión o protusión de la lengua (reflejo linguomandibular); tanto el perro como el gato utilizan la punta de la lengua colocada en forma de cuchara, el gato se auxilia de la presencia de numerosas papilas dispuestas en el dorso de la lengua, en dirección aboral o faríngea, que contribuyen atrapando gotas de agua que son introducidas en la cavidad bucal en forma reiterada e incrementan el volumen de prehensión. Succió n o acci ó n de mama r: Es la actividad ingestiva desarrollada por todos los mamíferos recién nacidos (neonatos o lactantes). El flujo de leche hacia la cavidad bucal de la cría se obtiene con la introducción en la boca del pezón de la madre, al tiempo que el mismo es envuelto con la lengua por un lado, el paladar duro y la arcada dentaria por el otro, mientras se produce e l descenso de la mandíbula, lo que crea una presión negativa (vacío) en l a cavidad buca l en el extremo del pezón que en el terne ro puede ser de unas 0,43 a tmósferas como val or medio; después ocurre una pausa e n la succión que se corresponde con la deglución de la leche por lo que la sucesión rítmica de estas dos fases entre las que se intercalan breves pautas permite que la leche sea obtenida 169 de la madre. Durante el acto de succión los golpes de cabeza de algunos recién nacidos sobre la mama de la madre, ej.: los terneros, estimulan la excreción o bajada de la leche, al tiempo que aumentan la presión sobre los sistemas conductores lácteos y propician un mejor avance de la leche hacia la cisterna, facilitando su ingestión por el neonato. En la lactación de las crías politocas (perros, gatos, cerdos, etc.), este efecto positivo es producido mediante la presión ejercida por las extremidades delanteras de las crías al momento de lactar, que amasan las mamas y facilita la succión. MASTICACIÓN El proceso masticatorio o efecto triturador del alimento en la cavidad bucal se corresponde con la reducción en talla física del alimento ingerido. Es una actividad refleja de tipo comportamental con control nervioso a nivel del bulbo y subordinación cortical. La masticación se desencadena con la llegada del alimento a la boca y tiene como funciones fisiológicas la reducción mecánica en talla física de las partículas del alimento y la mezcla de este con la saliva, por lo que participa activamente en la preparación del bolo alimentario para una correcta deglución. El efecto reductor en talla física de las partículas alimentarias facilita la actividad digestiva para la formación del quimo en las especies monogástricas y el proceso fermentativo pregástrico en los herbívoros poligástricos. El proceso masticatorio es desarrollado en forma bucal refleja-voluntaria en los mamíferos, mientras que en las aves, la no presencia de dientes en la cavidad bucal, lo convierten en un proceso exclusivamente reflejo (involuntario) que se ejecuta a nivel de la molleja o molino gástrico con el auxilio de piedrecillas. La masticación es una actividad refleja que puede ser modificada o detenida en cualquier momento por intervención de la corteza cerebral, por lo que puede ser conceptuada como un acto reflejo sometido al control cortical. Esta doble posibilidad permite que una vez iniciada no requiera o requiera de poco control voluntario cortical para su desarrollo, es decir, los animales mastican si ese es su deseo, pero una vez decidida la actividad, su accionar es reflejo; en el humano el efecto cortical decide el desarrollo de masticaciones voluntarias sin alimentos en cavidad bucal (acción mimética) o un proceso masticatorio completamente bajo el control cortical (consciente) cuando, por ejemplo, se come pescado y debemos tener sumo cuidado con las espinas. El denominado “centro masticatorio” localizado en un conjunto neuronal bulbar controla la actividad trituradora sin necesidad de intervención cortical, lo que permite al animal mantener, en todo momento, su relación con 170 el medio. La energía masticatoria no es constante, por lo que la fortaleza del movimiento masticatorio depende de la resistencia que le oponga el alimento al efecto triturador de los molares, es decir, los molares se constituyen en el área sensitiva, a partir de la cual se establece por el centro bulba r la potencia o e nergía de mastica ción. Ante cualqui er agresión y bajo co ntrol cortical todos los animales y en especial los carnívor os pueden abrir y ce rrar la boca, ejecutando la acción de morder como respuesta de fensiva. El tiempo de ma sticació n y el número de movimie ntos mastica torios por bolo alimentario depende de la especie animal y de la característica física del alimento ingerido. Los movimientos masticatorios bucales se desarrollan debido a la interacción de grupos musculares con el soporte óseo de la región (mandíbula-maxilar) y los dientes u órganos trituradores. La musculatura esquelética se clasifica según la acción que ejecutan en el movimiento de descenso y ascenso de la mandíbula, único hueso móvil de la cara, ya que el maxilar se encuentra soldado a los huesos del cráneo, por lo que se dividen en músculos depresores (pterigoideo externo, digástrico, milohiodeo y genihiodeo) y músculos elevadores (masetero, temporal y pterigoi deo inte rno) cuyas acci one s coor dinada s permite n movi mientos al ter nantes de al eja mie nto y aprox ima ció n de l a mandíbul a a l maxi lar en un efecto bote-rebote. El músculo más importante, potente e indispensable para el desarrollo adecuado del proceso masticatorio es el masetero. (Ver Fig. 5.5.). F i gu r a 5.5. Dirección de los movimientos masticatorios según la especie animal. El descenso y ascenso rítmico de la mandíbula se explica por el efecto “boterebote”. En la acción de prehensión una porción del alimento es introducida 171 en la cavidad bucal como resultado de la inhibición refleja de los músculos elevadores con estimulación de los depresores, por lo que la mandíbula desciende y asciende con fuerte presión, produciéndose la “mordida” del alimento y a partir de aquí se desarrolla la actividad masticatoria con la misma base anatómica; una vez alcanzado un ángulo de descenso o caída mandibular se invierte el proceso al deprimirse los depresores y estimularse los el evador es, por lo que la mandíbula asciende y así, en secuencia alterna nte, se r epeti rá e l pro ceso de desce nso y ascenso mandibul ar, desarrollándose la actividad masticatoria. La causa que determina el efecto “bote” o descenso mandibular es el cierre de las superficies dentarias o presión de contacto y el estímulo de la presión del alimento contra la mucosa bucal, mientras que el efecto “rebote” se produce como consecuencia de la caída brusca de la mandíbula. En condiciones fisiológicas normales la boca siempre está cerrada producto al “tono muscular elevador” que mantiene semicon-traidos los músculos elevadores y relajados los depresores; de manera que se establece un ángulo de cierre en donde las arcadas dentarias se encuentran próximas, pero no están en contacto y los labios están unidos suavemente, por lo que la cavidad bucal y por lo tanto el sistema digestivo están aislados del medio ambiente. Durante la masticación la apertura labial se mantiene cerrada por contracción de sus músculos, lo que impide que el alimento pueda escapar o salir de la cavidad en sentido oral. Los movimientos constantes de la lengua y carrillos, que a su vez generan movimientos de áreas correspondientes al suelo de la boca y el paladar, en forma coordinada con la acción masticatoria, mantienen el alimento entre las superficies dentarias al tiempo que cooperan en la formación del bolo alimentario de deglución. La energía de la contracción masticatoria es fuerte, lo que se ejemplifica al plantearse que el músculo masetero es, en condiciones de vida natural, el más potente de la economía animal. El empleo de las estructuras bucales en el proceso masticatorio depende de la especie animal y de la naturaleza del alimento, por ejemplo en los omnívoros, mientras que en el cerdo la lengua es empleada relativamente poco, en el humano satisface en mayor grado el efecto removedor del alimento en las áreas trituradoras (molares). Los dientes, órganos accesorios del sistema digestivo, se constituyen en las estructuras anatómicas responsables de la trituración o molinaje del alimento. Según su ubicación y forma se clasifican en: incisivos (cortan), caninos o colmillos (rasgan) y molares (trituran). Todos los mamíferos poseen dos tipos de dentición, una de carácter temporal “de leche”, con la que múltiples especies nacen o brota en edade s temprana s y que pa ulatinamente con la edad se pierde para ser sustituida por la dentición permanente que 172 es la definitiva, por lo que su pérdida o desgaste mecánico no permite su reemplazo. En el perro, su dentadura potente, engranada y dilacerante presenta los caninos adaptados para desgarrar y arrancar, mientras que los molares, puntiagudos, no garantizan una trituración efectiva, por lo que esta especie prácticamente no mastica sino que ejecuta la prehensión, acomoda el alimento o fragmenta los huesos en la cavidad oral y deglute, después de una masticación superficial. El caballo, herbívoro monogástrico, es un ingestor de alimentos vegetales duros y bastos, por lo que presenta incisivos muy cortantes para la acción de mordida del material vegetal y molares de gran potencia trituradora, al tener sus superficies anchas y ligeramente planas, pero con crestas fuertes, lo que les asegura el desarrollo de una masticación lenta, profunda, potente y cuidadosa que caracteriza a la especie y que necesitan al poseer un estómago pequeño de poca capacidad y un proceso fermentativo primario de tipo postgástrico. Los rumiantes presentan molares bien formados y espaciados, de forma tal que solo pueden masticar de un solo lado, es decir, tanto el bolo alimentario como el mericico que inicia su masticación en la arcada derecha, completa toda su reducción física en el lado derecho, por lo que la lateralidad del movimiento mandibular es la actividad típica de la especie. Tanto los caballos como los rumiantes son capaces de producir movimientos de protusión (hacia delante) y de retropulsión (hacia atrás) gracias a la flexibilidad de la articulación temporomaxilar. El conejo es una especie de masticación muy completa como herbívoro monogástrico. Por su forma de cincel con puntas y superficies en crestas de los molares, en el equino se aconseja limar estas superficies puntiagudas internas y en los extremos, con la finalidad de no ocasionar lesiones de la lengua y del labio inferior, evitando que los animales mastiquen de una forma incorrecta el alimento, lo que puede constituirse en una causa de cólico. En las especies omnívoras, como el cerdo y el humano, los incisivos son empleados principalmente para morder los trozos de comida, al tiempo que los molares se han adaptado a la masticación de alimentos poco fibrosos. La dirección en que se desarrollan los movimientos masticatorios en una especie animal depende de la relación anatómica que se establece entre la mandíbula y el maxilar y por lo tanto de la capacidad de contacto de las superficies dentarias. Al presentar una amplitud similar del sistema mandíbula-maxilar los carnívoros ejecutan movimientos masticatorios verticales en la misma línea de descenso-ascenso, mientras que los rumiantes como tienen la mandíbula más estrecha que el maxilar las superficies dentarias no coincidan en el plano ver tical , de ahí que en esto s ani males la masticación es de tipo lateral o de diducción. En el caballo, cerdo y huma- 173 no se desarrollan ambos tipos de movimientos (verticales y laterales) al tiempo que los dos tipos de omnívoros mencionados pueden, además, producir movimientos de propulsión y retropropulsión. La mayoría de los mamíferos mastican de un lado o del otro en varias secuencias alternas, por lo que el alimento estará solo en contacto con ambas hileras de molares, superior e inferior del mismo lado activo. INSALIVACIÓN La insalivación es el proceso fisiológico mediante el cual el alimento es mezclado con la saliva para facilitar la masticación y su transformación en bolo alimentario, al tiempo que es lubricado para su ulterior deglución. La saliva es el producto de la secreción de las glándulas salivales, las cuales son glándulas anexas al sistema digestivo. Las glándulas salivales, en la mayoría de los mamíferos, se presentan como órganos conglomerados, lobulados y pares que se clasifican en: parótidas (justo por debajo del oído y por detrás de la rama vertical de la mandíbula), submaxilares (en el espacio intramandibular), sublinguales (en la base de la lengua) y en forma de numerosas y pequeñas glándulas mucilaginosas en la mucosa de los carrillos y la lengua, conocidas como parietales o bucales. La saliva, mezcla de la secreción de todas estas glándulas, contiene variedad de sustancias orgánicas e inorgánicas. El desarrollo de las glándulas salivales se relaciona directamente con la importancia del proceso masticatorio, por lo que en los herbívoros son glándulas robustas, fuertes y bien desarrolladas. Histológicamente las glándulas salivales se describen como pequeños lóbulos, los acinis glandulares, formados por una luz central (túbulo) rodeada de células secretoras piramidales. Los acinis drenan en tubos de pequeño calibre (conductos intercalares) limitados por pequeñas células cuboides rodeadas de algunas células mioepiteliales, que a su vez van confluyendo en los conductos intralobulares, las cuales son de mayor calibre y finalmente se unen originando el sistema conductor extralobular que vierte la saliva en la cavidad bucal. Según su característica física, la saliva puede ser clasificada en: a) Ser o sa: Saliva muy líquida con presencia de proteínas, enzimas y ausencia de mucina. En la mayoría de las especies animales la secreción de las glándulas parótidas es de tipo seroso, de baja densidad y osmolaridad, contiene electrolitos, proteínas y algunas enzimas hidrolíticas. 174 b) Muco sa : Es una saliva densa que contiene mucina (glucoproteína) y se elabora por las células mucosas. Se produce en las glándulas sublinguales de los roedores y en las glándulas parietales o bucales de todas las demás especies. c) Mi xta : Es un tipo de saliva de composición combinada (seromucosa) elaborada por células de tipo seromucosas. Se produce en las glándulas submaxilares de algunas especies (ungulados, perro, gato, humanos), en las sublinguales del caballo, cerdo, perro y gato y en las parótidas de los cachorros. La saliva es un Iíquido incoloro, inodoro e insípido, relativamente fluido, más en el perro y menos en los herbívoros, de pH siempre alcalino en los animales domésticos, con valores medios que fluctúan entre 7,2 en el perro y 8,2 en el bovino, con un 99 % de su composición en agua (la secreción corporal más rica en agua) y una densidad de 1,001 a 1,009. Es considerable la cantidad de saliva secretada en 24 horas; valores del orden de los 0,8 a 1,5 litros se describen en el humano, unos 15 litros en el cerdo, de 30 a 40 litros en el caballo y de 90 a 150 litros en los bovinos. El residuo seco de la saliva está formado por e l eme ntos figur a do s, al observarse leucocitos, microorganismos, células epiteliales de decamación, etc., co mp ue stos o rgánico s que representan el 70 % del residuo seco, entre los que se encuentran proteínas, aminoácidos libres, lisozimas, enzimas e inmunoglobulinas del tipo IgA, carbohidratos y glucoproteínasy co mp ue stos inor gá ni co s como cloruros, fosfatos, bicarbonatos y yoduros de sodio, potasio, calcio, magnesio, etcétera. La calidad y cantidad de saliva dependen del tipo de alimento, por lo que mientras menos grado de hidratación tenga este, mayor será la producción de saliva; además la frecuencia de alimentación y la composición química del alimento influyen sobre el índice cuantitativo de descarga salival. En sentido general, la producción de saliva se realiza de modo continuo, pero var iable en vo lumen, siendo má xima durante la actividad i ngestora (prehensión, masticación, deglución) que se desarrolla en la fase diurna, preferentemente y mínima durante el período de sueño. La saliva de algunas especies animales contiene una enzima amilolítica llamada p ti al i na o a lfa- ami la sa sa li va l, por lo que su presencia no es una característica universal; en bovinos y ovinos hay solo pequeñas concentraciones y carecen de ella los carnívoros como gato y perro; se describe su presencia y mayor relativa importancia en los omnívoros, donde están incluidos los humanos. Esta enzima hidrolítica transforma el almidón en dextrina y finalmente produce maltosa (80 %) y maltotriosa (20 %), es una enzima de acció n parcial o incomple ta en la digestión de los glúcidos, ya que se forman disacáridos. La ptialina reacciona óptimamente con los 175 carbohidratos en un pH neutro (6,9) hasta ligeramente alcalino, pero el poco tiempo de permanencia del alimento en la cavidad bucal y el pH ácido del estómago hacen poco significativo su valor digestivo. La ausencia de mezclado en la región cardial gástrica (estómago proximal) puede considerarse esencial para que esta alfa- amilasa pueda cumplir por mayor tiempo su función digestiva de los almidones. (Ver Fig. 5.6.). F igu ra 5.6. Secreción salival. La saliva, como todas las secreciones digestivas, se forma a partir de la sangre mediante un proceso complejo. La saliva secretada a nivel de los acinis glandulares está compuesta por agua, Na+ , Cl – , CO3 H– , poco K+ , enzimas (de estar presentes) y mucus, por lo que la saliva primarla es isotónica en relación con el plasma sanguíneo. A su paso por el sistema conductor se producen importantes modificaciones en la composición electrolítica de esta saliva primaria por efecto de las células tubulares que reabsorben de forma activa Na+ con secreción de K+ (de manera similar a lo que acontece en el sistema tubular distal de las nefronas) y Cl– con secreción de aniones bicarbonatos (CO3 H– ), lo que produce un cambio cualitativo en su constitución. Producto de la actividad de las células del sistema conductor la saliva definitiva es hipotónica con valores osmóticos de solo 2/3 al del plasma. De incrementarse la secreción salival aumentan las concentraciones de Na+ y Cl – en la saliva definitiva, reduciéndose la concentración de K + y el pH 176 de la misma, ya que estaría disminuido el tiempo disponible para el intercambio de los iones mencionados por las células tubulares. Los papeles fisiológicos de la saliva son múltiples: 1. Diluye las sustancias sápidas del alimento para impresionar los receptores nerviosos gustativos (sentido del gusto). 2. Humedece el alimento, ablandándolo, por lo que facilita la masticación para su trasformación en una pasta húmeda (bolo alimentario). 3. Aglutina las partículas del alimento al tiempo que las rodea de una cubierta resbaladiza que facilita la deglución. 4. Enjuague continuo de la cavidad bucal eliminando restos de alimentos y manteniendo el pH bucal dentro de los límites que exige la higiene y salud de esta área. 5. En el hombre humedece los labios y partes blandas de la boca, facilitando el proceso de articulación de la palabra. 6. Participa en el control del equilibrio hídrico y electrolítico, ya que ante una deshidratación corporal la disminución de su producción produce la sensación de resequedad bucofaríngea que se constituye en el estímulo más potente para beber agua. 7. Es un vehículo eliminador de fármacos (yoduro, bromuros, etc.) y de microorganismos (virus de la rabia). Asimismo, la saliva contribuye a la expulsión de la boca de partículas extrañas que pueden alcanzar, por diversas causas, la cavidad bucal. 8. Actúa como solución buferante o tamponante por su alto contenido de bicarbonatos y fosfatos para el control del pH gástrico. 9. En los rumiantes la saliva cumple múltiples e importantes funciones relacionadas con la actividad de los microorganismos y de las condiciones ecológicas del saco retículo-ruminal: p ap el tamp onante neutralizador de los ácidos producidos en el proceso fermentativo de la celulosa por los microorganismos ruminales, gracias a su elevada concentración de bicarbonatos (pH 8,2), p ap e l antie spuma nte por su capacidad detergente o reductora de la tensión superficial, debido a la concentración de iones fosfatos y se constituye en la vía de cierre del ci cl o de l a ur e a al cumplir el papel suministrador de este compuesto nitrogenado no proteico (NNP) procedente del plasma sanguíneo para la síntesis de proteína microbiana. 10. En los animales domésticos es conocida la presencia de una enzima idéntica a las del grupo de las estearasas pregástricas, la lipasa salival, que actúa sobre los triglicéridos con grupos butiratos, liberando ácido butírico como producto único final. En el animal lactante es donde mayor valor tiene para la digestión de la grasa de la leche. 177 11. En los animales que poseen tialina y en las personas se inicia la hidrólisis de los carbohidratos. Poseen tialina el conejo, cobayo, cerdo y rata, mientras que está ausente o casi no aparece en la saliva del perro, gato, rumiantes y aves (exceptuando al ganso). En el caso del bovino se describe la presencia de una amilasa en la secreción de las glándulas buconasales del morro que alcanza la cavidad bucal por “efecto de barrido” de la lengua. 12. Presenta actividad bactericida al contener inmunoglobulina A (IgA), lisozimas y rodanitiones que si bien es cierto son poco eficientes, debido a que en la boca normalmente existe una población bacteriana grande y cambiante, sin embargo, la presencia de estas sustancias bactericidas en la saliva ayuda a mantener esta población en un nivel aceptable y evitar enfermedades infecciosas de la cavidad bucal. La interacción IgA-lisozimas es capaz de inactivar virus. 13. En el perro y el gato desempeña un papel destacado en el proceso de la termorregulación para la disipación del calor (enfriamiento evaporativo cutáneo). 14. Desarrolla efecto protector de la mucosa bucal, faríngea y esofágica al paso del bolo emético ácido, gracias a la acción combinada de sus componentes bicarbonato y mucus. 15. Las glándulas salivales también actúan como órganos endocrinos, elabo ra ndo ho rmona s con apar ente funci ón en la di fe rencia ci ón embriológica del tejido nervioso, con mayor efecto sobre el sistema nervioso vegetativo (fa ctor de cr ecimi ento de l ner vi o), en la diferenciación del tejido mesenquimatoso que influye en la diferenciación celular de huesos, músculos, etc., (fa cto r de dife r enci a ci ó n me se nqui ma l ) y estimulación del tejido epidérmico con influencia en la erupción de los dientes y en la apertura de los párpados en el recién nacido (facto r de cre ci mi e nto epi dér mi co ); además se plantea que estos factores pueden ser importantes en el mantenimiento de la diferenciación de dichos tejidos en el animal adulto. Otros componentes de la función endocrina salival son la sustancia insulínica, el factor transformador de linfocitos (FTL) y los factores de letalidad. Por sus papeles fisiológicos, la saliva aplicada por los animales cuando se pasan la lengua por las heridas cutáneas, al tiempo que ejecutan acción de limpieza y eliminación de suciedades, se aplican en el área de lesión inmunoglobulinas y otras sustancias bactericidas y el factor de crecimiento epidérmico que estimula la restauración de la piel. No existen evidencias que permitan suponer la producción espontánea de saliva por las principales glándulas salivales en el hombre y el perro, tal 178 como acontece con las parótidas de los rumiantes; no obstante todo parece indicar que las glándulas parietales o bucales pueden secretar pequeñas cantidades de saliva en forma espontánea y continua. Entre las causa s de l a se cr e ci ó n sa l i va l son fundamentales los reflejos condicionados e incondicionados, en donde los primeros se desencadenan a partir de estímulos visuales, olfatorios o auditivos, mientras que los segundos están dados por la acción de estímulos químicos, mecánicos y térmicos, actuando sobre receptores específicos bucales. Mientras más grato sea el alimento mayor será la descarga de saliva, ahora bien, se ha comprobado que no todas las especies reaccionan igual a los diferentes estímulos y así vemos que los estímulos condicionados tienen mayor potencia en los carnívoros y omnívoros que en los herbívoros y en estos últimos es más importante el estímulo incondicionado mecánico que el químico, por lo que en el caballo y el rumiante apenas aumenta la secreción salival cuando se le aplican soluciones ácidas en la cavidad bucal. (Ver Fig. 5.7.). F i gu r a 5.7. Causas de lasecreción salival. La producción y descarga de saliva se establece en tres etapas secuentes: 1. Estí mul o s co ndici o na do s que desencadenan la descarga de saliva a partir de estímulos visuales, olfatorios y auditivos sin necesidad de que el alimento esté en contacto con la cavidad bucal; se producen según los reflejos condicionados de Pavlov (1910) y están dados por la experiencia de vida del animal, en particular, ante el alimento apetecible. 179 2. Estí mulo s inco ndicio na do s buca le s que actuando sobre los receptores nerviosos químicos (gusto), mecánicos y térmicos determinan la descarga de saliva; en esta etapa el alimento se encuentra en la cavidad bucal. 3. Estímulo s i nco ndi cionado s postbucale s fundamentalmente del tipo mecánico por el efecto de distensión del esófago terminal al paso del bolo de deglución (reflejo esofágico-salival) y distensión del estómago durante la repleción ingestora (reflejo gastro-salival). El control de la producción salival corre a cargo de la inervación vegetativa subordinada a un grupo neuronal a nivel bulbar que conforma el conocido centro salival (CS), el cual se localiza en la formación reticular del segmento bulbar entre el núcleo de Deiters y el núcleo de origen del séptimo par craneal, facial, en estrecha relación con los centros respiratorio y del vómito. El centro salival produce respuestas reflejas largas, rápidas, y directas a estímulos bucales y recibe fibras corticales para la producción de la saliva síquica o condicionada. La parte anterior del CS controla la secreción de todas las glándulas salivales excepto de la parótida, la que se somete al control de la parte posterior o caudal del centro salival. La estimulación de la inervación parasimpátlca (procede del ganglio ótico y lingual) produce una saliva abundante y fluida con alto contenido enzimático, mientras que la estimulación simpática (procede del ganglio cervical anterior) determina la elaboración de una saliva escasa, densa y mucoide. Este efecto, en principio antagonista, en realidad no lo es, ya que estos sistemas no tienen el mismo órgano efector; el parasimpático actúa directamente sobre las células de los acinis glandulares, mientras que el simpático lo hace sobre el sistema vascular de la glándula, provocando una vasoconstricción que disminuye el aporte de sangre al área de producción salival. Al analizar el orden cronológico de la producción salival vemos que sus causas se ordenan lógicamente, primero mediante los reflejos condicionados (preparación de la cavidad bucal para la llegada del alimento), segundo por la acción directa del alimento en la cavidad bucal y tercero por estimulación del esófago terminal y del estómago como forma de reforzar el inicio del proceso digestivo. DEGLUCIÓN La deglución es el proceso fisiológico mediante el cual los alimentos son conducidos desde la cavidad bucal a través de la faringe y el esófago hasta la cavidad gástrica. Es un proceso complejo en el que intervienen órganos de las estructuras mencionadas y el sistema respiratorio en forma coordinada y bajo la dirección de un grupo neuronal denominado “centro de la deglución”, 180 localizado a nivel del bulbo, sometido al control cortical, es decir, los animales degluten si así lo desean, sino, expulsan al exterior el contenido bucal. En su transporte por el esófago, el bolo de deglución ve facilitada su conducción por la secreción mucosa de las glándulas esofágicas que se localizan en su mucosa y lubrican este segmento del tubo digestivo unido al papel de la saliva. Es interesante destacar que histológicamente el sistema glandular esofágico no es uniforme, la mayor parte del esófago presenta glándulas mucosas simples, pero en su extremo inferior, cerca del esfínter esofágico-caudal (cardias) las glándulas son compuestas, lo que incrementa la producción del mucus esofágico como efecto protector contra la acción del jugo gástrico que en determinados momentos puede refluir hacia el esófago terminal. El bolo de deglución es la resultante del proceso de masticación o trituración del alimento y su mezcla con la saliva, aunque también puede ser líquido cuando se deglute saliva o se ingiere agua, leche u otro tipo de alimento o medicamentos orales. El proceso de la deglución, que a los efectos fisiológicos es un proceso único, continuo y secuente, por conveniencia, para su estudio se divide en tres tiempos: bucal (período de tiempo en que el bolo pasa de la cavidad bucal a la faringe), faríngeo (período de tiempo en que el bolo transita a través de la faringe hacia el esófago) y esofágico (período de tiempo en que el bolo es conducido a lo largo del esófago hasta alcanzar el estómago). El tiempo bucal es voluntario, mientras que los tiempos faríngeos y esofágicos se conceptúan como involuntarios. No obstante, el paso del bolo por el tiempo faríngeo puede ser interrumpido cuando se percibe algo “no normal” en el contenido del bolo de deglución, produciéndose la expulsión brusca en forma retrógrada al exterior. a) Tiempo bucal. El bolo de deglución se sitúa en el dorso de la lengua, colocándose en posición favorable y entonces con la boca cerrada se va forzando su traslado hacia la porción caudal de la lengua por contacto anteroposterior de esta sobre el paladar duro; en este momento se detiene la masticación y la base de la lengua se proyecta bruscamente hacia atrás y arriba, impulsando al bolo a que franqué el istmo de las fauces al tiempo que se establece un movimiento de elevación de la laringe y del aparato hioideo y un paro temporal de la respiración. b) Tiempo faríngeo. Se desarrolla al contacto del bolo de deglución con la mucosa faríngea, al tiempo que se observa el paro temporal de la respiración debido a los pro- 181 cesos que acontecen. La base de la lengua es mantenida en posición caudal con proyección ventral, al tiempo que se eleva el velo del paladar oclusionando las coanas u orificios nasales, la laringe se aplica contra la base de la lengua, con cierre de la glotis por contracción de los músculos vocale s y tiroari tenohideo, se ocluyen l as entradas de los conductos faringotimpánicos (trompa de Eustaquio) que conectan al oído medio y faringe por los músculos específicos y la faringe se eleva acortando su longitud, pero incrementando sus diámetros transversal y sagital, al tiempo que arrastra en acercamiento al esófago proximal para finalmente generarse una onda contráctil peristáltica de la musculatura faríngea, desde la parte anterior hacia la parte posterior, que propulsa el tránsito del bolo auxiliada por la relajación del esófago anterior con efecto de aspiración. Cuando finaliza este tiempo quedan liberadas las vías r espiratorias. La pre sión bucofaríngea es la fuerza más importante en la deglución de líquidos. En este tiempo la relajación del músculo cricofaríngeo proyecta la laringe hacia adelante, produciendo, de forma pasiva, la apertura del esfínter esofágico craneal (EEC) al ser tirado pasivamente dada la unión del esófago proximal con la laringe, por lo que se facilita la recepción del bolo de deglución. El desarrollo secuente de los tiempos bucal y faríngeo forman una cámara completamente cerrada que propulsa al bolo de deglución a través del EEC que inmediatamente se cierra de nuevo, debido a su alta tonicidad en reposo, por lo que, en principio, siempre está cerrado. (Ver Fig. 5.8.). F i gu r a 5.8. Tiempo faríngeo de la deglución. 182 c) Tiempo esofágico. Este tiempo en la mayoría de las veces se ve favorecido por la gravedad, pero siempre se desarrolla gracias a la musculatura bucal y al peristaltismo esofágico. La musculatura esofágica en un gran número de especies animales (perro, bovino, ovino) está formada por fibras musculares estriadas a todo lo largo del órgano (fibras longitudinales y circulares), pero en algunas especies (cerdo, caballo, gato y primales) partes variables del esófago terminal presentan fibras musculares lisas. En el humano, solamente el tercio superior está constituido por fibras musculares estriadas, mientras que en las aves todo el esófago es de musculatura lisa. En condiciones fisiológicas de no deglución, el cuerpo del esófago se encuentra relajado, presentando sus esfínteres craneal (faríngeo) y caudal (cardias) contraídos. La contracción de los esfínteres esofágicos es importante, ya que como una gran parte del esófago atraviesa la cavidad torácica, se encuentra sometido a las diferencias de presión que acontecen en esta durante la respiración. En el momento de la inspiración y producto del descenso de la presión intratorácica las paredes del esófago se distienden aumentando su diámetro, por lo que se crea una presi ón de succión, pero al estar cerr ados sus extremos esfinterianos no puede entrar aire por el craneal (faríngeo) ni contenido gástrico de reflujo por el caudal (cardias). La capa submucosa esofágica proyecta la superficie del epitelio (mucosa) en pliegues, de forma tal que cuando el esófago está relajado, sin actividad de tránsito, estos pliegues se encuentran en estrecha aposición obliterando la luz, pero cuando por él transita un bolo de deglución, entonces la actividad motora “aplasta” estos pliegues, por lo que el lumen se hace liso en forma de tubo de paredes uniformes y lubricado. En el tiempo esofágico el bolo de deglución es transportado activamente por razón de ondas contráctiles peristálticas. El peristaltismo es un proceso motor presente en aquellos conductos cuya pared es un sincitio funcional de fibras lisas, que se caracterizan por la aparición de una contracción que se mueve en dirección distal como una onda, de modo que se contrae el segmento adyacente, relajándose el contraído y así sucesivamente. La peristalsis consiste, por lo tanto, en un anillo de constricción luminal con movimiento precedido de una zona de dilatación luminal. La constricción es responsabilidad de las fibras circulares, mientras que la dilatación se debe a las fibras longitudinales. Las ondas peristálticas esofágicas pueden ser primarias y secundarias. Las contracciones peristálticas primarias son la continuación de la peristáltica faríngea y están asociadas al transporte del bolo de deglución a lo largo del esófago, mientras que las contracciones peristálticas secundarias se originan localmente por estímulos sobre la 183 mucosa de restos del bolo de deglución, presentando un efecto de limpieza. En la zona del esófago terminal se describen las contracciones terciarias, locales y no peristálticas, cuya función es desconocida aunque parecen estar relacionadas con el efecto de impedir el reflujo gástrico. La llegada de la onda peristáltica primaria al esófago terminal determina la apertura del esfínter esofágico caudal (cardias) al tiempo que genera una relajación refleja del estómago anterior e incluso del duodeno proximal, por lo que descienden las presiones intragástrica y duodenal, lo que favorece la recepción del bolo de deglución por el estómago. El contr ol ne rvio so de la degluci ón mediante su reflejo respectivo, se desencadena por impresiones originadas en las denominadas zonas reflexógenas que se localizan principalmente en la base de la lengua, el velo del paladar, la mucosa faríngea y la epiglotis; de estas zonas reflexógenas parten fibras centrípetas (nervios craneales glosofaríngeo, vago e hipogloso) que transmiten los impulsos hasta el centro de la deglución, localizado en la formación reticular bulbar en las proximidades de los centros respiratorios, cardiovascular y emético y los núcleos de origen del X par o vago. Una vez elaborada y coordinada la respuesta se transmite por las vías centrífugas o eferentes (glosofaríngeo, trigémino y vago) a la musculatura efectora que interviene en este proceso fisiológico. La anestesia local de las zonas reflexógenas hace momentáneamente imposible la deglución. El centro de la deglución en sentido general actúa como área coordinadora, ya que mediante un sistema interneurónico asegura el envío de impulsos necesarios a diferentes centros o áreas especializadas cuyo funcionamiento aseguran el buen desenvolvimiento del proceso al producirse un paro respiratorio y un ligero aumento de la frecuencia cardíaca. Desde el punto de vista motor el único tiempo voluntario es el bucal, ya que el animal inicia la deglución si lo desea y una vez producido el tiempo bucal se continúan involuntariamente los tiempos faríngeo y esofágico, ahora bien, sobre la posibilidad de detener la deglución por intervención de la voluntad esto se puede lograr tanto en el tiempo bucal como en el faríngeo, pero en el tiempo esofágico es total y absolutamente imposible. La inervación esofágica es de tipo extrínseco (sistema nervioso vegetativo) y de tipo intrínseco (plexos nerviosos). La acción del sistema nervioso vegetativo se corresponde con la inervación parasimpática vagal con efecto excitomotor y responsable del peristaltismo y por la inervación simpática procedente de la cadena ganglionar simpática cérvico-dorsal con efecto inhibomotor (relajación del esófago), mientras que fibras motoras somáticas inervan la musculatura estriada. El papel de la inervación intrínseca se corresponde 184 con la acción del plexo mientérico (Auerbach) que es un plexo nervioso intramural, situado entre las capas musculares estriada o esquelética con función sensorial y coordinadora de los movimientos. La actividad contráctil peristáltica es responsabilidad del nervio vago, al extremo que la sección de estos nervios produce una parálisis muscular esofágica y solamente se observará una ligera recuperación de la misma en la parte esofágica que posee fibras musculares lisas, debido a la entrada en acción de los plexos de Auerbach, mientras que las zonas de fibras musculares estriadas permanecen paralizadas. El comportamiento de activación de las fibras musculares se diferencia según el tipo. Las fibras longitudinales se contraen, mientras dura el estímulo (respuesta-on), pero las fibras circulares responden, tras un pequeño y corto aumento inicial de presión, con la contracción propiamente dicha solo después que finalice el estímulo (respuesta-off). Se describe un gradiente de latencia entre el esófago anterior y el posterior en donde las áreas distales se contraen después de las proximales en el sentido oral-aboral. En el esófago se establecen ondas antiperistálticas, es decir, contrarias a las producidas durante la deglución y por lo tanto originadas a partir del esfínter esofágico caudal en dirección oral; estas ondas antiperistálticas están asociadas al vómito (excepto el caballo) y la eructación en todas las especi es (excepto en los he rbívoro s mo nogástr icos) y a l a fase de regurgitación durante el acto fisiológico de la rumia en los rumiantes. Para deglutir es importante mantener la boca cerrada, ya que con la boca abierta se dificulta mucho y hasta se hace prácticamente imposible. Este hecho es perfectamente demostrable en el humano cuando está sometido a tratamiento en el dentista. ESFÍNTER ESOFÁG ICO CAUDAL O CARD IAS Localizado en el punto de unión del esófago con el estómago, se forma producto del engrosamiento de las fibras circulares lisas en este punto de contacto y aunque en algunas especies de animales no es posible su disección anatómica, en otras como el caballo es muy potente. El cardias se caracteriza porque posee un tono muscular constante que lo mantiene contraído (cerrado) y solamente se abre con la Ilegada de ondas peristálticas esofágicas de deglución, permitiendo el paso del bolo en tránsito hacia el estómago, al tiempo que impide con su presencia y actividad el reflujo del contenido gástrico al esófago terminal. Durante la deglución de líquidos se plantea que el esfínter esofágico caudal se mantiene abierto, mientras que en la deglución de sólidos se abre intermitentemente en coordinación con 185 el tránsito oral-aboral. Durante la ingestión de agua en el caballo, su potente EECaudal es capaz de retener cierto volumen que se acumula en el esófago distal y que en un momento dado se descarga en su totalidad hacia el estómago. La acción esfinteriana del cardias, al permitir el tránsito progresivo del bolo alimentario, se corresponde con las presiones que se necesitan para su apertura a ambos lados y así tenemos que del lado esofágico se abre con una presión aproximada a la ejercida por una columna de agua de 7 cm de altura, mientras que por el lado gástrico se necesita una presión cinco veces superior, de ahí que sea, por ejemplo, tan fácil deglutir y tan difícil vomitar. Sobrepasar la presión del lado gástrico depende de la especie animal; en el caballo la regurgitación del contenido gástrico al esófago es muy difícil y siempre se acompaña con ruptura de fibras esfinterianas, mientras que en los rumiantes, durante la rumia, es sumamente fácil. La i nervaci ón del EECauda l se cor responde con e l siste ma nervioso vegetativo; el vago lo inhibe o relaja (para permitir el paso del bolo de deglución), mientras que las fibras simpáticas lo excitan o contraen. La energía de contracción del esfínter esofágico caudal se incrementa ante un pH alcalino en el estómago o una comida rica en proteínas, sin embargo, otros componentes de la dieta como las grasas o sustancias ingeridas por las personas como la menta, el alcohol y la nicotina, la disminuyen. LA D IGESTIÓN GÁSTRICA EN EL E STÓMAG O MONO CAVITARIO, SU P APEL DIGESTIVO Y ACTIVIDAD MO TORA El alimento, a medida que va llegando al estómago por el proceso de la deglución, se va almacenando en este órgano en donde permanece por cierto tiempo (según la especie) para ir avanzando hacia el intestino de forma controlada y gradual. En el estómago se elabora el jugo gástrico que se mezcla paulatinamente con el bolo alimentario para iniciar la digestión del mismo y transformarlo en una papilla fluida que recibe el nombre de quimo. Tanto la mezcla del jugo gástrico con el alimento como la evacuación del estómago por el quimo son responsabilidades de la actividad contráctil del órgano. Alteraciones, por diferentes causas, del proceso digestivo gástrico desencadenan un mecanismo defensivo que permite expulsar al exterior (vía esofágico-bucal) el contenido gástrico; este proceso que se denomina vómito o émesis puede estar dado, además, por diferentes causas. En los animales monogástricos, el estómago es un ensanchamiento del tubo digestivo en forma de saco que se encuentra limitado cranealmente por el cardias (EECaudal) y caudalmente por el píloro. La pared gástrica 186 está constituida por cuatro capas: serosa, muscular, submucosa y mucosa. La mucosa o pared interna se encuentra totalmente tapizada por glándulas que reciben el nombre de acuerdo con la región donde se localicen, por lo que las mismas pueden ser de tres tipos: cardiales, fúndicas y pilóricas. En la mayoría de los animales, la mucosa cardial forma una banda estrecha alrededor del esfínter esofágico caudal, pero en el cerdo la mucosa cardial cubre una parte importante del estómago proximal. En el caballo y la rata se describe un área en el estómago proximal cubierta por un epitelio escamoso estratificado no glandular y visiblemente diferente al área glandular. Esta área no glandular, unida a la poca actividad motora de mezcla del estómago proximal, permite una cierta actividad fermentativa al proteger a los microorganismos del efecto bactericida de la acidez del jugo gástrico, Las glándulas de la mucosa gástrica se localizan en profundidad y vierten su secreción mediante sus conductos distribuidos sobre los pliegues de la mucosa e n for ma de peque ñas a berturas o poro s secr etore s (fo sas gástricas). En la base de cada fosa se encuentra un estrechamiento o istmo, el cual continúa hacia adentro, hacia la apertura de una o más glándulas gástricas. La secreción mixta de todas las glándulas constituye el jugo gástrico, aunque la secreción de las glándulas cardiales y pilóricas es de tipo mucoide y de reacción alcalina, mientras que le corresponde a las glándulas fúndicas la elaboración del componente inorgánico fundamental, el ácido clorhídrico y de los componentes orgánicos enzimáticos. La distribución de las diferentes áreas glandulares depende de la especie animal, planteándose que en carnívoros el área glandular fúndica es muy extensa, mientras que en herbívoros, como el caballo, es estrecha; el área glandular cardial del cerdo está bastante desarrollada. Las glándulas cardiales se caracterizan por ser muy ramificadas e histológicamente son glándulas tubulares conformadas por dos tipos de células: células mucosas que producen una secreción mucoide de reacción alcalina y células argentófilas que elaboran serotonina, una hormona con efecto sobre la actividad motora-secretora gástrica. Las glándulas cardiales segregan además otra hormona, la gastrina, que tiene acción local estimulante de la producción y secreción del jugo gástrico, es decir, es una hormona con acción excito-secretora. Las glándulas pilóricas son cortas y presentan, desde el punto de vista histológico, abundantes células mucosas. Al igual que las glándulas cardiales se encuentran formadas por dos tipos de células: mucosas que elaboran una secreción mucoide de reacción alcalina y también producen gastrina aunque existen ciertas evidencias de que en el perro elaboran pepsinógeno 187 (forma celul ar inactiva de la pepsina, fermento proteolítico) y células argentófilas que contienen gránulos citoplasmáticos que indican la secreción de productos endocrinos, que aunque se desconocen cuales son, se especula sean la gastrina o la serotonina. (Ver Fig. 5.9.). F i gu r a 5.9. Mucosagástrica. Las glándulas fúndicas que se presentan como glándulas menos ramificadas poseen histológicamente una constitución más compleja al describirse tres tipos de células componentes: cél ul as pr incipal es, pépticas o adelomorfas que presentan una gran cantidad de gránulos citoplasmáticos, finos y refringentes, las cuales contienen las enzimas proteolíticas del jugo gástrico (abundantes en el citoplasma celular del estómago en ayuno y marcadamente reducidas después de producirse la descarga del jugo gástrico) y localización predominantemente en la base de las glándulas con disposición en estratos continuos; cél ula s pa ri e ta l es, bordeantes o delomorfas que se hallan dispersas por fuera de las células principales y por lo tanto no forman estratos continuos, se caracterizan por tener gránulos eosinófilos que no disminuyen en número después de la descarga de jugo gástrico y por presentar un sistema de canalículos intracitoplasmáticos creados por una modificación del sistema retículo endoplasmático; en estas células se elabora el ácido clorhí drico y gran cantida d del agua, compone ntes inorgánicos del jugo gástrico, y las productoras de mucus denominadas células accesorias, con localización en el cuello y en la zona superficial de la glándula, este mucus es más denso. 188 Las células mucosas del cuello, además de su superficie secretora, parece que se comportan como células madres o progenitoras para la mucosa gástrica, ya que son las únicas células del tapizado estomacal que tienen capacidad de dividirse. A medida que se ejecuta la división celular, migran hacia abajo, al interior de la glándula o hacia arriba hacia las fosas y hacia la superficie epitelial, al tiempo que se diferencian en cualquiera de los tipos de células maduras presentes en las glándulas fúndicas y en la mucosa gástrica, por lo que se clasifican como tejido germinativo de amplia capacidad mitótica. La compleja constitución histológica de la mucosa gástrica muestra la influencia del estómago en el proceso general de digestión y absorción. La capa muscular gástrica se estructura en tres bandas musculares, externa de fibras longitudinales, media de fibras circulares e interna de fibras oblicuas. La musculatura gástrica se caracteriza por ser delgada en la región fúndica-cuerpo (movimientos de mezcla) y gruesa en la región pilórica (evacuación gástrica). El j ugo gástr ico es el producto resultante de la actividad glandular de toda la mucosa gástrica. Es un líquido transparente, incoloro, casi isotónico, de reacción ácida (pH de 1 a 3) y peso específico que varía entre 1,002 y 1,006. Según su frecuencia de secreción puede ser muy ácido y fluido a alta frecuencia de secreción o poco ácido y espeso durante el ayuno. El análisis del pH del jugo gástrico muestra que alcanza el mayor valor de acidez a la hora de haberse ingerido el alimento (carnívoros y omnívoros), recuperando su nivel de reposo a las 2-3 horas después de iniciado el proceso digestivo. El volumen de producción depende de la especie animal, en el perro puede obtenerse hasta 1 litro en 3 horas y su descarga es intermitente, mientras que en el caballo se alcanzan valores de hasta 30 litros por día, siendo su descarga continua al igual que en el cerdo. En las personas el estómago segrega diariamente entre 1 y 3 litros de jugo gástrico. En las especies de animales con períodos digestivos específicos (carnívoros fundamentalmente) las glándulas gástricas no permanecen en inactividad durante el tiempo postprandial sino que segregan un jugo gástrico activo, pero pobre en HCl. El jugo gástrico se conserva bastante tiempo sin sufrir putrefacción por su reacción ácida y sus propiedades se corresponden con sus componentes que son: orgánicos (pepsinas, mucina, lipasa, renina y factor intrínseco) e inorgánicos (agua, HCI, Na+ , k + , Cl - y HCO3 - ). a) Componentes orgánicos Pe psina s: Hasta hace poco tiempo era usual definirla como un compuesto simple, pero hoy en día se conoce que representa una familia de al menos 189 ocho enzimas proteolíticas secretadas en forma inactiva (pepsinógenos) se activan en la luz gástrica por acción del HCI y por proceso autocatalítico, ya que las pepsinas previamente activadas actúan sobre moléculas de pepsinógenos. Los primeros cinco pepsinógenos de emigración rápida conforman el grupo I y se secretan solo en las glándulas fúndicas, mientras que el resto de los pepsinógenos forman el grupo II y son elaborados en otras glándulas. La familia de las pepsinas está presente en el estómago de todos los vertebrados e inician la digestión proteica con hidrólisis parcial hasta péptidos, es decir, escinde la molécula proteica en cadenas cortas, pero no producen la digestión completa a aminoácidos. Las pepsinas se clasifican como endopeptidasas que rompen los enlaces peptídicos de las moléculas proteicas. (Ver Fig. 5.10.). F i gu r a 5.10. Activación de las pepsinas. El pH óptimo de acción de las pepsinas se sitúa entre 1,5 y 2,5, aunque en cierta forma varía con el sustrato. Mientras que los pepsinógenos son bastante estables a pH neutro o ligeramente alcalino, las pepsinas se desnaturalizan en pH neutro o alcalino (es irreversible esta reacción). A pesar de que las pepsinas son capaces de hidrolizar las uniones pépticas de muchas prote ínas tienen como e xcepciones importantes mucina, protaminas, queratina y ovomucoide. Los pepsinógenos pueden ser dosificados en el plasma y en la orina, denominándose uropepsinógenos. El nivel de dosificación se corresponde con la frecuencia de secreción del jugo gástrico; aparentemente tienen el mismo origen (células principales), ya que desaparecen 190 en sangre después de efectuada la gastrectomía. Los pepsinógenos, al igual que todas las enzimas digestivas proteolíticas se sintetizan y almacenan como gránulos intracitoplasmáticos en su correspondiente forma inactiva, debido a que de activarse en las células secretoras podrían digerir o destruir a las mismás. R e ni na : Conocida también como quimosina o fermento lab es elaborada por las células principales de las glándulas fúndicas de los animales lactantes (recién nacidos) y en especial en el abomasum o estómago verdadero del ternero. Este componente orgánico en realidad no es una enzima por cuanto no produce reducción en talla química de la proteína sino que tiene una enzima coaguladora de la leche, por lo que se emplea comercialmente para cuajar la leche en el proceso de fabricación del queso. La renina se secreta en forma inactiva (prorenina), correspondiéndole al HCI ser el elemento activador. El pH óptimo de acción para esta enzima es amplio, oscilando entre 4 y 6. (Ver Fig. 5.11.). F igu r a 5.11. Formación delcuajo. La renina actúa sobre el caseinógeno (fosfoproteína presente en la leche como caseinogenato de calcio), convirtiéndolo en caseína (proteína) que forma una sal insoluble al unirse al calcio (caseinato de calcio) de manera que se produce la coagulación de la leche en el estómago; la posterior retracción del coágulo libera un fluido claro conocido como suero, mientras que 191 atrapada en el coágulo queda la grasa de la leche que contiene alta proporción de ácidos grasos de cadena corta como el ácido butírico. Este proceso de coagulación de la leche por la renina desempeña un papel importante en la actividad digestiva del recién nacido, ya que al coagularla la transforma del estado físico líquido al sólido, retardando el vaciamiento gástrico, al permitir un tránsito óptimo hacia el intestino con el consiguiente incremento en la eficiencia digestiva de la proteína y grasa en el recién nacido. Esta importante actividad gástrica regula el tránsito de los componentes lácteos hacia el duodeno, ya que con el suero de ecuación rápida avanzan agua, minerales, vitaminas y glúcidos (lactosa) para seguidamente y con lentitud transitar las proteínas y grasas que requieren un mayor trabajo enzimático hidrolítico. El tránsito del suero en las primeras 24 horas de vida hacia el intestino delgado garantiza el paso de las inmunoglobulinas para su absorción intestinal y con ello coopera en la inmunidad pasiva, de gran importancia en los animales calostro-dependientes como los rumiantes. Li pa sa gá str ica : Enzima gástrica con un pH de acción netamente alcalino (8 a 9), no presenta prácticamente actividad en el proceso digestivo, se observa en baja concentración en el jugo gástrico de los carnívoros. Es una enzima lipolítica del tipo de las tributirinasas con actividad hidrolítica sobre la tributirina. El papel más significativo de esta enzima está asociado a las lipasas láctea y salival en los lactantes. F acto r i ntr í nse co : Es una glicoproteína, elaborada aparentemente por las células parietales de las glándulas fúndicas, se combina con la vitamina B 12 auxiliada por la proteína R (de rápida migración en la electroforesis), protegiéndola al facilitar su absorción en la parte distal del intestino delgado; su ausencia determina una deficiencia de vitamina B12 , aunque no con el mismo efecto en todas las especies de animales, ya que el factor intrínseco solo se produce en altas concentraciones en el gato, conejo, bovino y humano. La secreción del factor intrínseco precede a la descarga de otros componentes del jugo gástrico (ácido clorhídrico y pepsinas) y se plantea una secreción de importante cantidad del factor intrínseco en ausencia de la producción de ácido. El factor intrínseco gástrico (GIF) es secretado en el estómago de todos los mamíferos, produciendo un complejo resistente a las enzimas intestinales, reaccionando finalmente con receptores específicos ideales por su unión con la proteína R; del íleon la vitamina B12 es transportada por la sangre portal para su almacenamiento en el hígado y su ulterior circulación por el torrente sanguíneo, unida a la globulina transcobalamina II. Mucina gástr i ca : Producida por las glándulas cardiales y pilóricas, así como las células del cuello de las glándulas fúndicas y las células glandulares de 192 la mucosa gástrica, no es una enzima sino una secreción mucoide defensiva, por cuanto se caracteriza por ser un mucus soluble en ácido clorhídrico que no puede ser coagulado por el ácido acético y que por su alta capacidad combinativa con los ácidos protege a la mucosa gástrica de la acción de estos. En principio la secreción de mucina es independiente de la secreción de los otros componentes del jugo gástrico, ya que se segrega tanto en los períodos digestivos como interdigestivos, desarrollando constantemente su papel protector. El cubrimiento de la mucosa gástrica crea una capa de aproximadamente 0,6 a 1,0 mm de este gel viscoso según la especie animal. La mucina gástrica hace resbaladiza la mucosa y la protege de lesiones mecánicas y químicas. La capa de mucina se mantiene constante, elaborándose nueva mucina si esta se elimina mecánicamente o por digestión proteolítica. b) Componentes inorgánicos. De los componentes inorgánicos del jugo gástrico los más importantes son el agua y el á ci do cl or hídr ico. El agua es el vehículo de dilución y principal componente de esta secreción acuosa, mientras que el ácido clorhídrico elaborado por las células parietales de las glándulas fúndicas presenta varios papeles fisiológicos de importancia en el proceso de la digestión, tales como: activador del sistema de las pepsinas al tiempo que les brinda el pH de acción, disocia las fibras del tejido conjuntivo, permitiendo un incremento en la superficie de acción a las enzimas proteolíticas, coopera en la hidrólisis parcia l de carbohidratos, favorece la absorción del Fe ++ e n interacción con la mucina, comunica al jugo gástrico su poder antiséptico y es la causa primaria del mecanismo de evacuación del estómago. Las células parietales de las glándulas fúndicas presentan unas dimensiones mayores que las células principales y su forma es irregular. Las células parietales se alojan en la zona del cuello, insertadas a manera de cuña entre las células principales (de ahí su nombre de bordeantes), caracterizándose por poseer uno o dos núcleos redondeados y alojados en la parte central del citoplasma que a su vez presenta un sistema canalicular intracitoplasmático, el cual contiene muchas microvellosidades y desemboca en el lado apical de la célula, es decir, en la luz glandular. Las células parietales poseen numerosas mitocondrias grandes y en las microvellosidades se localiza el sistema H+ / K+ / ATPasa transportador de protones. En la producción de HCI se incrementan los aniones bicarbonatos (HCO3 - ) en las células, que al ser intercambiados con el Cl- aumentan su concentración en la sangre (oleada alcalina) durante la digestión, pero este efecto, en condiciones fisiológicas, solo da lugar a cambios pequeños y tránsitorios 193 del pH sanguíneo, porque ese bicarbonato será empleado más adelante por las secreciones intestinales (principalmente pancreática) para neutralizar la acidez del quimo en el duodeno. La acidez del jugo gástrico está dada por el volumen de HCI libre más el HCI combinado. (Ver Fig. 5.12.). F igu ra 5.12. Formacióndel HCl. Además de HCI, la mucosa gástrica elabora bicarbonatos en las glándulas mucosas y las células del cuello de las glándulas fúndicas en forma activa, que unido al mucus desarrolla un importante papel defensivo, protegiendo la mucosa frente al agresivo HCI del jugo gástrico. El HCO3 – presente en la capa de líquido o mucus (unstirred layer) mantiene una diferencia importante de pH entre la cavidad gástrica (pH 2,0) y la superficie de las membranas celul ares de la mucosa (pH 7,0). Es i nteresante señal ar que el bicarbonato incorporado a la sangre por las células parietales durante la producción de HCI llega en mayor concentración a la superficie de las células secretoras por capilares que cursan verticalmente respecto a la superficie. La función protectora de la mucosa gástrica es desarrollada por la acción combinada de la secreción de bicarbonatos, la capa de mucus (unstirred layer) y la prostaglandina E2 (PGE2 ) que controla el riego sanguíneo local. 194 Una gran variedad de estímulos determina las causa s de l a se cre ci ó n de l j ugo gástr i co . Estos estímulos van actuando en forma escalonada de manera que aseguran la producción del jugo gástrico antes de la llegada del alimento al estómago (fase cefálica), con el alimento en el estómago (fase gástrica) y durante la evacuación del alimento en forma de quimo hacia el intestino (fase intestinal). En el ayuno, el estómago secreta aproximadamente un 10 % del volumen total de jugo gástrico. Se ha demostrado por métodos quirúrgicos que la vagotomia o la ablación del antro pilórico (donde se localizan las células G) tienen como consecuencia el cese de esta secreción basal, por lo que la misma debe considerarse de tipo vagal-gastrina dependiente. F ase ce fá li ca : En esta fase se estimula la secreción de jugo gástrico bajo influencia de los órganos de los sentidos (vista, oído y olfato), mediante influencias del alimento en la cavidad bucal (gusto) y en el humano, además, por la evocación o recuerdo de un alimento agradable (memoria). Es una fase de preparación por cuanto su presencia determina la producción de un 30 % del volumen total del jugo gástrico y se conoce como secreción síquica o descarga de receptación del alimento. En las personas puede generar hasta un 50 % del total de producción, de ahí el valor de la experiencia de vida ante lo agradable o “sabroso” para el individuo. La importancia de la fase cefálica quedó demostrada a partir de los experimentos de Pavlov (científico ruso, 1910) al describir los reflejos condicionados y señalar el papel estimulante que tienen los órganos de los sentidos de la vista (ver una comida apetitosa, en los animales observar la llegada de la persona que suministra el alimento, etc.), el oído (escuchar los ruidos propios de la cocina o los sonidos asociados con la alimentación) y el olfato (oler una comida apetitosa) de manera que se desencadena la acción estimulante sin necesidad de que el alimento esté en contacto con el animal y lógicamente esto se obtiene mediante la denominada “vida de experiencia” no estando presente en todos los animales de la misma especie y mucho menos transmitido por la herencia. Para desencadenar los reflejos condicionados positivos se requiere la repetición del estímulo condicionado, crearse sobre la base de reflejos incondicionados, se adquieren con el tiempo y en las personas se le añade el recuerdo de una comida agradable (memoria) como estímulo excitador para la descarga del jugo gástrico. El ejemplo clásico de este tipo de conducta adquirida es la secreción salival condicionada en el perro ante estímulos condicionados. Si un perro es alimentado en horario nocturno, al principio, encender la luz del local para ofertarle la comida no le dice nada, puesto que la luz se comporta inicialmente como un estímulo indiferente y no tiene para el animal ningún significado, ya que 195 la producción de saliva (respuesta incondicionada) lo hará frente a la comida (estímulo incondicionado), ahora bien, la repetición de la mecánica de encender la luz, manteniendo el reflejo incondicionado (comida-saliva), produce un efecto positivo de aprendizaje en donde el encender la luz, como paso previo a la oferta del alimento, hace que se convierta paulatinamente en un estímulo condicionado y a partir de aquí, el hecho de encender la luz producirá una secreción de saliva en el animal (respuesta condicionada), por cuanto el animal conoce que seguidamente se le ofertará el alimento. La actividad de control nervioso encefálico-vagal determina que al tiempo que se descarga saliva se descargan también jugo gástrico, jugo pancreático y bilis en la conocida actividad preparatoria digestiva o descarga de “cebo” del sistema. (Ver Fig. 5.13.). F i gur a 5.13. Causas de lasecreción gástrica. En esta misma fase cefálica se refuerza la acción de los reflejos condicionados con la llegada del ali mento a la cavidad buca l (posterio r a la prehensión) y la estimulación de otro órgano de los sentidos, el gusto, por acción de los componentes químicos del alimento sobre los quimiorreceptores o papilas gustativas. Es importante señalar que el papel excitador de los estímulos antes mencionados pueden transformarse en inhibitorios ante sabores u olores desagradables y reducir fuertemente la descarga del jugo gástrico. 196 Los estímulos mencionados como causas de la fase cefálica son procesados en diferentes estructuras del sistema nervioso central, correspondiéndole en exclusividad al nervio vago la transmisión de los impulsos nerviosos excitatorios hacia el estómago, por lo que se desempeña como el nervio excitosecretor por excelencia. Los impulsos vagales parasimpáticos estimulan las células del sistema nervioso gastrointestinal que a su vez liberan acetilcolina en la vecindad de las células G y de las células parietales que responden secretando gastrina y HCI. La gastrina por circulación local estimula las células glandulares gástricas, incluyendo a las células parietales, lo que incrementa la producción de HCI y de los componentes enzimáticos. F ase gá str i ca. Se corresponde con la llegada del alimento al estómago que incrementa la secreción del jugo gástrico. Es la fase más Importante, ya que en ella se produce aproximadamente un 60 % del volumen total de jugo gástrico. Las causas que determinan esta fase son dos: nerviosa y hormonal. La causa nerviosa, dada por el factor mecánico de distensión del estómago producto de la llegada del alimento, emplea una vía nerviosa refleja que tiene como punto de origen la excitación de los mecanorreceptores en la pared gástrica y una doble posibilidad de respuesta a través del plexo gástrico intramural (respuesta local) o mediante el nervio vago en lo que se puede conceptuar como respuesta bulbo-cortical. La causa hormonal tiene como excitador químico a una hormona de acción local denominada gastrina. La gastrina, conjunto hormonal del que le corresponden a las G 17 (I y II) de I7 aminoácidos, ser las más fisiológicas y activas, se elaboran por las células mucosas de las glándulas cardiales y pilóricas, aunque se ha demostrado que en el humano, cerdo y carnero la producción de la misma es desarrollada por células específicas de forma piramidal (células G) que se encuentran distribuidas en la mucosa del antro pilórico y del píloro. La liberación de gastrina al torrente circulatorio local gástrico es en respuesta a la distensión del antro por el contenido (efecto fí sico), así como po r l a e sti mula ció n que pro ducen las susta nci as secretagogas tales como productos del catabolismo proteico (péptidos, oligopéptidos y aminoácidos, principalmente fenilalanina y triptófano), calcio, alcohol y cafeína (efecto químico), concluyéndose que la gastrina estimula principalmente las células parietales y en menor medida a las células principales de las glándulas fúndicas. F a se i nte sti na l . En esta fase se controla alrededor del 10 % del total de jugo gástrico y la misma se comporta como un refuerzo al proceso digestivo que se inicia con la llegada del quimo al duodeno, ya que tanto la distensión de la pared intestinal (causa física) como la presencia de productos de la hidrólisis proteica (causa química) estimulan la secreción de jugo gástrico, 197 principalmente por acción hormonal. La presencia de céIulas del tipo G en las glándulas de Brunner y Lieberkuhn y en las vellosidades intestinales secretan una gastrina (para algunos autores entero-oxíntica) que por circulación entero-gástrica estimulan la producción de jugo gástrico en general y de HCI en particular. En las células glandulares gástricas los mediadores que desencadenan la secreción como primer mensajero son la acetilcolina, la histamina y la gastrina. La hormona o la sustancia efectora reacciona con receptores específicos en la membrana celular, promoviendo la producción del segundo mensajero, el AMP cíclico o la calmodulina para el cumplimiento de la función específica celular. Las células parietales presentan tres tipos de receptores: del tipo muscarínicos (no nicotínicos como en otras células) para la acetilcolina, para la histamina del tipo H2 (no H1 como el resto del cuerpo) y para la gastrina. Se supone una fuerte y obligada interacción entre los receptores H2 y de gastrina y una menor y facultativa interacción entre los H2 y los de acetilcolina. Parece que la secreción de pepsinógenos se encuentra bajo las mismás influencias reguladoras que la secreción de HCI, no obstante, el control en la secreción de pepsinas ha sido menos investigado que el referente al HCI. Durante su permanencia en el estómago, el alimento ingerido, por acción del jugo gástrico y de la actividad mecánica motora, se transforma en una mezcla más o menos homogénea, el quimo, cuya consistencia es similar a una pasta oscura, lechosa y semilíquida. Los pa pe le s fi si ol ógicos del e stóma go monocavitario son: almacenamiento de los alimentos durante las comidas, la defensa contra agentes físicos, químicos y microbiológicos del alimento y la formación del quimo, así como la regulación de su paso al duodeno para que se desarrollen los procesos de digestión y absorción más importantes. El estómago está dividido en dos regiones fisiológicas, cada una cumple básicamente una función. La región proximal, área relacionada con la terminal esofágica (EECaudal) que se corresponde con el segmento cardialfúndico, sirve como punto de almacén e iniciador de la formación del quimo, reteniendo el alimento a medida que llega en espera de su incorporación al estómago distal. La región distal, o segmento fúndico-pilórico se comporta como un punto de molienda y de cernido, rompiendo los pedazos sólidos de alimentos hasta partículas lo suficientemente pequeñas, por lo que es el área formadora del quimo al tiempo que es la responsable de su evacuación para su ulterior digestión en el intestino delgado. Le corresponde al estómago ser el órgano más resistente del sistema digestivo y de las vísceras del cuerpo animal. El alimento que a él llega lo 198 hace prácticamente sin proceso preparatorio y en algunas especies como el perro casi intacto, por eso en estos animales el proceso masticatorio es significativamente superficial. Por todo lo anteriormente expuesto, podemos afirmar que el estómago desarrolla más bien una función defensiva digestiva y prepara los alimentos ingeridos al llevarlos a indicadores determinados para que puedan efectuar su tránsito hacia el intestino delgado, zona digestiva-absortiva extraordinariamente sensible, por lo que al producir el quimo se cumplen los papeles siguientes: – Isotonizar el líquido que llega no permitiendo dentro de lo posible el paso al intestino de soluciones hipo o hipertónicas. – Aumentar o disminuir la temperatura del alimento ingerido permitiendo el paso del quimo con temperatura promedio de 38 a 40 oC. – Acción bactericida desarrollada por el HCL sobre microorganismos que penetran con el alimento de manera que impide el desarrollo de procesos putrefactivos intestinales. Al poseer un poder de absorción prácticamente nulo y no ser necesario su principal fermento en el proceso de la digestión (pepsinas), el estómago se conceptúa como no indispensable para la vida, por lo que su ablación no produce la muerte. En las personas con ablación parcial amplia del estómago (hasta un 75 %) es posible la vida, sin prácticamente ningún problema, solo que es necesaria una mayor frecuencia de alimentación con poca comida y esta requiere que sea ingerida a temperatura corporal, condición de isotonia, cocida y en forma de papilla. Una función importante del estómago, en condiciones normales, es iniciar la hidrólisis proteica que representa un beneficio para el animal no solo desde el punto de vista nutricional y digestivo, sino también desde el punto de vista toxicológico y alérgico, porque proteínas tóxicas o potencialmente alergénicas son hidrolizadas y, por lo tanto, desactivadas antes de alcanzar el área absortiva intestinal. En las especies animales en que los recién nacidos lactantes necesitan del proceso de inmunidad pasiva vía calostral (especies calostro-dependientes) como rumiantes, equino y cerdo, el sistema digestivo al nacimiento presenta adaptaciones fisiológicas que permiten la llegada de inmunoglobulinas (anticuerpos) hasta el intestino delgado y su correspondiente absorción sin que se degraden. Las adaptaciones principales son: glándulas gástricas con poco desarrollo y cantidad, por lo que la secreción ácida del estómago está retardada por varias horas o a lo sumo 24-48 horas, secreción pancreática también retardada que impide la acción potente de su conjunto proteolítico y particularidad en la capacidad absortiva de la mucosa intestinal al presentar los enterocitos menos compactos en su unión (tight junction), lo que permite la absorción de las 199 inmunoglobulinas íntegramente y su descarga, por los espacios laterales, hacia el líquido intersticial para su incorporación al sistema linfático y de aquí a la sangre, lo que garantiza la defensa inmunológica de estas proteínas plasmáticas. Es interesante señalar que la mucosa intestinal del recién nacido tiene la misma estructura histológica de las vellosidades que el adulto, pero sus enterocitos son especiales con gran capacidad de absorción de proteínas. La corta duración de estas adaptaciones plantea la necesidad de que en las especies calostro-dependientes se tome el cuidado de ofertarl e el calostro al recién nacido en el marco de las primeras 12 a 18 hor as de vi da, ya que a partir de las 24 hor as comienza el denominado “desarr ollo gástrico y cierre intestinal”, perdiéndose l a capacidad de protección-absorción de las inmunoglobulinas y con ello la capacidad de defensa inmunológica pasiva del neonato. (Ver Fig. 5.14.). F i gu r a 5.14. Túnica media gástrica de fibras musculares lisas. La motilidad gástrica depende del momento digestivo, es decir, del período interdigestivo y del período digestivo. Durante el p er ío do i nte rdigesti vo, el estómago vacío de múltiples especies como humanos y carnívoros, no se comporta como un saco inerte, ya que su musculatura se halla fuertemente contraída, dejando solamente un pequeño espacio libre (que contiene aire o líquido) de manera que durante los períodos interdigestivos o postprandiales el estómago mantiene un estado 200 de semicontracción que se conoce como to no gá stri co . A medida que aumenta el período ínterdigestivo (ayuno), es decir, a medida que nos alejamos en tiempo de la última comida comienzan a producirse movimientos tónicos y peristálticos que en un inicio son aislados y suaves, estando asociados a la sensación de hambre en e l humano y en la mayoría de las especies de a nimales monogástr icos, por l o que reci ben el nombre de co ntr acci o ne s de l ha mbr e , ahora bien, si no satisfacemos el deseo de comer y se prolonga el tiempo de ayuno entonces estas contracciones van adquir iendo intensidad y frecuencia hasta fundirse pa ra formar una contracción te tánica continua que puede durar dos o tr es minutos, por lo que sentimo s una sensación dolorosa epigástrica que se deno mina do l o r e s de l ha mbr e . Los dolores del hambre suelen aparecer en el humano y en el perro aproximadamente entre las 12 y 24 hora s de ayuno para alcanzar su má ximo de i ntensida d entre l os tres y cuatro días y a partir de aquí comie nzan a debilitarse hasta desap arecer en caso de un ayuno pr olongado. El estado de vaci amiento gástrico parcial o total se describe raramente en la ma yor canti dad de especies animales. El hecho de que los dolores del hambre desaparezcan en un tiempo relativamente prudencial traduce un estado final de indiferencia gástrica ante la falta de satisfacción del reclamo ingestivo. (Ver Fig. 5.15.). F i gur a 5.15. Actividad motora gástrica en el período interdigestivo. 201 Con el comienzo del p er í odo dige sti vo , a medida que el alimento va llegando al estómago se observa una relajación paulatina de su musculatura (re l a ja ci ó n r e ce p ti va ) para adaptar su tono, forma y capacidad receptora al ali mento ingeri do, ma ntenie ndo pr áctica mente invari able l a presión intragástrica; esta respuesta refleja de la musculatura gástrica ante el llenado del estómago se denomina r el aj aci ón a da p ta li va y en ella, la curvatura menor casi no cambia en posición y contorno, mientras que la gran curvatura y la región del fundus son las que se van distendiendo paulatinamente; la relajación adaptaliva desencadena un efecto inhibidor de carácter vagal cuyo neurotransmisor es el polipéptido inhibidor vascular (VIP), por lo que no se producen movimientos gástricos mientras se llena de alimentos la cavidad estomacal. En todos los monogástricos (incluyendo al humano), el alimento a medida que alcanza la cavidad gástrica se va disponiendo en estratos o capas, de manera tal que los primeros se sitúan en contacto con la mucosa gástrica, pero los siguientes se van ubicando encima del primer estrato y así sucesivamente, esta disposición estratificada del contenido gástrico, por orden de llegada, permite que en la parte central del contenido estomacal se mantenga actuando la ptialina o amilasa salival en los animales que la posean. Los líquidos ingeridos y el jugo gástrico fluyen libremente. La poca actividad motora del estómago proximal permite la recepción y el efecto físico estratificador, por lo que los líquidos pasan rápidamente al fundus y de aquí al antro pilórico, mientras los sólidos necesitan del aumento in crescendo de la tensión muscular para iniciar su desplazamiento. (Ver Fig. 5.16.). F i gur a 5.16. Actividad motora gástrica en el período digestivo. 202 En caballos y cerdos, con un ritmo de alimentación normal, el estómago prácticamente nunca permanece vacío, los alimentos ingeridos llegan a una cavidad receptora que contiene alimentos previamente ingeridos, por lo que se mezclan o superponen a los ya existentes en la curvatura mayor. Se ha observado en el gato poco cambio en el contenido gástrico del cuerpo del estómago 1,5 horas después de la comida, aunque el contenido del antro pilórico era más fluido. En humanos y perros la comida se mantiene en el cuerpo del estómago y solamente pasa a la región pilórica cuando es reducida en talla física y parcialmente digerida. La e va cuaci ón gá stri ca depende de la especie animal. En la mayoría de los animales el paso de los líquidos (evacuación de líquidos) se desarrolla generalmente en forma directa, al separarse la ingesta fluida de la sólida, siguiendo la curvatura menor y prácticamente sin mezclarse con el contenido sólido del estómago; el liquido se mezcla con el contenido gástrico cuando el estómago está vacío. En el caballo, por poseer un estómago demasiado pequeño, la evacuación de su contenido comienza incluso antes de terminar el período de ingestión. El producto resultante de la acción del jugo gástrico sobre el alimento, el quimo, es evacuado hacia el intestino delgado (duodeno) debido a la actividad motora gástrica, por lo que para explicar el vaciamiento del mismo es necesario conocer cómo es la actividad motora de este órgano. En sentido general podemos afirmar que la motilidad gástrica en los períodos digestivos se corresponde con la producción de dos tipos de ondas peristálticas, mal a xa ntes o mez cl ado ra s que son débiles con origen en cualquier punto del estómago y las p ro pulsor as o evacua ntes, enérgicas y que generalmente se establecen en el antro pilórico. En principio las ondas propulsoras representan la continuidad de las ondas mezcladoras pero producen el tránsito del quimo hacia el duodeno. El control de la actividad motora gástrica durante los períodos digestivos se ejecuta por regulación refleja vagal y su desarrollo puede describirse en tres tiempos: Tie mpo 1: Con el arribo del alimento, en el período de ingestión, se produce una inhibición motora del órgano, debido a la relajación receptiva, seguida de la relajación adaptativa, que envía señales inhibitorias motoras por vía aferente vagal hacia el bulbo, al tiempo que se estimula la secreción del jugo gástrico que inmediatamente comienza a actuar sobre el alimento. Ti empo 2: Pasado un cierto tiempo y producto de la acción del jugo gástrico sobre el alimento se va constituyendo el quimo, por lo que es necesario renovar las capas de alimentos en contacto con la pared gástrica y para facilitar esta renovación y mezcla del jugo gástrico con el alimento se observa la instauración paulatina de ondas peristálticas lentas y poco enérgicas 203 que se denominan movimientos malaxantes que se producen con un ritmo de base espontáneo en las fibras musculares longitudinales y que se propagan a las fibras circulares por conducción. Con el estómago lleno, las ondas se originan prácticamente en la zona media gástrica para posteriormente y a medida que comienza la evacuación gástrica trasladar su desencadenamiento hacia zonas gástricas más anteriores (estómago proximal). Ti e mpo 3: A medida que se desarrolla la digestión gástrica, las ondas mezcladoras se van transformando en ondas propulsoras a nivel del antro pilórico, llegando a ser fuertes e intensas, de manera que si el quimo aún no tiene condiciones para el tránsito entonces no podría pasar por el píloro y la onda propulsora en su retorno hacia el estómago conduciría este quimo hacia el cuerpo gástrico, por lo que en un inicio se comportará la onda propulsora como una potente onda mezcladora de flujo (hacia el píloro) y de reflujo (hacia el fundus gástrico). Para que las partículas abandonen el estómago hacia el intestino tienen que ser menores de 2 mm de diámetro. Aquellas partículas que aún son grandes para franquear el píloro, son rechazadas y retornadas de regreso hacia la parte anterior del antro y el cuerpo. El vaciamiento gástrico es un proceso relativamente complejo donde participan dos factores, uno gástrico a favor del mismo y uno duodenal que es netamente defensivo, por lo que ante determinadas condiciones del quimo o una distensión por ocupación de la luz intestinal actúa retardando el vaciamiento con vistas a asegurar una mejor digestión intestinal y por ende un mejor proceso de absorción de los alimentos. (Ver Fig. 5.17.). F igu r a 5.17. Vaciamiento gástrico. 204 El proceso del vaciamiento gástrico se establece mediante la interacción ondas propulsoras gástricas-esfínter pilórico-duodeno, por lo que el aumento de las ondas peristálticas propulsoras se acompaña de un aumento en el tono del esfínter pilórico que lo mantiene fuertemente cerrado con una abertura de 2 mm de diámetro, de forma tal que rechaza el tránsito de partículas de mayor talla. Esta característica anátomo-fisiológica del cierre pilórico determina el papel tamizador o selector de este esfínter, controlando el tránsito gastrointestinal. En condiciones normales el esfínter pilórico siempre está cerrado, aunque la energía de contracción del mismo no es lo suficientemente fuerte como para impedir que el agua y otros líquidos pasen rápidamente al duodeno, pero sí lo suficiente fuerte para impedir el paso del quimo al duodeno, proceso que ocurre solamente cuando el quimo es transportado mediante una enérgica onda peristáltica propulsora e inclusive, en ese momento, su energía de contracción es capaz de mantener una apertura mínima, por lo que en cada movimiento evacuante solo pocos mililitros de quimo llegarán al duodeno y los componentes sólidos no rebasarán los 2 mm de diámetro. En el factor gástrico se toman en consideración las características del quimo, el tipo de alimento ingerido (una comida rica en carbohidratos transita muy rápidamente al compararse con una rica en grasas o proteínas), el grado de masticación a que fue sometido el alimento y los estados emocionales (que pueden acelerar o retardar el vaciamiento gástrico). La acción reguladora del factor gástrico se desarrolla por dos vías, una vía nerviosa mediante la estimulación vagal y una excitadora local a través de los plexos mientéricos con estímulo inicial desencadenante por el efecto físico de distensión de la pared gástrica por el alimento y una vía hormonal dada por la composición química del alimento que estimula principalmente la mucosa antral con la consiguiente liberación de gastrina, hormona local del sistema digestivo que tiene potentes efectos motores en el estómago; la gastrina estimula el desarrollo de enérgicas ondas propulsoras al tiempo que refuerza la contracción del píloro y produce excitaciones constrictoras del esfínter esofágico caudal (cardias), lo que impide el reflujo del contenido del estómago hacia el esófago distal. El factor duodenal en su regulación defensiva ante el vaciamiento gástrico también dispone de dos vías, nerviosa por distensión y calidad del quimo en función de la ocupación del duodeno y hormonal por la característica en la composición del quimo. Estas causas son los estímulos determinantes para la entrada en acción del control duodenal que se considera un mecanismo de control importante, por cuanto mediante su efecto retroalimentador regula el ritmo de vaciamiento gástrico, quedando limitado el mismo a la cantidad óptima de quimo que se puede digerir y absorber en el intestino. 205 El mecanismo nervioso del factor duodenal se establece mediante los reflejos entero-gástricos que pueden estar dados por la inervación intrínseca del segmento gastrointestinal (vía plexo mientérico) o por la inervación extrínseca vegetativa (inhibición refleja vagal o excitación refleja simpática) y como mecanismos desencadenantes están la composición del quimo (especialmente incremento en acidez, hidrólisis proteica y tonicidad osmótica) o la distensión mecánica por ocupación que produce el quimo en la luz intestinal. La cuota de vaciamiento gástrico (E) es una función de la diferencia de presión entre el estómago (P1 ) y el duodeno (P2 ) sobre la resistencia del píloro, de ahí que la evacuación de los líquidos dependa esencialmente del gradiente de presión, por ser la resistencia de paso (Rp) muy baja. Los componentes sólidos dependen principalmente de la resistencia y con ello de su tamaño. La evacuación gástrica no es uniforme y así tenemos que un contenido ácido se evacua más lentamente que uno neutro, un contenido hipertónico más lento que uno hipotónico, las grasas más lentamente que los productos de la hidrólisis proteica y estos más lentos que los productos carbohidratados. En el perro se ha constatado que una comida líquida es evacuada en aproximadamente una hora, mientras que una comida sólida, con bajo nivel de grasa, transita en 3-4 horas; de contener un elevado nivel de proteínas o grasa el tiempo de evacuación se incrementa extraordinariamente. Normalmente no todo el alimento ingerido puede ser reducido a partículas menores de 2 mm, por lo que no pueden abandonar el estómago durante la fase de vaciamiento digestivo. Estas partículas sólidas con un diámetro mayor a 3 mm serán evacuadas por la acción de un tipo particular de motilidad entre comidas (postprandial) que se denomina co mpl e j o de mo ti l i da d i nte r dige stivo . Durante el desarrollo de este mecanismo especial del complejo mioeléctrico interdigestlvo, en cuya última fase se producen fuertes contracciones del estómago distal, el píloro permanece abierto, por lo que las grandes partículas pueden ser expulsadas hacia el duodeno. Las ondas peristálticas del complejo de motilidad interdigestivo se producen a intervalos aproximados de una hora en los períodos cuando el estómago se encuentra relativamente vacío de material digerible y tienen un efecto de limpieza de la cavidad gástrica. El comer con frecuencia desequilibra este complejo y produce el reinicio del patrón de motilidad digestivo de manera que el estómago se va llenando de productos no digeribles que en el tiempo alteran el proceso digestivo. En los herbívoros monogástricos (caballo y conejo), que desarrollan una actividad de ingestión casi constante, el complejo de motilidad interdigestivo ocurre a intervalos aproximados de una hora aun cuando esté presente alimento digestible en el estómago, es decir, en estas especies de digestión continua, al igual que los rumiantes, se mezclan el 206 quimo digestivo con el quimo de limpieza en el ámbito intestinal, lo que explica la aparición de partículas groseras en las heces fecales. Conceptuado como un reflejo defensivo protector complejo, el vó mi to o é mesi s, es la expulsión del contenido gástrico, y posiblemente de las partes anteriores del intestino delgado, a través del esófago hacia el exterior vía faríngeo -bucal. Esta a ctividad refle ja es corriente en los carní voros y omnívoros, pero en los herbívoros es bastante difícil, ya que en el caballo es prácticamente imposible, mientras que en los rumiantes el desarrollo de la regurgitación del bolo mericico durante la rumia con la boca cerrada determina un patrón reflejo estable que inclusive hace que la eructación también se ejecute con la boca cerrada, por lo que en ningún momento estos animales abrirán la boca ante un tránsito antiperistáltico esofágico de manera que el vómito es imposible. Los roedores vomitan con dificultad. Entre los variados estímulos desencadenantes de este reflejo protector están la irritación, distensión o excitación excesiva del estómago o duodeno como estímulos más potentes, pero también se puede producir por irritación de cualquier órgano visceral, la irritación del canal auditivo externo, contusiones cerebrales, fenómenos síquicos en el humano tales como escenas penosas, olores nauseabundos y otros factores sicológicos, excitación mecánica de la pared posterior de la faringe, trastornos metabólicos del centro del vómito durante el embarazo en la hembra (principalmente mujer, mona y perra), etc. El cerdo vomita fácilmente ante irritaciones de la faringe o del estómago, mientras que el perro ingiere hierbas para provocar el vómito ante disfunciones gástricas. El vómito es coordinado por el centro del mismo nombre localizado en el borde dorso-lateral de la formación retículo-bulbar que establece el conjunto de relaciones funcionales de las diferentes partes corporales que intervienen en este proceso, a través de las ramás aferentes vagales y simpáticas y las ramás eferentes de los pares craneales V, VI, IX, X y XI para el tubo digestivo y las ramás eferentes de los nervios espinales para la musculatura abdominal y diafragmática. Una zona del tallo cerebral a nivel del tercer ventrículo conocida como zona de disparo quimiorreceptor (CTZ), sensible a la acción de algunos medicamentos o toxinas en la sangre, al ser estimulada envía señales excitatorias al centro del vómito. Varios productos resultantes de los procesos inflamatorios estimulan la CTZ, lo que explica el porqué enfermedades inflamatorias, inclusive fuera del tubo gastrointestinal, en ocasiones pueden producir vómito. El vómito se acompaña de signos premonitores como la insalivación y frecuente deglución (acción protectora de la saliva sobre la mucosa bucofaríngea-esofágica para evitar irritación del ácido presente en el bolo emético), 207 náuseas, mareo y seguidamente se instauran cronológicamente los siguientes procesos fisiológicos: 1) inspiración profunda seguida del cierre de la glotis y elevación del paladar blando que oclusiona los orificios nasofaríngeos, 2) esfuerzos respiratorios sucesivos con la glotis cerrada que aumentan la presión negativa intratorácica, 3) relajación esofágica del esfínter esofágico caudal y del cuerpo estomacal al tiempo que el esfínter pilórico se contrae fuertemente y 4) contracción enérgica diafragmática y de la musculatura abdominal que comprimen el estómago, aumentando fuertemente su presión interna, por lo que se expulsa el contenido mediante el segmento esófago-faringe-boca al exterior. En el humano la náusea es la sensación de malestar gástrico que se acompaña de repulsión a la comida, salivación profusa, aumento de la actividad motora gástrica, hipotensión arterial, sudoración y vasoconstricción periférica con palidez cutánea y enfriamiento. Por lo antes explicado se infiere que el estómago, durante el vómito, desarrolla un papel pasivo. En el gato y posiblemente en otras especies se ha observado que el vómito es precedido por un incremento en los períodos cíclicos de la motilidad peristáltica del segmento duodeno-yeyunal e inhibición motora gástrica. En el caso de una acción de vómito repetida, el contenido duodenal puede ser expulsado producto de la instauración de ondas antiperistálticas duodenales que lo conducen hacia la cavidad gástrica. EL PRO CESO DIGESTIVO Y LA MOTILIDAD DEL INTESTINO DELGADO El intestino delgado desarrolla un conjunto de importantes actividades fisiológicas como son: a) funci ó n di ge stiva al producir la mezcla del quimo con las secreciones pancreática, biliar y membranarias, propiciando la acción enzimática hidrolizante sobre las biomoléculas, b) funci ón a bso r ti va que garantiza los mecanismos básicos, mediante los cuales los nutrientes alcanzan el torrente sanguíneo para su transporte a todas las células de la economía animal, c) funci ón co nducto ra que evacua el contenido resultante del proceso digestivo hacia el intestino grueso, d) funci ó n endo cri na producto de la elaboración de hormonas de acción local gastrointestinal y f) funció n p r o te cto r a al convertirse en una barrera inmunológica contra microorganismos que penetran con el alimento y que no fueron neutralizados por el jugo gástrico. Anatómicamente el intestino delgado se divide en tres segmentos: duodeno, yeyuno e íleon. La longitud de cada segmento intestinal varía considerablemente entre las diferentes especies animales. El proceso de digestión-absorción se va instaurando paulatinamente, de forma tal que se considera al 208 segmento duodeno-yeyunal tan secretor como absorbente y al segmento yeyuno-ileal como más absorbente. En los mamíferos se descargan el jugo pancreático y la bilis en el duodeno proximal. El intestino delgado, como estructura componente del sistema digestivo tiene forma cilíndrica, lo que permite una mayor área de contacto con su contenido, pero al mismo tiempo su mucosa multiplica aún más esta superficie, al presentar un sistema importante de plegamiento dado por los pliegues o válvulas conniventes, ausentes entre el píloro y la ampolla de Vater (punto común en algunas especies para la desembocadura de los conductos pancreático y biliar) que en su superficie se revisten de las vellosidades dispuestas a razón de 20 a 40 por mm2, caracterizadas por presentar forma de dedos y estar formadas por una capa simple de células epiteliales (enterocitos) que rodean una importante red capilar sanguínea y a un vaso linfático (quilífero central). En la profundidad de las vellosidades se encuentran las criptas de Lieberkünh. Los enterocitos en su membrana luminal presentan las microvellosidades que le dan una apariencia similar a la de un cepillo. Las válvulas conniventes no están presentes en todas las especies animales. (Ver Fig. 5.18.). F i gur a 5.18. Particularidadesde la mucosa intestinal. La unidad funcional intestinal se compone de las vellosidades y de las criptas. El epitelio del intestino delgado pertenece al tipo de tejido con mayor 209 actividad mitótica y metabólica del organismo. Las células cilíndricas o indiferenciadas de las criptas, todavía sin diferenciar, migran desde su centro de regeneración hacia la punta de las vellosidades. La velocidad de reproducción de estas células (actividad mitótica) y de migración depende de la especie animal, el tipo de proceso digestivo y la influencia del patrón circadiano o nictemeral. En su migración, las células indiferenciadas van madurando al desarrollar los sistemas enzimáticos y de transporte (carrier) para convertirse en los enterocitos responsables de la actividad de digestión membranaria y la absorción. Entre los enterocitos se alojan las células caliciformes, cuyo número aumenta del duodeno al íleon, que producen un mucus con efecto protector de la mucosa de agresiones mecánicas e invasión bacteriana, al tiempo que crea una superficie resbaladiza para favorecer el tránsito del quimo. Pero desde el punto de vista cuantitativo el jugo intestinal es un moco viscoso segregado por las glándulas de Brunner y células que delimitan las cripta s Lie be rk ühn. Las glándulas de Brunner, glándulas compue stas (acinotubulares) dispuestas en la submucosa del duodeno que comunican con el lumen intestinal a través de conductos que se abren en las criptas de Lieberkühn, segregan un material viscoso, ligeramente alcalino, rico en mucoproteínas y bicarbonatos con la función, debido a la proximidad del estómago, de proteger la mucosa intestinal de la agresión del quimo ácido, además de proporcionar una buena lubricación y cooperar en la neutralización de la acidez del quimo. En realidad su papel neutralizador en la acidez del quimo es casi improbable, dado su pequeño volumen y escaso contenido de CO3 H– , en comparación con el volumen y acidez del jugo gástrico. La secreción de las glándulas de Brunner probablemente protege a la mucosa duodenal, adhiriéndose a ella y reteniendo CO3H– del mismo modo que hace la mucina gástrica. La secreción de estas glándulas se produce como consecuencia de estímulos locales (irritantes), mecánicos (distensión), químicos (composición del quimo), nerviosos (vagal) o a través de hormonas intestinales cuyos efectos no están aún bien determinados, como son la secretina y la gastrina, y en menor grado CCK, polipéptido inhibidor gástrico (PIG) y polipéptido intestinal vasoactivo (PIV). Las criptas de Lieberkühn, situadas en la base de cada vellosidad, además de ser el origen de las células que se decaman de las vellosidades poseen células secretoras de un líquido claro, cercano a la neutralidad o ligeramente alcalino. Su secreción depende de mecanismos nerviosos locales (iniciados por distensión duodenal o presencia de irritantes), estimulación vagal o mecanismos de tipo hormonal. La riqueza enzimática de la secreción del intestino delgado solo está representada por la enterocinasa (que activa el 210 tripsinógeno en tripsina). En realidad el jugo entérico no tiene valor digestivo como tal, sino que las enzimas que aparecen son por causa de la dotación propia de las células de descamación epitelial (enterocitos), destacando entre estas distintas di y tripeptidasas altamente específicas, invertasa, sacarasa, maltasa, isomaltasa, lactasa y lipasa. Considerando que las células de las criptas intestinales tienen una alta capacidad mitótica que les permite una regeneración rápida a medida que migran, desde la base de los vellos hacia la punta, en un proceso de progresión continua, van madurando hasta alcanzar su capacidad plena absortiva aproximadamente por la mitad de la altura de dichos vellos, al tiempo que van desplazando y remplazando constantemente a los enterocitos de la punta de las vellosidades que se pierden por la edad y la continua exposición al quimo (efecto decamador regenerativo). Todo hace indicar que la proliferación de los enterocitos en la zona germinal de las criptas, que determina el tamaño de los vellos, depende de hormonas gastrointestinales que favorecen el proceso de digestión-absorción por sus acciones excitosecretoras. La capa muscular del intestino se estructura al igual que en todo el tubo digestivo en un estrato de fibras musculares lisas longitudinales externas y otro de fibras musculares lisas circulares internas, lo que garantiza la actividad motora para la mezcla, absorción, defensa y tránsito del contenido intestinal. El tracto gastrointestinal está expuesto a numerosos antígenos como bacterias, virus y alergenos alimentarios que penetran con el alimento. Independientemente al efecto bactericida del HCI en el jugo gástrico, múltiples antígenos logran alcanzar el lumen intestinal, lo que explica la riqueza de tejido linfoide inmunocompetente que constituye el 25 % de la mucosa intestinal y que por su cantidad se corresponde con el órgano inmunológico más voluminoso del cuerpo animal. Este tejido, conocido como tejido linfoide asociado al intestino (GALT) está compuesto por las placas de Peyer, que son acúmulos de folículos linfoides productores de la respuesta antígenoanti cuerpo al rete ner los antíge nos intestinal es, linfocitos B, cél ulas plasmáticas, células T, macrófagos, eosinófilos y mastocitos que se esparcen por la lámina propia, los ganglios linfáticos mesentéricos y el sistema de macrófagos titulares del hepatocito (células de Kupffer). Los linfocitos B migran de las placas de Peyer a la lámina propia para madurar en células plasmáticas formadoras de inmunoglobulinas. La circulación sanguínea en las vellosidades intestinales se caracteriza por la creación de un sistema de contracorriente que al aumentar la osmolaridad de la sangre en la punta promueve la absorción de agua. Este sistema de circulación está constituido por una arteriola que se origina en su parte central para arborizarse en una red capilar en la punta y proyectarse por la 211 parte externa del estroma velloso, entre la mucosa y la arteria, conformando un sistema de vénulas que se sitúan próximas a la arteriola. De lo anterior se infiere un sistema de contracorriente, al ascender la sangre por la arteriola de la base para la punta y descender en sentido contrario por las vénulas, en donde la sangre venosa, con mayor osmolaridad por la absorción de los nutrientes, cierra un circuito capaz de mantener una alta osmolaridad en la punta de las vellosidades, facilitando la absorción de agua del lumen intestinal a los enterocitos y espacios laterales y de aquí hacia los capilares. El j ugo p ancre áti co se corresponde con la secreción exocrina del páncreas y se destaca por la gran importancia que posee en el proceso digestivo, ya que contiene un equipo enzimático muy potente capaz de hidrolizar o degrada r a las bi omoléculas (proteína s, carbohidratos, l ípidos y á cidos nucleicos). El páncreas exocrino presenta una estructura histológica muy parecida a las glándulas salivales, siendo por lo tanto una glándula acinar en donde los acinis pancreáticos tienen la responsabilidad de producir el jugo pancreático primario, ya que las células tubulares no son pasivas y por lo tanto lo modifican de manera que ellas también intervienen en la producción del denominado jugo pancreático definitivo, es decir, el jugo pancreático es el resultado final de la interacción funcional que se establece entre las células acinares y tubulares. Cada célula acinar pancreática puede producir todas las enzimas digestivas presentes en el jugo pancreático. Los alvéolos secretores se agrupan en lobulillos y estos en lóbulos de manera que una trama de tejido conectivo les da soporte y confo rman macroscópicamente esta glándula lobulada, al tiempo que el sistema de pequeños conductos radiculares coalescentes se van uniendo para conformar un conducto único (conducto de Wirsung), que en dependencia de la especie animal se une al conducto biliar (conducto colédoco) en la ampolla de Vater para la descarga del jugo pancreático en la luz duodenal. En el bovino y cerdo ambos conductos (pancreático y biliar) desembocan separadamente en el duodeno, pero en el caballo, gato, perro y humano desembocan en un mismo punto (ampolla de Vater), aunque estas especies poseen, además, un conducto accesorio (conducto de Santorini) que desemboca directamente en el duodeno en una zona más proximal u oral, mientras que en los pequeños rumiantes (oveja y cabra) los conductos pancreático y biliar se unen antes de desembocar en la pared duodenal. El sistema conductor pancreático es ampliamente convergente. Las células secretoras pancreáticas contienen en su citoplasma numerosos gránulos conocidos como gránulos de cimógeno cuyo tamaño y número varía en dependencia de la actividad glandular; estos gránulos son el almacén de 212 enzimas y proenzimas. Los gránulos de cimógeno se sitúan cerca del vértice celular y al estimularse las células se fusionan con la membrana plasmática (proceso de exocitosis) con participación del Ca++ intracelular, liberando su contenido hacia la luz de la glándula por exocitosis, en donde las enzimas inactivas se activan por diferentes mecanismos. El páncreas se constituye además en una glándula endocrina, al tener histológicamente conglomerados de células localizados entre los acinis glandulares que reciben el nombre de islotes de Langerhans. Estos islotes forman el tejido funcional endocrino y aunque pequeños desarrollan un importante papel al secretar glucagón (células alfa) e insulina (células beta) que regulan el nivel de glucosa en sangre, somatostatina (células D) que participan en la actividad de digestión-absorción y en el autocontrol de la producción glucagón-insulina y el polipéptido pancreático inhibidor (células F) con acción reguladora de la actividad digestivo-absortiva gastrointestinal. El jugo pancreático es un líquido claro, viscoso, de franca reacción alcalina (pH que oscila de 7,1 a 8,4 según la especie), peso específico de 1,008 a 1,030 y presión osmótica similar a la sangre (isotónico). El volumen de secreción también depende de la especie animal; en el humano hasta un litro, en el bovino 6 Iitros y en el caballo hasta 7 litros, para todos en un período de 24 horas. El jugo pancreático se coagula por el calor y su producción o secreción es continua en el caballo, cerdo, bovino, conejo y roedores, mientras que en el perro es exclusiva de los períodos digestivos, siendo por lo tanto discontinua, señalándose que en esta especie puede observarse descarga en ayuno con cierta periodicidad a medida que se incrementa el período interdigestivo. La cantidad y calidad de jugo pancreático producida depende de la composición del alimento. El jugo pancreático es la secreción digestiva más potente que actúa en la digestión luminal de las biomoléculas, independientemente de su nivel de producción; presenta como co mpo ne nte s i no r gá nico s principales a los aniones de HCO3 – y Cl – y los cationes Na+ y K+ , mientras que las concentraciones de cationes permanecen constantes, independientemente del estado de estimulación, en el caso de los aniones se modifican de manera espectacular según el tipo de secreción. El nivel de concentración de los componentes inorgánicos del jugo pancreático depende de la actividad de las células que tapizan los conductos, estas células presentan riqueza de la enzima anhidrasa carbónica para la formación acelerada de HCO3 -. Los co mpo nente s o r gá ni co s representan del 70 al 80 % del residuo seco del jugo pancreático o lo que es igual constituyen del 1 al 2 % de su contenido, estando constituidos por una batería enzimática compuesta por va- 213 rias enzimas proteolíticas, lipolíticas y amilolíticas con efecto hidrolizante sobre las biomoléculas. Las e nz i ma s p r ote ol í ti cas se dividen en endopeptidasas (tripsina, quimiotripsina y elastasa) y exopeptidasas (carboxipeptidasas A y B y aminopeptidasas). La activación de las enzimas proteolíticas pancreáticas se ejecuta en la luz duodenal, al obtenerse tripsina a partir del tripsinógeno mediante la acción de la enterocina sa, una enzima pr oteolítica del ti po de las endopeptidasas elaborada por las células de la mucosa duodenal. La tripsina entonces funciona como un agente autocatalítico (formar nuevas moléculas de tripsina) y catalítico al activar al resto de las enzimas proteolíticas en una cascada activadora. La activación de la tripsina se acelera en presencia de iones Ca++ . (Ver Fig. 5.19.). F i gu r a 5.19. Sistema de activación de las enzimas proteolíticas pancreáticas. El conjunto proteolítico pancreático rompe las moléculas proteicas en los puntos internos a lo largo de las cadenas aminoacídicas (endopeptidasas), dando lugar a la producción de péptidos de cadena corta, al tiempo que liberan aminoácidos de estas cadenas peptídicas (exopeptidasas). El producto final de la actividad proteolítica pancreática es un 30 % de aminoácidos neutrales y basales y un 70 % de oligopeptidasas con 2-6 aminoácidos. La quimiotripsina posee un alto poder coagulante de la leche. 214 El sistema l i po l íti co del jugo pancreático lo conforma la lipasa pancreática con sus dos partes componentes, la lipasa secretada en forma activa, pero que no puede penetrar directamente las gotas de grasas emulsificadas en la luz intestinal, porque no puede atravesar la capa de productos biliares que rodea a estas gotas, y la colipasa, activada de la procolipasa por la tripsina, que se fija en el límite grasa-agua, permitiendo entonces la formación de un complejo con la lipasa que inicia la hidrólisis de las grasas. En la hidrólisis que comienza, los ácidos grasos externos de los triglicéridos se disocian en dos ácidos grasos no esterificados simples y un monoglicérido. Otras enzimas lipolíticas pancreáticas son la colesterolestearasa que disocia al éster de colesterol de los alimentos y una fosfolipasa A, que en presencia del ion Ca++ y de los ácidos biliares disocia la lecitina en lisolecitina. La lisolecitina desarrolla un papel emulsionante de las grasas, cooperando con las sales biliares. La cantidad de lipasa segregada por el páncreas se produce en cantidades excedentes, de forma tal que aproximadamente el 80 % de las grasas ya se han disociado cuando alcanzan la mitad del duodeno. La alfa amilasa pancreática es la e nz i ma a mi l o lí ti ca del jugo pancreático, esta enzima, presente en todos los vertebrados, es similar a la amilasa salival, por lo que disocia la unión alfa (1-4) de la molécula de almidón hasta obtener maltosa y maltotriosa y de las amilo pectinas ramificadas la llamada dextrina terminal. Por su acción, la amilasa pancreática hidroliza los polisacáridos hasta la forma de disacáridos, trisacáridos y oligosacáridos, no obteniéndose su forma más simple, la glucosa. La amilasa pancreática, elaborada activamente por las células de los acinis glandulares, ve potenciada su acción por la presencia del ion cloro (Cl – ) y desarrolla su actividad, según la especie animal, a valores de pH neutro en el lumen intestinal (rangos de pH desde 6 en el cerdo hasta 7,4 en el humano). Se ha comprobado que bovinos y cerdos lactantes segregan significativamente menor cantidad de amilasa pancreática que los animales adultos, pero una vez alcanzado el valor normal de producción su volumen estará en excedencia, por lo que en el duodeno la digestión del almidón se realiza muy rápidamente al igual que en todas las especies. La presencia de maltasa decide una hidrólisis completa de los glúcidos hasta glucosa. El jugo pancreático tiene acción sobre los ácidos nucleicos al contener nucl e a sa s (ribonucleasa y desoxirribonucleasa) con l a obtención de mononucleótidos, al actuar sobre las uniones fosfodiestéricas. La se cr e ci ón de l j ugo pa ncr e á tico está controlada y coordinada por un mecanismo neuroendocrino en donde la causa más importante se corresponde con el factor hormonal, mediante la elaboración de hormonas de 215 acción local gastrointestinal por células endocrinas de la mucosa intestinal bajo el influjo estimulante del quimo. Cada tipo de célula (acinar o tubular) posee receptores para la sustancia transmisora acetilcolina y para las hormonas secretina y CCK. No obstante ser la secretina el estímulo principal sobre las células tubulares y la CCK el de las células acinares, ambas se potencian en su acción. Otros estímulos hormonales excitosecretores son el péptido intestinal vasoactivo (VIP) de parecido estructural a la secretina y la gastrina emparentada con la CCK, pero ambas tienen una acción más débil que las hormonas principales, por lo que al entrar en competencia con estas finalmente producen una reducción competitiva de la secreción. Se plantea un efecto estimulante débil para la sustancia P y acciones inhibitorias para el polipéptido inhibidor pancreático (PIP), la somatostatina y el glucagón. La ca usa ne r vi o sa tiene como vía principal estimulante al X par craneal o nervio vago para los estímulos de distancia (reflejos condicionados y alimento en cavidad bucal) y al sistema nervioso intrínseco para los estímulos del tracto gastrointestinal (reflejos gastro y enteropancreáticos). En ambos casos la sustancia neurotransmisora excitatoria es la acetilcolina. (Ver Fig. 5.20.). F i gu r a 5.20. Causas de la secreción pancreática. 216 El análisis lógico de la causa nerviosa muestra un orden cronológico al entrar en juego primero el papel estimulante del nervio vago (parasimpático). El proceso excitador-secretor nervioso se desencadena mediante la actividad encefálica cortical, producto de los reflejos condicionados desarrollados a partir de estímulos visuales, olfatorios y auditivos o sencillamente evocantes en las personas (memoria) que por vía subconsciente estimulan los núcleos de origen del vago a nivel bulbar con la consiguiente descarga de jugo pancreático que se refuerza con la llegada del alimento a la cavidad bucal y la estimulación del sentido del gusto, manteniendo el nivel excitador del centro bulbar vagal. La distensión del estómago por la llegada del alimento y de la luz intestinal por el quimo estimula al sistema nervioso intrínseco que incrementa la producción de jugo pancreático, mediante la liberación del neurotransmisor acetilcolina. De lo antes expresado podemos deducir que la causa nerviosa que controla la secreción del jugo pancreático es de tipo preparador del proceso digestivo. Las fibras nerviosas del vago llegan directamente a los ganglios pancreáticos y sus fibras postganglionales terminan en las células acinares. El jugo pancreático secretado por estimulación vagal (colinérgico) es rico en enzimas, aunque fluye poco a la luz intestinal por la escasa producción simultánea de agua y electrolitos. La vagotomía o la administración de atropina inhiben este tipo de secreción. La estimulación simpática reduce fuertemente el volumen de producción y el ritmo de secreción pancreática producto de una vasoconstricción en la glándula con la consiguiente disminución del riego sanguíneo y del aporte de agua. Los nervios simpáticos proceden del ganglio celíaco y terminan en la red vascular de la glándula. Con la llegada del alimento al estómago y la liberación de gastrina, con su efecto excitador sobre la secreción pancreática, se inicia el factor hormonal. La causa ho rmo nal se constituye en la más importante al relacionarse, directamente, con la presencia del quimo en el lumen intestinal y la respuesta secretora por las células endocrinas de su mucosa que elaboran dos hormonas proteicas de acción local: la secretina y la CCK (colecistocinina). La secretina, elaborada por las células S de la mucosa intestinal, produce la secreción de un jugo pancreático abundante, fluido, rico en agua y electrolitos, muy alcalino y pobre en enzimas que recibe el nombre de secreción hidrolática. La secretina es el estímulo más potente para la actividad de las células del sistema tubular que presentan un alto contenido de la enzima anhidrasa carbónica que acelera la producción de HCO3 – acompañada de abundante secreción de agua. La secretina se libera por la mucosa intestinal como respuesta al grado de acidez del quimo (contenido de HCl), por lo que el objetivo de la secreción hidrolítica es neutralizar la acidez 217 del quimo para proteger a la mucosa intestinal del efecto agresivo del ácido, al tiempo que ajusta el pH necesario para la acción de las enzimas que actúan en su lumen. Todas las enzimas intestinales trabajan en un pH alcalino. La CCK, elaborada por las células I de la mucosa intestinal, estimula las céIulas acinares o alveolares de los acinis pancreáticos para la secreción de un jugo rico en enzimas, conocido como secreción ecbólica. El estímulo principal para la liberación de esta hormona, de acción local gastrointestinal, es la composición química del quimo, en especial la presencia de productos de la hidrólisis proteica y lipídica tales como péptidos, aminoácidos y ácidos grasos sobre todo de cadenas largas. Algunos alcoholes como el sorbitol son excitosecretores de CCK. El nivel de carbohidratos en el quimo no tiene efecto sobre la producción de CCK. La causa hormonal, según el grado de acidez y la composición química del quimo, determina que el jugo pancreático no sea una secreción homogénea constante sino que pue de modificar la concentración de sus componentes en función de la hormona liberada por la mucosa intestinal, aunque debe tomarse en consideración que ambas se potencian en su efecto principal. De lo antes expresado podemos inferir que el jugo pancreático es una secreción alterna de tipo hidrolática (efecto protector y neutralizador de la acidez del quimo) y ecbólica ( descarga enzimática digestiva). En los períodos interdigestivos o de reposo el páncreas exocrino elabora una secreción basal de jugo pancreático que contiene solamente 2-3 % del HCO3 – y 10-15 % de las enzimas presentes en los momentos de máxima producción. El complejo proceso de la digestión-absorción y la producción hormonal variada con acción local en el sistema impide que la secreción del jugo pancreático alcance su máximo volumen. En el proceso digestivo al tiempo que se liberan hormonas excitosecretoras, como la secretina y la CCK, se producen hormonas inhibosecretoras tales como la somatostatlna, el polipéptido inhibidor pancreático y la insulina que antagonizan, limitando la secreción pancreática hasta un 70 % de su máximo productivo. Solamente con la administración exógena de hormonas estimulantes se puede alcanzar el 100 % de la capacidad productora pancreática. No obstante, el nivel normal de descarga pancreática es lo suficientemente potente para garantizar el cumplimiento de su función digestiva. Está demostrado el valor de la reserva funcional pancreática al comprobarse que esta glándula produce aproximadamente diez veces más la cantidad de enzimas necesarias para satisfacer la hidrólisis de los alimentos. La ablaci ón del 90 % del páncre as no pro duce efecto signifi cativo po r cuanto 218 el 10 % restante es capaz de mantener una adecuada actividad digestiva en el lumen Intestinal. La glándula más grande del organismo animal es el hí ga do que se caracteriza por ejercer funciones incretoras y excretoras. La particularidad más notable es que la misma célula, el hepatocito, realiza ambas funciones y así vemos que es endocrina cuando vierte por su polo sanguíneo las sustancias que proceden del tubo digestivo y que previamente había almacenado y puesto en reserva en su citoplasma, mientras que es exocrina cuando secreta por su polo biliar, un producto líquido, l a bi l is, de múltiples funciones biológicas. Las funciones básicas del hígado son: a) Función vascular de almacena miento y filtra ción de la sangre: El hígado almacena grandes cantidades de sangre durante los períodos de reposo y posteriormente la cede, según las necesidades corporales, al extremo de que en situaciones de alta necesidad es capaz de incorporar al torrente sanguíneo un volumen de sangre que es el doble de la que está recibiendo como respuesta hepática al sistema controlador general cardiovascular. En el hígado se desarrollan un conjunto de reacciones que tienden a filtrar o limpiar la sangre de sustancias altamente tóxicas que se transforman en sustancias de poca o nula toxicidad. En ocasiones trata de convertir en inofensivas aquellas sustancias que se originan durante los procesos de putrefacción en el intestino grueso (básicamente en los carnívoros) y que son absorbidas por la mucosa intestinal. Como acción de filtro de la sangre o acción desintoxicante del hígado se establecen mecanismos como la conjugación con el ácido sulfúrico (formación del indicán urinario que se incrementa con el aumento de los pr ocesos putre factivo s intestinal es), la conjuga ció n co n el áci do glucorónico (como respuesta a los fenoles y numerosos medicamentos), la conjugación con aminoácidos (respuesta ante el ácido benzoico) y la acetilación (en la neutralización de las sulfamidas), entre otros. b) F unci ón di gesti va -ex cr eto ra : La función auxiliar en el proceso digestivo la ejecuta mediante su intervención en el proceso digestivo-absortivo de las grasas, por la presencia de las sales y ácidos biliares, y su papel excretor se manifiesta en el proceso de eliminación de sustancias formadas en varias partes del organismo animal, tales como los pigmentos biliares que se forman a partir del metabolismo detoxicador de la hemoglobina; estas funciones son desarrolladas a través de la formación y descarga de la bilis. La producción de la bilis se efectúa por acción combinada del hepatocito y del sistema conductor hepático para su almacenamiento en la vesícula biliar en la mayoría de los mamíferos y aves. La composición y papeles de la bilis se estudian en el aspecto referente al papel del hígado en el proceso digestivo. 219 c) F uncio nes me tabó li cas: Las funciones metabólicas hepáticas están estrechamente relacionadas con la mayor parte de los sistemas metabólicos de la economía animal, por lo que participa en el: – Metabolismo de los glúcidos, al ser un órgano de almacenamiento importante de glucógeno, propici ar la conversión de galactosa y levulosa en glucosa, desarrollar la gluconeogénesis y formar muchos compuestos importantes a partir de productos intermedios del metabolismo glucídico. Las funciones hepáticas están encaminadas fundamentalmente al mantenimiento de la concentración de glucosa en sangre (normoglicemia), por lo que participa activamente en el control homeostático de la misma al constituirse en el sistema amortiguador de la glicemia, liberando glucosa ante la hipoglicemia o formando glucógeno ante la hiperglicemia. – Metabolismo de las grasas, al desarrollar funciones específicas tales como la beta ox idación de ácidos gr asos y for mación de ácido acetoacético, formación de lipoproteínas, formación de cantidades considerables de colesterol, que es imprescindible para la síntesis de las hormonas esteroidales (adrenales y sexuales) y fosfolípidos, así como la conversión de grandes cantidades de carbohidratos y proteínas en grasa. – Metabolismo de las proteinas, al producir desaminación de aminoácidos, formación de urea como vía de eliminación del amoníaco de los líquidos corporales, formación de proteínas plasmáticas y la interconvección entre diferentes aminoácidos y otros compuestos importantes para los procesos metabólicos del organismo animal. d) Función de depósito de vitaminas y oligo elementos: Al desempeñar una importante función por su capacidad de almacenar grandes cantidades de vitaminas A, D, E y B 12 . Este papel de almacén vitamínico hace que en el caso de la vitamina A, en condiciones nutritivas óptimas, pueda cubrir las necesidades corporales por tiempo prolongado (más de un año), mientras que en el caso de las vitaminas D y B 2 pueden evitar deficiencias por varios meses. En sentido general en caso de recibir el organismo un exceso de vitaminas el hígado responde primero satisfaciendo su capacidad de almacenamiento máximo y después eliminando el exceso mediante desnaturalización y excreción. El hígado es además un importante órgano de almacenamiento o depósito de minerales como hierro, cobre, magnesio y zinc. Para el almacenamiento del hierro, el hígado dispone de una proteína, la apoferritina, que al combinarse con este oligoelemento forma la ferritina (sistema amortiguador apoferritina-ferritina) que se desplaza hacia uno u otro sentido, según las necesidades corporales en función primaria para la formación de los glóbulos rojos o eritrocitos. 220 e) F unció n e ndo cri na -me ta ból i ca. Las hormonas, compuestos químicos el abor ados por las gl ándulas endo crinas, sufren una progresi va desnaturalización que se desarrolla casi exclusivamente en el hígado y por lo tanto este órgano, producto de su capacidad de inactivar la mayor parte de las hormonas, tiene una importante función reguladora de la actividad del sistema endocrino. En particular se inactivan en el hígado las hormonas tiroideas (T3 y T4 ), las hormonas pancreáticas (insulina y glucagón), las hormonas sexuales (estrógenos, progesterona y testosterona), los co rticoides (mineralocorticoide s y glucocorticoides), la corticotropina (ACTH) y la antidiurética (ADH). f) Funci ón en el me canismo de la coa gul ación: Función que desarrolla al determinar la formación de un conjunto de importantes sustancias que intervienen en el proceso de la coagulación de la sangre. En el hígado se sintetizan el fibrinógeno, la protrombina, la globulina aceleradora, el factor VII (convertina), el factor IX (factor antihemofílico B) y el factor X (factor antihemofílico C). Para el cumplimiento satisfactorio de su papel en el mecanismo de la coagulación, el hígado requiere de un aporte adecuado de vitamina K. El hígado es una glándula tubulosa, cuyos lóbulos se unen entre sí, a modo de red, presentando en los vertebrados superiores la organización más elevada. La estructura hepática difiere también de la estructura de otras glándulas, por el hecho de recibir la sangre mediante dos troncos vasculares: la arteria hepática que permite la circulación nutritiva (tejido intersticial) y la vena porta que es la responsable de la circulación funcional (lobulillos hepáticos); el retorno de la sangre a la circulación mayor se efectúa por las venas suprahepáticas que desembocan en la vena cava, por lo que las arterias del hígado no marchan junto con las venas, es decir, el sistema arterial está separado del sistema venoso prácticamente en toda su extensión y solamente al final del mismo, mediante la red capilar intersticial, desembocará en la vena porta conformando las raíces internas del sistema portal. En este punto se forma la denominada microcirculación hepática que dará origen a las venas suprahepáticas. De lo antes expuesto se infiere que el hepatocito es irrigado por sangre arterial (arteria hepática) y sangre venosa (vena porta). La microcirculación es la parte más activa de la circulación hepática, puesto que regula la nutrición y función del parénquima y sus tejidos de sostén. Esta circulación es el resultado de una fusión total de las corrientes arterial hepática y portal en un delta común; no obstante la sangre arterial con su elevada presión no cae a manera de una cascada ancha en el lecho sinusoidal con su bajo nivel de presión, sino que en la arteria hepática la 221 corriente se rompe en millones de riachuelos, pasando cada uno de ellos a través de una arteriola y esta se convierte en el centro de un glomo microvascular alrededor del cual está distribuido el parénquima acinar. De esta forma la microcirculación hepática está organizada en unidades, unidad hepática microcirculatoria (UHM) en la que la presión y el flujo se hallan primordialmente bajo control arteriolar. La UHM está estructurada alrededor de la arteriola hepática terminal que eventualmente se enrosca como un plexo de capilares arteriales alrededor del conductillo biliar terminal; los capilares arteriales se vacían en los sinusoides que se ramifican a partir de la vénula portal terminal. En resumen la UHM representa la anastomosis arterioportal, modificada por un acúmulo de sinusoides con sus vasos aferentes y eferentes, todos dentro de una unidad parenquimatosa, estructural, metabólica y secretora: la unidad hepática funcional (UHF). El rasgo fundamental del parénquima hepático es su lobulación. Es un principio biológico que las células secretoras se dispongan de una manera definida alrededor de los vasos aferentes, muy pequeños, de los que depende su nutrición y su función, además poseen una conexión íntima con los canales secretores, muy pequeños, a través de los cuales descargan todos sus productos. La unidad anatómico-funcional del hígado son las células hepáticas o hepatocitos que se disponen a manera radiada y en capas alrededor de la vena central y entre los sinusoides venosos que en ella desembocan para constituir el lobulillo hepático o unidad básica de funcionamiento del hígado. Es importante destacar que el dispositivo colector de la bilis, el canalículo biliar, se superpone al dispositivo vascular, sinusoide venoso, sin que se produzca contacto físico entre ellos, de manera que el hepatocito será el punto de división de ambos sistemas de circulación (sangre y bilis) al situarse físicamente entre ellos y por lo tanto no existe posibilidad anatómica alguna de intercambio de la bilis con la sangre en el parénquima hepático. En los sinusoides venosos se describe una estructura histológica particular; por un lado se describe la presencia de células endoteliales típicas en los capilares que se caracterizan por la existencia entre ellas de poros físicos, extraordinariamente amplios, que permiten a las sustancias del plasma, inclusive a las macromoléculas (las proteínas plasmáticas difunden con facilidad) alcanzar el espacio de Disee o estrecho espacio que existe entre las células endoteliales y los hepatocitos; estos espacios se encuentran unidos al sistema linfático de manera que puede evacuarse el exceso de líquidos y regular la concentración proteica del tejido y por otro lado se señala otro componente particular de la pared del sinusoide venoso que son las células de Kupffer que sobresalen en la luz del sinusoide y se sitúan por lo ta nto expue stas dire ctamente a las influencias excitantes de la sangre portal. 222 Debido a su gran aptitud fagocitaria, extraen de la sangre bacterias y otras sustancias extrañas con gran facilidad y rapidez, cumpliendo un importante papel protector del hígado en particular y del cuerpo en general. Las células de Kupffer son en su origen monocitos de la serie blanca que migran al tejido hepático, madurando para formar parte del sistema de macrófagos tisulares. El sistema de transporte biliar se origina en los canalículos biliares que desembocan en los conductos biliares y estos a su vez van confluyendo para constituir los conductos intrahepáticos que convergen, originando los conductos hepáticos derecho e izquierdo para finalmente unirse en el conducto hepático común. La unión del conducto hepático común y el conducto cístico (procedente de la vesícula biliar) forman el conducto colédoco que se proyecta oblicua y profundamente en la pared intestinal. A nivel de la mucosa duodenal, el conducto colédoco en algunas especies desemboca en una dilataci ón (ampol la de Vale r) junto con el conducto principal pancreático. En la papila terminal del conducto colédoco se observa un engrosamiento de la capa muscular circular que forma el esfínter de Oddi. El sistema conductor biliar es ampliamente convergente. (Ver Fig. 5.21.). F i gu r a 5.21. Sistemaconductor hepático. En la mayoría de los mamíferos (incluyendo al humano) la vesícula biliar se constituye en un órgano de almacenamiento de la bilis en los períodos interdigestivos. El conducto cístico conecta la vesícula biliar con el conducto 223 colédoco. La vesícula biliar no es un órgano exclusivo de almacenamiento biliar, sino que además presenta una alta capacidad de reabsorción y secreción de mucus. Es interesante señalar que independientemente de la importante absorción de agua que aquí se produce, la vesícula biliar no es capaz de almacenar toda la bilis que elabora el hígado, al extremo que aproximadamente la mitad del volumen fluye en tránsito directo al duodeno sin pasar por la vesícula. Las células de la mucosa vesicular reabsorben Na+ en forma activa (ATPasa dependiente) al que sigue por gradiente eléctrico la reabsorción de iones de Cl– y HCO3 – y agua por ósmosis. La presencia de células caliciformes en la mucosa vesicular adiciona mucus a la bilis, confiriéndole su consistencia característica. Entre los mamíferos que no poseen vesícula biliar se encuentran caballo, camello, ciervo, elefante, rinoceronte y entre las aves la paloma, loro, avestruz, etcétera. El sistema conductor extrahepático presenta en su túnica media fibras musculares lisas (con predominio de las circulares). La capa muscular es más gruesa en los herbívoros que en los carnívoros y no es continua en el resto de las especies animales. Las paredes de los conductos extrahepáticos contienen también numerosas redes de fibras elásticas. Ambos tipos de fibras (musculares y elásticas) comunican al sistema conductor extrahepático las propiedades de contractibilidad y elasticidad para el flujo o tránsito de la bilis. La bilis, elaborada continuamente por los hepatocitos, es al mismo tiempo una secreción (por su papel en el proceso digestivo) y una excreción (eliminación de productos de desecho como pigmentos biliares, medicamentos, toxinas, etc). La bilis contenida en el sistema conductor hepático difiere en composición y propiedades de la bilis vesicular. La bilis hepática es un líquido fluido, transparente, de fácil transporte y de color amarillento, mientras que la bilis vesicular es espesa, oscura y con alta concentración de componentes orgánicos. La vesícula biliar es capaz de concentrar hasta 40 veces la bilis que contiene, aunque en algunas especies como los rumiantes y el cerdo su capacidad de absorción es prácticamente nula. El pH es otra diferencia entre la bilis hepática y vesicular, producto de la reabsorción del HCO3– por la mucosa vesicular se produce un descenso del pH de 8,2 en la bilis hepática a 6,5 en la bilis vesicular. La secreción de los compone nte s de l a bi l is se relaciona en forma dependiente e independiente con la secreción de los ácidos biliares. En la secreción dependiente de los ácidos biliares se alcanza una concentración de estos cien veces mayor en el sistema conductor que en la sangre portal, por lo que se supone la existencia de un transporte activo mediado por un carrier en los hepatocitos y que por gradiente osmótico produce movimientos del agua hacia los canalículos hasta lograr que la bilis sea isotónica en relación 224 con la sangre, forzando de esta forma el flujo biliar. La secreción independiente de los ácidos biliares tiene como fuerza motriz el transporte activo de Na+ por las células de los conductos biliares hacia la luz tubular con arrastre de Cl – por gradiente eléctrico y agua por ósmosis, en tanto que la secreción de HCO3 – y el arrastre de agua es estimulado por la secretina. A nivel del hepatocito e independiente de la secreción de los ácidos biliares se segrega, activamente, bilirrubina, colesterol y fosfolípidos. Los á ci do s bi li a r es son producidos en el retículo endoplasmático liso de los hepatocitos, a partir del colesterol obtenido del metabolismo graso del hepatocito (endógeno) o proporcionado por la dieta (exógeno). La síntesis de los ácidos biliares se corresponde con la más importante vía catabólica del colesterol. Los ácidos biliares primarios sintetizados son el ácido cólico y el quenodexocicólico en la mayoría de las especies animales domésticas, y tienen como núcleo central químico al ciclo pentanoperhidrofenantreno al igual que la vitamina D, las hormonas esteroidales y el colesterol. Los ácidos biliares se segregan en forma combinada con aminoácidos, acción que se ejecuta en los microsomas del hepatocito para formar las sales biliares; al combinarse con los aminoácidos glicina y taurina se forman los ácidos glicocólico y taurocólico. El ácido taurocólico predomina en perro, gato, rata y aves, mientras que en herbívoros monogástricos y cerdo todo hace indicar que el sistema conjugador es específico para el ácido glicocólico. La bilis de los rumiantes contiene ambos tipos de ácidos conjugados, finalmente, en su avance por el sistema conductor biliar los ácidos conjugados forman sales de sodio (carnívoros) o potasio (herbívoros) en función del tipo de alimentación de la especie. Los ácidos biliares conjugados son más hidrosolubles que los no conjugados y se disocian más fuertemente. En un pH inferior a 4,0 las sales insolubles precipitan, pero el pH intestinal alcalino les garantiza una buena solubilidad. Los ácidos biliares forman parte del complejo digestivo-absortivo intestinal de los lípidos alimentarios, constituyéndose en los compuestos esenciales para la emulsificación de las grasas al producir las micelas. Una mol écul a de áci do bi liar pre senta un extr emo hidro soluble (grupos carboxílicos u OH- ) y un extremo hidrófobo (núcleo esteroide y grupos metílicos), por lo que reúne las propiedades características de un detergente, permitiendo que los lípidos sean solubles en agua. Las moléculas de ácidos biliares forman una película monomolecular en la capa limítrofe de la gota de grasa entre los medios oleoso y acuoso, presentando los extremos hidrófilos dirigidos hacia el agua y los hidrófobos (lipófilos) hacia la grasa. En una solución acuosa, como la que existe en el lumen intestinal, la acción de los 225 ácidos biliares sobre las gotas de grasa del quimo produce los agregados moleculares ordenados de esta (micelas). El colesterol y los fosfolípidos pueden ser incorporados al extremo lipófilo de los ácidos biliares, formándose entonces las llamadas micelas mixtas y de esta forma el colesterol insoluble entra en solución. Si la concentración del colesterol sobrepa sa la capacidad de la micela, entonces se precipita en forma cristal ina, lo que supone un proce so esencial en el origen de los cálculos biliares de colesterol. Las micelas son considerablemente más pequeñas que las gotitas de grasa emulsificadas de las cuales se derivan, por lo que se incrementa la superficie de acción de la lipasa pancreática propiciando una adecuada hidrólisis de las grasas en el lumen intestinal. Las micelas solubles permiten, además, que los lípidos puedan difundir a través de la luz intestinal hacia la capa de agua no agitada para ponerse en contacto íntimo con la superficie absortiva de la membrana apical de los enterocitos. Todos los componentes de las micelas difunden (libremente) al interior de los enterocitos, al ser solubles en la matriz fosfolipídica de la membrana apical, con excepción de los ácidos biliares que permanecen en el lumen intestinal después de separarse de los otros compuestos micelares durante la absorción. Los ácidos biliares que se encuentran en estado relativamente libre de otros Iípidos, en el íleon e intestino grueso, se absorben pasivamente (50 %), debido a la desconjugación y deshidroxilación bacteriana que favo rece su l iposolubi lidad y con ella l a difusió n pasiva. En el íleon terminal se desarrolla un proceso de absorción activa, mediante un mecanismo raro, solo observado para la vitamina B 12 , que opera por medio del cotransporte del sodio, presentando cinética de saturación e inhibición competitiva. La absorción activa se efectúa, preferentemente, sobre los ácidos biliares que por su alta polaridad se absorben en forma pasiva como son los conjugados con taurina. Una pequeña cantidad (7 al 20 %) de los ácidos biliares escapa al proceso de absorción intestinal y se excretan con las heces fecales. Tras su absorción, los ácidos biliares regresan al hígado por la vena porta (circulación entero hepática) y en el hepatocito se reconjugan; una parte de los ácidos biliares secundarios se rehidroxilan para ser secretados de nuevo al canalículo biliar, de forma tal que las células hepáticas solo tienen que resintetizar la pequeña parte que se pierde en las heces fecales. La magnitud de absorción de los ácidos biliares de la sangre portal por los hepatocitos, 80 % en el paso de la sangre portal por el hígado, incluso en contra de concentraciones de hasta 100 veces mayores en los canalículos biliares supone la existencia de un transporte activo mediado por un carrier; por el 226 gradiente osmótico el agua se mueve de la sangre hacia los canalículos, determinando la isotonia biliar. La circulación entero hepática de los ácidos biliares permite, con su recuperación, estimular el funcionamiento de los hepatocitos (acción colerética de los ácidos biliares). Prácticamente el 90 % de los ácidos biliares descargados con la bilis al lumen intestinal retornan al hígado por vía sanguínea, calculándose que los mismos recorren como promedio 18 veces el circuito entero hepático antes de aparecer en las heces fecales. En el humano la reserva de ácidos biliares experimenta el reciclaje entero hepático aproximadamente 10 veces al día. Las sales biliares no se encuentran como tal en las heces fecales, ya que la fracción no absorbida es desdoblada en glicina o taurina que son recuperadas por la mucosa intestinal y en ácido cólico que se excreta. Los p igmentos bi l ia r es, formados a partir del metabolismo catabólico de la hemoglobina, son compuestos que carecen de actividad digestiva, altamente tóxicos y co munican a la bilis su color. Los pigmentos bil iares son la bilirrubina, el principal pigmento que comunica a la bilis un color amarillento, y su forma oxidada, la biliverdina, que le da una coloración verdosa, por lo que dependiendo del contenido variable de ambas, así será el color de la bilis, según la especie animal. En rumiantes y aves, la bilis tiene una coloración verdosa, en carnívoros y cerdos es castaño-amarillenta y en el caballo castaño-verdosa. Los pigmentos biliares se producen a partir de la hemoglobina liberada por el estallamiento del glóbulo rojo caduco y se desarrolla en el sistema retículo-endotelial celular del hepatocito, donde el 80 % se conjuga con el ácido glucorónico, una pequeña cantidad se sulfata y otra se elimina como bilirrubina directa. Mientras que la biliverdina se excreta como tal en las heces fecales, la bilirrubina es transformada, sobre todo en el colon, por hidrolasas bacterianas en urobilinógeno, que es responsable, junto a otros productos de desecho de la bilirrubina, del color café característico de las heces fecales de los animales no herbívoros. Los pigmentos biliares no realizan función digestiva alguna, sencillamente utilizan la bilis como vía de excreción. El grado de toxicidad de los pigmentos biliares queda demostrado al producirse la muerte de un conejo posterior a la administración de una dosis de 0,5 g/kg de peso de bilirrubina, por lo que este efecto excretor del hepatocito, mediante la bilis, es una importante función detoxicante del cuerpo animal. El co l e ste r o l , compuesto precursor de los ácidos biliares, puede ser secretado como tal por el hepatocito y aparecer en la bilis; es un compuesto insoluble en agua, pero se solubiliza por la acción hidrotrópica de los ácidos biliares. La bilis vesicular, debido al poder concentrador de la vesícula, tiene una mayor concentración de colesterol que la bilis hepática. El colesterol 227 biliar, al alcanzar el lumen intestinal, se mezcla con el colesterol de la dieta presente en el quimo y ambos son absorbidos por los enterocitos para la síntesis metabólica de una gran cantidad de compuestos importantes, además por los tejidos corporales como son las hormonas esteroidales, etc.; moléculas de colesterol pueden ser reincorporadas a la bilis para ser reexcretadas, por lo que el colesterol participa también en la circulación entero hepática. El nivel de colesterol presente en la bilis depende principalmente de la cantidad de grasa en la dieta, ya que el hepatocito lo sintetiza aproximadamente en cantidad relacionada con la grasa metabolizada en el cuerpo. Otros compuestos orgánicos presentes en la bilis son la l eci tina , convertida en lisolecitina por la lipasa pancreática en el lumen intestinal, con papel cooperante en la emulsión de las grasas con los ácidos biliares (importante en los rumiantes) y la muci na secretada por las células caliciformes vesiculares con efecto de consistencia y acción protectora de la mucosa del lumen intestinal. Otros componentes orgánicos de la bilis son nucleoproteínas, triglicéridos, ácidos grasos libres, vestigios de urea y ácido úrico, etcétera. Los compo nente s i nor gá nicos de la bilis son prácticamente similares a los presentes en el plasma, por lo que contienen agua, Na+ , Ca++ , K+ , Mg++ , Cl – y HCO3 – . La bilis es una solución aproximadamente isotónica, correspondiéndole a los electrolitos más ligeros ser la fracción más importante de la actividad osmótica total; el sodio es el catión más abundante de la bilis. La suma de las concentraciones de aniones inorgánicos en la bilis equivale a la suma de las concentraciones totales de cationes menos la concentración total de ácidos biliares, por lo que los aniones inorgánicos, de los cuales e l Cl – y el HCO3 – son los más abundante s, a menudo, presentan concentraciones totales mucho menores en la bilis que en el plasma, mientras que la concentración de cationes es generalmente mucho mayor en la bilis que en el plasma. La concentración de HCO3 – puede resultar bastante elevada por acción estimulante de la secretina y en algunas especies como conejo y cobayo se encuentra en un nivel elevado. Comparativamente la bilis hepática del perro presenta concentraciones superiores de cationes a la del humano y conejo, por lo que la composición electrolítica de la bilis depende de la especie animal. Tomando en consideración los componentes y sus acciones fisiológicas se puede concluir que la bilis desarrolla las funciones siguientes: participa activamente en el proceso de digestión y absorción de las grasas, en la absorción de las vitaminas liposolubles (A,D,E,K), posee efecto colerético (mediante la circulación entero hepática de los ácidos biliares), es una vía de elimi nació n de fárma cos (clora nfenicol, e tc.) y de susta ncias tóxi cas (pi gmentos bilia res), intensi fica el p eristalti smo del i ntestino delgado y 228 modera la contractibilidad del intestino grueso, favorece la defecación, colorea las heces fecales y posee un efecto bacteriostático, ejerciendo una acción antipútrida al oponerse a la multiplicación de microorganismos anaeróbicos. Las sustancias que estimulan la producción de bilis por el hepatocito y el sistema conductor biliar se denominan sustancias coleréticas. La p r oducci ó n de bi l i s es un proceso continuo que tiene como punto inicial a los canalículos biliares producto de la acción de los hepatocitos. Las células hepá ticas segregan una diversidad de compuestos al inte rior de los canalículos biliares, mediante diversos mecanismos de transporte, evidentemente diferentes (secreción activa, difusión y ultrafiltración), los cuales no solamente cumplen una función excretoria sino que también parecen proporcionar la fuerza osmótica impulsora para la producción de la misma bilis al propiciar el arrastre de agua hacia el lumen canalicular. La bilis se secreta sin ninguna oposición hidrostática. Su formación, al igual que los procesos de secreción en otras glándulas exocrinas y contrariamente a la formación del filtrado glomerular en las nefronas renales, depende de la energía suministrada por fuentes químicas locales más que por el efecto de presión del sistema cardiovascular. Los posibles mecanismos de conversión de la energía metabólica en el flujo hidráulico están dados posiblemente por transporte activo de soluto conducente a un flujo osmótico local y a la formación de vacuolas secretorias, pinocitosis o exocitosis. Normalmente los ácidos biliares conjugados representan la proporción más importante del soluto transportado activamente, donde su rapidez de excreción es uno de los mayores determinantes de la velocidad de producción de la bilis, constituyéndose en el “factor primario” iniciador del flujo de bilis canalicular. La interrupción de la circulación entero hepática de los ácidos biliares por desviación biliar aguda provoca una fuerte reducción del flujo biliar en el humano. Una vez iniciado el mecanismo osmótico primario por la secreción de ácidos biliares, los solutos adicionales son transportados hacia el canalículo por una combinación pasiva de un proceso de difusión y arrastre, debido al solvente, mientras que estos solutos, a su vez, provocan un arrastre osmótico adicional de agua. Los conductos biliares pueden modificar la bilis primaria de varias formas y, por tanto, ejercer una profunda influencia sobre el flujo y composición del producto final. Las paredes del sistema conductor biliar son permeables al sodio y potasio y menos permeables a los aniones inorgánicos. En ciertas circunstancias los conductos biliares pueden concentrar los constituyentes orgánicos de la bilis al absorber agua y electrolitos inorgánicos, mientras que en otra s situaci ones los conductos cumplen una función secre tora , es 229 decir, diluyente. Por lo antes expresado la bilis que se descarga en la luz intestinal es la resultante de la actividad sinérgica de las células hepáticas o hepatocitos, las células del sistema conductor y las de la mucosa vesicular. El volumen de producción de bilis está dado por un conjunto de factores que lo determinan, en primer lugar aparece el efecto colerético de los ácidos biliares que retornan al hígado mediante la circulación entero hepática y que resultan el estímulo más potente para la producción biliar. Un mecanismo neurohormonal está controlando también la producción biliar y así tenemos que se ha comprobado en el perro y el humano que la estimulación del nervio vago (parasimpático) tiene efecto colerético, siendo lógico por cuanto el vago se encuentra estimulando todo el proceso digestivo y, al igual que es la vía para la descarga síquica o refleja condicionada de la saliva, el jugo gástrico y el jugo pancreático son también excitantes para la producción de bilis. En los factores hormonales la acción más sorprendente corresponde a la secretina; la respuesta típica a esta hormona del sistema digestivo se expresa mediante un incremento del flujo de bilis y una reducción recíproca en las concentraciones de sales y pigmentos biliares. El incremento del flujo biliar que tiene lugar con la acidificación del duodeno (por la presencia de un quimo muy ácido) se debe a la acción de la secretina, aunque el trayecto biliar responde solamente del 0,5 % al 10 % de la respuesta pancreática a esta hormona. Al igual que sucede con la estimulación del páncreas, la secretina provoca un fuerte incremento en la concentración biliar del bicarbonato, a pesar de que varias evidencias indican que esta hormona intestinal actúa predominantemente, no de forma exclusiva, en el sentido de estimular la producción de líquidos por el sistema de conductos biliares en lugar de en los canalículos. La coleresis producida por la secretina va acompañada por un leve aumento de la osmolaridad de la bilis y por una mayor electronegatividad en la luz de los conductos (HCO3 – y/o CI– ). Todo hace indicar, hasta el momento, que el conejo es la única especie en donde la secretina no tiene acción colerética. Actividad colerética también se le atribuye a la CCK, gastrina, histamina, glucagón e hidrocortisona. Las sustancias que provocan el vaciamiento o descarga vesicular se denominan sustancias colagogas. La descar ga o va cia mie nto de l a ve sí cul a bi li a r es un proceso periódico que se encuentra, generalmente, asociado a la actividad digestiva. La bilis, a medida que se elabora, es transportada por el sistema conductor en función, principalmente, del efecto de la diferencia de presión (acción hidrostática) y del efecto elástico-muscular del sistema conductor (acción presora), pero al estar cerrado el esfínter de Oddi entonces se va almacenando en la vesícula biliar (via cística). La vesícula 230 biliar es un receptáculo para la bilis en forma de un saco piriforme que presenta su interior tapizado por tejido epitelial cilíndrico (sus células están provistas de un borde estriado para la absorción) y una mucosa que se dispone en múltiples pliegues. La vesícula biliar también se caracteriza por presentar muchas fibras elásticas en su cuerpo, mientras que en la región del cuello se encuentran glándulas de tipo tubuloalveolares productoras del moco vesicular. (Ver Fig. 5.22.). F i gur a 5.22. Factores que determinan la producción y secreción biliar. Los papeles fisiológicos de la vesícula biliar son: 1) almacenamiento de la bilis durante los períodos interdigestivos y su ulterior descarga rítmica hacia la luz intestinal durante los períodos digestivos, 2) concentración de la bilis producto de la reabsorción de agua debido a la capacidad absortiva de la mucosa vesicular epitelial, 3) modificación ligera del pH de la bilis por la absorción de cloruros y bicarbonatos, 4) comunicarle a la bilis consistencia mucoide por la acción del mucus elaborado en ella y 5) como órgano regulador de la presión en el sistema transportador hepático, al relajarse su pared a medida que se va repletando lentamente, logrando una reducción en su espesor hasta de 1/15 de su espesor inicial, de manera que la vesícula va adaptándose a su contenido sin que aumente la presión intravesicular, lo que le confiere una gran capacidad de almacenamiento hasta un punto determinado (función de plasticidad). En los animales que no tienen vesícula biliar, como el caballo, se plantea una acción deshidratante o concen-tradora a nivel del conducto hepático común o colédoco. 231 La ingestión de alimentos y su efecto estimulante por vía vagal, la secretina, las sales biliares y el aumento en la irrigación sanguínea hepática tienen efecto colerético y por lo tanto son estímulos positivos que incrementan la producción de bilis por los hepatocitos. El vaciamiento vesicular es la resultante de influencias neurohormonales, por lo que se debe tomar en consideración el momento digestivo. En los períodos digestivos, la descarga biliar está dada por la relación mucosa intestinal, vesícula biliar y esfínter de Oddi. Cuando el quimo alcanza el duodeno y en función de la constitución, principalmente en grasas, las células endocrinas de la mucosa se estimulan, secretando CCK que por vía sanguínea produce contracción de la vesícula biliar y relajación del esfínter de Oddi. La contracción de la vesícula biliar se ejecuta por dos procesos motores, primero se produce una contracción tónica que reduce el diámetro vesicular y después se producen contracciones fásicas en frecuencia entre 2 y 10 minutos, según la especie animal, que incrementan la presión intravesical en alrededor de 30 mm de Hg. La contracción vesicular comienza ya a los 2 minutos, tras el contacto de la mucosa duodenal con los productos grasos del quimo y el vaciamiento completo se alcanza entre los siguientes I5 a 90 minutos. Es interesante señalar que la CCK utiliza el GMPc (guanosin monofosfato cíclico) como mediador intracelular en lugar del universal AMPc. El esfínter de Oddi relajado solo se abre para permitir la descarga de varios mililitros de bilis al paso de una onda peristáltica intestinal, lo que garantiza su distribución homogénea digestiva. Los ácidos biliares que llegan al hígado, por medio de la circulación portal, estimulan la síntesis biliar, entonces, se inicia un sistema de retroalimentación positiva cuando la vesícula biliar se contrae y se descarga a la luz intestinal. La síntesis rápida de bilis continúa siempre y cuando el esfínter de Oddi se encuentre abierto y la vesícula biliar contraída. Al término de la digestión de las grasas se detiene la secreción de CCK, por lo que la vesícula biliar se relaja y el esfínter de Oddi se cierra, siendo redirigida la bilis hacia la vesícula y al no llegar los ácidos biliares al intestino se interrumpe la circulación entero hepática de estos, por lo que el efecto colerético se reduce y la bilis fluye lentamente hacia el intestino. En principio por su efecto retroalimentador positivo, todas las sustancias coleréticas son colagogas y viceversa. En los períodos interdigestivos, es decir, en el tiempo que media entre el fin de la digestión intestinal de una comida y la digestión de la siguiente no es común que se produzca el vaciamiento vesicular, por cuanto en este lapsos de tiempo la vesícula va adaptándose al volumen de bilis que llega y cumple su función de almacenamiento, pero si no se produce la ingestión de comida en el tiempo normal y por lo tanto el período interdigestivo se prolonga, 232 mayor cantidad de bilis se irá almacenando en la vesícula hasta llegar a un límite tolerante en donde la capacidad de almacenamiento por acomodación vesicular alcanza su máxima posibilidad y la presión intravesicular se incrementa con su consiguiente repercusión sobre la presión en todo el sistema conductor hepático; en este momento y para evitar alteración funcional del hígado es necesario producir el vaciamiento vesicular y esto se conoce con el nombre de descarga vesicular en vacío. La descarga vesicular en vacío es de tipo neurógena intrínseca, ya que se origina por la estimulación de los plexos intramurales císticos y vesiculares, debido al aumento de la presión vesicular que determina la contracción local de la vesícula con relajación simultánea del esfínter de Oddi y descarga de la bilis a la luz intestinal en volúmenes importantes. El sistema nervioso vegetativo controla también la descarga o vaciamiento vesicular. La estimulación del nervio vago (parasimpático) produce contracción vesicular con relajación del esfínter de Oddi, lo que explica que a partir de estímulos condicionados (visuales, olfatorios y auditivos) se instauran reflejos condicionados (hasta síquicos en el humano) que producen la descarga vesicular vía vagal. La estimulación del nervio esplácnico (simpático) determina un efecto inhibidor. En los animales que no poseen vesícula biliar (caballo, rata, paloma, etc.) con proceso digestivo continuo parece que el esfínter de Oddi no es funcional y la bilis es secretada hacia el lumen duodenal durante todo momento circadiano. En los rumiantes, que tienen vesícula biliar y proceso digestivo continuo, la bilis vesicular es muy parecida a la hepática por el poco tiempo de almacenamiento. No obstante lo señalado independientemente a la existencia o no de la vesícula biliar, la producción de bilis por el hígado siempre supera con creces la capacidad de almacenamiento, por lo que volúmenes de bilis se descargarán al intestino directamente. La a ctividad motor a de l i ntesti no del ga do se debe a la relación funcional que se establece entre los órganos efectores de la acción mecánica (musculatura lisa) y los órganos controladores de la acción mecánica (inervación intrínseca y extrínseca). El tubo intestinal tiene constituida su pared por cuatro capas o túnicas: mucosa, submucosa, muscular y serosa. La túnica muscular, responsable de la actividad mecánica motora, está formada por fibras musculares lisas de tipo longitudinal (externa) y circular (interna). Una tercera capa muscular, mucho más fina y menos potente, localizada entre la lámina propia de la mucosa y la submucosa es la muscularis mucosae. El control de la actividad motora intestinal está dado intrínsecamente por los plexos intramurales de Auerbach (mientérico) y de Meissner (submucoso) y extrínsecamente 233 por el sistema nervioso vegetativo (parasimpático y simpático), además la acción de numerosas hormonas, la mayoría de procedencia gastrointestinal. El movimiento de la pared intestinal se conoce como motilidad, ya que se corresponde con la contracción de fibras musculares lisas. Este movimiento puede ser de naturaleza propulsiva, retentiva o de mezclado, caracterizándose porque le corresponde al mismo órgano (intestino) bombear y conducir el contenido. El tiempo que toma el material para viajar de una parte del intestino a otra se conoce como tiempo de tránsito, observándose una relación inversamente proporcional entre la actividad motora propulsora y el tiempo de tránsito, de manera que si aumenta la primera, disminuye el segundo. A nivel intestinal, le corresponde al segmento duodenal actuar como un marcapaso al producir cambios en forma rápida del potencial de membrana que se propagan en dirección aboral, alejándose del esfínter del píloro. Estas ondas despolarizantes se conocen como ondas lentas o ritmo eléctrico básico y son idénticas a un potencial postsináptico excitatorio (EPSP) como ocurre en las membranas celulares. Las ondas lentas en el intestino delgado del perro se suceden con una frecuencia aproximada de 20/min. En el estómago y colon son considerablemente menos frecuentes al producirse alrededor de 5/min. El ritmo de producción de las ondas lentas varía con la especie animal. Estudios efectuados en el colon del gato muestran que el origen de las ondas lentas (slow waves) se produce en la capa circular, observándose una relación constante de 1:1 entre las ondas lentas y las contracciones mecánicas, de forma tal que el ritmo eléctrico de base (BER) se asocia al síndrome mecánico de base (BMS). Los potenciales rápidos que se producen aisladamente o que se superponen a las ondas lentas, provocan las contracciones más fuertes de tipo tónico. Uno de los factores que parece determinar la actividad de ondas lentas en el tubo gastro intestina l e s l a r ela ció n e ntr e l as fibras muscular es longitudinales y circulares, lo que explica de una parte la lentitud del ritmo gástrico en relación con el intestinal y de otra parte las variaciones de frecuencia de la actividad de ondas lentas en función de la especie animal y el segmento intestinal. Las ondas lentas son una propiedad del músculo liso gastrointestinal que pueden ser modificadas en amplitud y, en menor efecto, en frecuencia por el sistema neuroendocrino. La unión entre las ondas lentas y las contracciones musculares están también sometidas al control neuroendocrino. La función de las ondas lentas parece ser la de sincronizar las contracciones de la masa muscular gastrointestinal, con la finalidad de que el músculo funcione eficientemente, para lo cual se deben contraer simultáneamente 234 todas o muchas de las células musculares presentes en una capa o segmento intestinal. Lo planteado puede ejemplificarse con la capa de músculo circular en donde el contenido del círculo de un segmento intestinal no podría ser comprimido por fuerza si no se contraen la totalidad de las fibras de la circunferencia al mismo tiempo. La actividad motora intestinal garantiza la continuidad del proceso reductor en talla física de las partículas alimentarias, la adecuada mezcla de las enzimas digestivas con el quimo para favorecer el proceso hidrolizante reductor en talla química, mejorar la actividad de absorción al renovar las porciones del quimo en contacto con la mucosa y producir el tránsito en dirección caudal al tiempo que favorece el flujo sanguíneo y linfático en la pared intestinal. Los movimientos del intestino delgado se producen en dos períodos distintos, según el momento digestivo, por lo cual serán durante la digestión propiamente dicha y durante el período interdigestivo, cuando existe poco alimento en el lumen intestinal. La acti vidad mo to ra en el perí odo digestivo comprende dos tipos principales de movimientos mezcladores o patrón no propulsivo y propulsivo. En el patrón no propulsivo se describen tres tipos de movimientos: tónicos, de segmentación y pendulares. Los movi mie ntos tóni cos son cambios locales en la frecuencia o grado de contracción de la musculatura lisa, produciéndose lentamente y a todo lo largo del tracto digestivo, independientemente del volumen o naturaleza del contenido. Estos movimientos están relacionados con el diámetro del tubo intestinal, de manera que un aumento del tono reduce la luz, mientras que una disminución del mismo (relajamiento) aumenta la luz, es decir, existe una relación inversamente proporcional entre el grado de tonicidad y el diámetro intestinal. (Ver Fig. 5.23.). F i gu r a 5.23. Cambios en eltono muscular intestinal. 235 Los movi mi entos de se gme ntaci ón pueden desarrollarse en varias áreas diferentes del tracto intestinal al mismo tiempo, de igual forma pueden desaparecer en un segmento al tiempo que se inician en otro. Son movimientos que fraccionan el contenido intestinal de manera que garantizan una adecuada mezcla al tiempo que renuevan los volúmenes de quimo en contacto con la mucosa, facilitando por lo tanto los procesos de digestión y absorción. Los movimientos de segmentación son responsabilidad de la musculatura circular y se traducen en contracciones anulares de una parte situada entre dos zonas en reposo, es decir, se observa una especie de fraccionamiento del segmento intestinal en donde nuevas contracciones anulares se van produciendo en distintas partes cambiando la longitud de los segmentos intestinales (un segmento intestinal es la porción de intestino situada entre dos contracciones anulares). (Ver Fig. 5.24.). F i gu r a 5.24. Movimientos de segmentación rítmica. Actividad alternante de relajación (A) y contracción (B) para un mismo segmento intestinal. Notar la acción de flujo-reflujo Los movi mi e nto s p e ndula r es se deben a la contracción rítmica alternante de la musculatura longitudinal lateral de un segmento intestinal, dando la impresión de que el segmento intestinal oscila como un péndulo. La actividad pendular se describe en varias especies animales, pero es en el intestino de l conejo donde se observan con mayor facilidad. Este tipo de movimiento es una reacción rítmica local de las fibras longitudinales ante la elongación o estiramiento, por lo que puede trasladarse tanto en sentido oral como aboral. (Ver Fig. 5.25.). 236 F i gur a 5.25. Movimientos pendularespor contracción alternante de las fibras longitudinales. La actividad propulsiva intestinal está constituida por las co ntr acci o ne s p e ri stál ti ca s en fase de migración con el desplazamiento de las ondas lentas, por lo que el contenido intestinal se desplaza lentamente sobre segmentos cortos del intestino en sentido caudal y luego se diluyen de manera que el contenido del lumen intestinal es propulsado en sentido aboral por una distancia corta y después es sometido a contracciones segmentarias adici onales y a una actividad de me zclado. Con una vel ocidad media de 1 a 4 cm/min, en el humano, el contenido llega al ciego aproximadamente entre 2 y IO horas, ya que el tiempo de tránsito está influenciado por la composición de los alimentos y disminuido siguiendo la secuencia carbohidratos>pro teínas>gr asas. Las contracciones pe ristálticas pueden producir se también en segme ntos largo s que incrementan la velocidad de tránsito intestinal. (Ver Fig. 5.26.). F i gu r a 5.26. Movimientosperistálticos. 237 En la fase digestiva se desarrolla con importancia absortiva la a cti vi da d mo tr i z de l a s ve l l o si da de s. Por la actividad contráctil de la muscularis mucosae, las vellosidades se acortan rítmicamente, entre 3-4 veces/min, como un acordeón hacia su extremo fijo, agitando la capa líquida en reposo adyacente a la mucosa (unstirred layer), favoreciendo la absorción al tiempo que produce el vaciamiento del quilífero central (conducto linfático) e impulsa la circulación sanguínea. Este tipo de movimiento se describe en todas las especies animales, observándose un gradiente de frecuencia entre las regiones proximal y distal del intestino con una actividad máxima duodenal. La pared intestinal desarrolla un movimiento de defensa, el reflejo de Exner, al contraerse la muscularis mucosae ante un objeto puntiagudo. (Ver Fig. 5.27.). F i gu r a 5.27. Movimientos de las vellosidades y reflejo defensivo de Exner. En el pe rí odo i nter di gesti vo tiene lugar un movimiento dirigido, propulsivo, de ondas de contracción peristálticas poderosas que barren sobre una longitud grande del intestino delgado, en ocasiones atravesando todo este segmento intestinal. Esta actividad peristáltica de tipo propulsiva que se denomina “complejo motor migrante” o “complejo mioeléctrico migratorio” (CMM), está representada por la actividad motora fásica en las pautas digestivas y ejecutan transporte oral-aboral del contenido intestinal. En los animales monogástricos, carnívoros y omnívoros, que presentan actividad digestiva intermitente con períodos digestivos e interdigestivos alternantes, durante la pauta interdigestiva, cuando el estómago y el intestino delgado no contienen restos apreciables de alimentos, es que se instaura el CMM. Por lo general el duodeno alberga una población relativamente pequeña de bacterias que van aumentando hacia el íleon, donde se localiza un número considerable de organismos bacterianos. El segmento cecocólico se encuentra fuertemente colonizado por numerosas especies de bacterias que desarrollan una importante actividad digestiva de relevante valor en herbívoros monogástricos y omnívoros. El CMM coopera en impedir la migración retrógrada bacteriana del íleon para el duodeno. En el humano se ha observado que 238 pacientes con colonias patológicas bacterianas en el intestino delgado tenían trastornado el CMM. En el intestino delgado, sin relacionarse con el momento del proceso digestivo, se describe el desarrollo de un tipo de movimiento defensivo conocido como reflejo de Exner que se ejecuta por retracción de la muscularis mucosae ante la estimulación de la mucosa por un objeto punzante, evitando la perforación de la pared intestinal. La inervación intrínseca comprende los plexos mientéricos o de Auerbach situados en la capa media de fibras musculares lisas entre las longitudinales y las circulares y los plexos submucosos o de Meissner localizados en la submucosa. Las fibras eferentes del plexo mientérico terminan en las fibras musculares lisas, por lo que tienen influencias sobre el tono muscular y el ritmo de contracción y en el plexo submucoso, mientras las fibras eferentes del plexo submucoso finalizan en la muscularis mucosae y en la mucosa intestinal, influyendo en la actividad absortiva y secretora. Ambos plexos reciben impulsos sensoriales de los mecanorreceptores y nociceptores que transmiten por vía aferente al sistema nervioso central y reciben eferencias motoras del sistema nervioso autónomo. El sistema nervioso extrínseco se corresponde con el sistema vegetativo en donde el parasimpático, con acción excitomotora y excitosecretora está representado por el nervio vago (origen en la médula oblonga) que inerva desde la boca hasta el colon proximal y el nervio pélvico con origen en la médula sacra (S2 -S4 ) que inerva el colon distal, recto y ano. Las fibras preganglionares terminan en los plexos intrínsecos y las postganglionares en los órganos efectores, correspondiéndole a la acetilcolina ser en ambos casos la sustancia neurotransmisora excitadora que actúa en las células ganglionares sobre los receptores nicotínicos y en las células efectoras sobre los receptores muscarínicos. El simpático, con efecto inhibomotor e inhibosecretor, tiene origen medular (T1 a L3 ) y relevo simpático en los ganglios celíaco (duodeno), mesentérico anterior (resto del intestino delgado y parte proximal del intestino grueso) y mesentérico posterior (intestino grueso distal). El neurotransmisor simpático preganglionar es la acetilcolina y el postganglionar la noradrenalina. Las fibras vegetativas aferentes cursan por ambos sistemas vegetativos y conducen al SNC impulsos para la percepción consciente o la inducción de reflejos autonómicos. Las neuronas co linérgica s que secr etan aceti lcolina son excitadoras, incrementando el proceso motor muscular y las secreciones glandulares. Las neuronas no colinérgicas contienen varios tipos de sustancias transmisoras, generalmente de naturaleza peptídica, con efecto diferente como son el péptido intestinal vasoactivo (VIP) que produce vasodilatación vascular 239 y relajación de la musculatura lisa (acción inhibidora), la sustancia P que esti mula l a contracció n muscular intestinal (acción e xcitadora) y las encefalinas y endorfinas con efecto inhibomotor. La información sensorial para los plexos intrínsecos procede localmente de receptores que se localizan en la mucosa, quimiorreceptores, que vigilan las condiciones químicas del lumen intestinal para la regulación de las secreciones digestivas y receptores que se localizan en la capa muscular, mecanorreceptores, que vigilan el grado de distensión de la pared intestinal para la respuesta motora. A manera de resumen las causas que influyen sobre la actividad motora intestinal son: mecánicas producto de la distensión por la llegada del quimo, quí mi ca s por la irritación de ácidos, álcalis y algunas sales al contacto con la mucosa que incluso pueden intensificar marcadamente el proceso contráctil motor, al extremo de provocar la denominada acometida peristáltica, que es una onda enérgica propulsora que avanza en corto tiempo a lo largo del intestino delgado descargando su contenido en el ciego a través de la válvula ileocecal, por lo que alivia al intestino delgado y por la compo sició n de l qui mo (proteínas, lípidos y carbohidratos) que influyen sobre la actividad motora intestinal. La causa nerviosa puede influir con efecto excitador o inhibidor. Como causas nerviosas excitantes están el reflejo gastroentérico desencadenado por la distensión gástrica y conducido a lo largo del intestino por el sistema del plexo mientérico que aumenta globalmente la excitabilidad intestinal (motora y secretora) y la estimulación del parasimpático que tiene efecto excitomotor generalizado. Las causas nerviosas inhibidoras se deben a señales sensitivas que alcanzan la médula espinal y que posteriormente son enviadas hacia el intestino por vía simpática mediante los nervios esplácnicos; entre las señales vegetativas inhibidoras de la motilidad intestinal se describe la distensión exagerada o irritación muy fuerte de la pared intestinal que produce disminución motora de otros segmentos con aumento de la motilidad en la zona afectada para expulsar el contenido estimulador (reflejo entero-entérico), la distensión exagerada o la irritación del peritoneo (reflejo peritoneo-entérico), irritaciones renales (reflejo renoentérico), irritaciones vesicales (reflejo vésico-entérico) e irritaciones fuertes de la piel abdominal (reflejo somato-entérico). La estimulación simpática tiene efecto inhibomotor generalizado sobre la actividad gastrointestinal. En el estudio de las causas nerviosas no es posible dejar de mencionar la influencia que tiene el sistema nervioso central, vía vegetativo, sobre los procesos secreto-motores intestinales. El estado emocional, el miedo, la rabia y el dolor poseen un efecto inhibidor de la actividad motora por excitación simpática, aunque en algunas situaciones, provocadas por emociones fuertes, 240 se produce un flujo nervioso que genera una extrema actividad peristáltica como acontece ante un estado de miedo impresionante (terror). Estímulos excitatorios procedentes de los órganos de los sentidos (vista, olfato, oído y gusto) y en el caso del humano el simple pensamiento en alguna comida apetitosa, desencadena los reflejos condicionados que por vía vagal producen efectos excitadores secretores-motores. TRÁNSITO POR EL ESFÍNTER ILEO CECAL Los constituyentes del quimo no digerido o absorbidos en el intestino delgado alcanzan la primera porción del intestino grueso, el ciego, a través del esfínter ileocecal. La disposición anatómica de este esfínter facilita el tránsito hacia el ciego, pero lo dificulta extraordinariamente en sentido contrario. El reflujo del contenido cecal hacia el íleon se produce solamente en condiciones excepcionales. En el punto de unión ileocecal se constituye una estructura anatómica muy interesante; los últimos centímetros ileales tienen bien desarrollada la capa muscular circular (esfínter ileocecal) y en muchas especies animales, existe un colgajo o proyección de la mucosa ileal en el ciego (válvula ileocecal), que se comporta como una válvula unidireccional que bloquea aún más la posibilidad de retorno del contenido cecocólico hacia el íleon. El sistema ileocecal (esfínter) se mantiene en principio siempre contraído tónicamente, por lo que separa físicamente los “procesos limpios” del intestino delgado de los “procesos sucios” del intestino grueso, garantizando la existencia de una barrera anátomo-fisiológica que impide una colonización bacteriana elevada en el íleon. La Ilegada del quimo al íleon terminal no implica necesariamente su evacuación rápida hacia el ciego, ya que este quimo puede permanecer por varias horas en el lumen ileal, incrementando el tiempo de digestión-absorción. El esfínter ileocecal se abre ante la distensión aboral ileal precedente al avance de un complejo mientérico migratorio (CMM), permitiendo el paso de varios mililitros de quimo al ciego. La energía de contracción del esfínter ileocecal representa del lado ileal una presión aproximada de 20 mm de Hg y del lado cecal del doble (40 mm de Hg), lo que explica la facilidad del tránsito en el sentido aboral y la dificultad en el sentido oral. El control del cierre o apertura del esfínter ileocecal depende del origen del estímulo. El estímulo más importante para su apertura se corresponde con el reflejo gastroileal, en donde posterior a la comida y a medida que se 241 incrementa la actividad motora gástrica se producen impulsos nerviosos positivos que determinan la creación de complejos mientéricos migratorios (CMM) en el íleon terminal acompañados del relajamiento del esfínter ileocecal con el consiguiente paso del quimo hacia el ciego. Este reflejo es importante por cuanto permite el vaciamiento de parte del quimo del intestino delgado antes que llegue a este el quimo fresco de la última comida. Al tiempo que describimos el reflejo gastroileal consideramos necesario explicar también el reflejo ileogástrico que actúa en sentido inverso, y así tenemos que la distensión del íleon produce un reflejo inhibidor de la motilidad gástrica que impide o retarda el vaciamiento del estómago. Este mecanismo hace que cuando la parte distal del intestino delgado esté distendida por el quimo se demore su evacuación del estómago, permitiendo una mejor absorción antes que el quimo fresco procedente de la última comida acumulada en el estómago inicie su avance o tránsito. Como puede observarse existe una estrecha relación funcional entre el vaciamiento gástrico y el vaciamiento del intestino delgado, asegurándose de esta forma una optimización en la digestión y absorción de los alimentos. La vía nerviosa que siguen estos impulsos controladores, en ambos sentidos, está dada fundamentalmente por aferentes y eferentes viscerales y por las fibras vagales. Como el órgano que recibe el quimo que transita a través del esfínter ileocecal es el ciego, entonces este segmento intestinal grueso necesariamente debe poseer una función controladora sobre el esfínter ileocecal. La función controladora del ciego se manifiesta en un incremento en la energía del cierre esfinteriano cuando el volumen de ocupación cecal es elevado, por lo que retrasa la llegada de nuevos volúmenes de quimo, demostrando que el proceso digestivo está dado por procesos dependientes, concatenados y secuentes. Un efecto similar acontece ante estados irritativos cecales, como ocurre en la apendicitis. La relación cecoileal se establece mediante la vía intrínseca de los plexos mientéricos de Auerbach. EL PROCESO DIG ESTIVO Y LA MOTILID AD DEL INTESTINO G RUESO Anatómicamente constituido por tres segmentos (ciego, colon y recto) presenta como límite anterior al esfínter ileocecal y como límite posterior al ano. La importancia fisiológica de esta parte del tubo gastrointestinal en los procesos de digestión-absorción depende de la especie animal, siendo superior en los herbívoros y omnívoros que en los carnívoros, por cuanto estas especies prácticamente culminan la actividad digestiva en el intestino delgado. En los herbívoros la actividad del intestino grueso alcanza un valor más r elevante en los monogástrico s (fermentación cecal) que e n los 242 poligástricos (fermentación ruminal). La mucosa del intestino grueso está revestida casi por completo por células caliciformes que secretan un mucus con elevada concentración de CO3 H– , correspondiéndole al contacto con el quimo ser la causa primaria de su secreción, se plantea que sus funciones son evitar les lesiones de la mucosa al tiempo que la protegen de los ácidos producidos por la intensa actividad bacteriana que se desarrolla en la masa fecal. El volumen, la relación entre sus segmentos y la conformación macroscópica varía considerablemente entre las diferentes especies de animales, aunque histológicamente su conformación general es bastante parecida. Los herbívoros monogástricos, como caballo y conejo, poseen un segmento cecocólico bien desarrollado, voluminoso y saculado, mientras que en los poligástricos (rumiantes) se describe menos desarrollado, más pequeño y sin saculaciones. Como puede apreciarse el desarrollo anatómico está estrechamente relacionado con el proceso de digestión de la celulosa. En los carnívoros, el intestino grueso es relativamente pequeño con ciego poco desarrollado y colon bastante corto sin saculaciones. Los omnívoros (humano, cerdo) tienen un desarrollo intermedio con la característica de que su valor en el proceso digestivo depende del tipo de alimentación que predomine. El ciego es un saco situado entre el íleon y el colon. En la mayoría de las especies animales (cerdo, perro, gato, carnero, etc.), se describe la presencia del esfínter ileocecal, pero no existe estructura esfinteriana en la unión cecocólica, por lo que el quimo procedente del intestino delgado puede alcanzar tanto al ciego como al colon. En el caballo la existencia del esfínter ileocecal se acompaña del esfínter cecocólico, por lo que aparece una estructura controladora del tránsito hacia el colon y al mismo tiempo fuerza al quimo a efectuar una estancia cecal más prolongada antes de alcanzar el colon, además en esta especie la proyección de la mucosa ileal dentro del ciego (válvula ileocecal) es bien marcada. El ciego, segmento de mayor calibre del intestino grueso, presenta aspecto saculado en los herbívoros monogástricos con una mucosa fina, sin vellosidades pero con presencia de células intestinales productoras de un mucus sin actividad enzimátlca. Del ciego se proyecta una extensión tubular, el apéndice, cuyo funcionalismo es incierto. El colon, segundo segmento en continuidad del intestino grueso, se caracteriza porque su calibre se va reduciendo en sentido aboral para alcanzar el menor diámetro en la unión con el recto. El colon está formado por tres partes anatómicas: ascendente, transverso y descendente, que en el perro y el humano poseen una proporción bastante similar, pero en los rumiantes y cerdo, el colon ascendente es mayor, y en el caballo pasa a ser muy grande, al extremo de ocupar una parte importante de la cavidad abdominal. La 243 mucosa del colon es fina, sin vellosidades, pero sumamente plegada y con criptas, lo que aumenta considerablemente la superficie de contacto con el contenido. Las criptas colónicas están más desarrolladas que las del intestino delgado, presentando gran densidad, mayor volumen y contienen muchas células caliciformes productoras de una secreción mucoide sin enzimas. La conformación saculada del colon en los herbívoros monogástricos y omnívoros se debe a la condensación de las fibras musculares lisas y elásticas que forman bandas musculares bien desarrolladas, las cuales al ser más cortas que las otras de la pared intestinal forman los haustros. El recto, segmento final del tractus digestivo, es el de menor calibre y volumen en el intestino grueso. La mucosa rectal presenta células epiteliales columnares que cambian a epitelio escamoso estratificado casi a nivel del orificio anal. En la capa muscular el estrato circular se engruesa para formar el esfínter interno del ano de fibras lisas involuntarias. El esfínter externo del ano es de fibras estriadas voluntarias. El intestino grueso, que en sentido general se caracteriza por sus capacidades volumétrica y de distensión y la retención de su contenido por un tiempo superior, al compararse con los otros segmentos del tubo digestivo, desarrolla un conjunto de papeles fisiológicos como son el culminar el proceso digestivo al poseer capacidad absortiva y secretora, propiciar la actividad fermentativa de los compuestos orgánicos que escapan al proceso digestivo del intestino delgado y la actividad fermentativa de la celulosa de gran valor en los herbívoros y omnívoros, además propiciar la formación, almacenamiento y evacuación de las heces fecales como residuo final de la digestión general. En lo s herbívoros, pr incipalme nte mono gástricos, la actividad de los microorganismos desarrolla acciones significativas como la hidrólisis de la celulosa (actividad celulolítica) con producción de ácidos grasos volátiles (AGV), hidrólisis de otros carbohidratos alimentarios, hidrólisis proteica, síntesis de vitaminas del complejo B y K, producción de calor, gases (CO 2 , metano, etc.), y agua. Los papeles fisiológicos del intestino grueso se corresponden con: – Abso r ció n de a gua. El volumen de agua absorbida que se produce en el intestino grueso depende de la especie animal y del grado de hidratación que presenten las heces fecales. Un considerable volumen de agua es absorbido en el ciego y el colon proximal si tenemos en consideración que el quimo al alcanzar el segmento proximal todavía tiene una consistencia fluida, pero al abandonar el colon distal (por el acto de la defecación) es normalmente semisólido, demostrando que importantes procesos de absorción de agua ocurren en esta parte del tubo digestivo. La absorción de agua en 244 el segmento colónico contribuye al mantenimiento del equilibrio hídrico corporal, al tiempo que permite el cambio de consistencia en la transformación del quimo en heces fecales (líquido - semilíquido - pastoso - semisólido - sólido), según la característica de la especie animal. En el humano diariamente fluyen entre 1 y 1,5 litros de quimo líquido al ciego y más del 90 % de este volumen se absorbe en el colon, por lo que solo 100 mL abandonan el organismo con las heces fecales. En los carnívoros como perro y gato, el quimo que entra al colon es de consistencia fluida y se mezcla ampliamente en el colon ascendente y transverso, al tiempo que importantes volúmenes de agua son absorbidos, por lo que al llegar al colon descendente, el contenido es semisólido y ya tiene una forma muy parecida a las heces fecales. En estas especies, y en particular en el perro, el bolo fecal es muy seco por lo que los animales tienden al estreñimiento con facilidad. – Absorción de el ectrol ito s y otras susta nci as. La absorción de electrolitos y otras sustancias a nivel del intestino grueso tiene un importante papel en todas las especies animales, aunque, debido a las particularidades del proceso digestivo es más significativo en los herbívoros que en los carnívoros por la sencilla razón de que en los carnívoros la composición del quimo que llega al intestino grueso es pobre en nutrientes como resultado de los procesos intensos de digestión y ulterior absorción que se ejecutan en el intestino delgado, mientras que en los herbívoros (fundamentalmente monogástricos) toman asiento importantes procesos digestivos (simbiosis con microorganismos) de los que resulta un conjunto de compuestos químicos que serán absorbidos a este nivel. En el intestino grueso se absorben aminoácidos, carbohidratos, ácidos grasos, vitaminas y minerales por mecanismos similares a los utilizados en el intestino delgado. El Na+ penetra a la célula por difusión y es expulsado al líquido intersticial por transporte activo (ATPasa/ Na+ /K+ ), mientras que el K+ se secreta por las tight junctions hacia el lumen intestinal, debido al gradiente eléctrico. La absorción de Na+ y secreción de K+ aumenta por el efecto de los mineralocorticoides. El Cl – y el HCO3 – son también absorbidos eficientemente en el colon, planteándose un transporte activo de Cl - acoplado a la secreción de HCO3 - . La concentración de HCO3 – en el lumen determina que las heces fecales, en prácticamente todas las especies animales, sean ligeramente alcalinas. – Acti vi da d se cr e tor a . La mucosa del intestino grueso presenta abundantes criptas donde se localizan las células caliciformes, no tiene vellosidades pero sí abundantes microvellosidades. Las células caliciformes elaboran una secreción mucosa, de reacción alcalina que no contiene enzimas y por lo 245 tanto no participa en el proceso digestivo. El papel fisiológico de la secreción de las células caliciformes es lubricar y cohesionar el bolo fecal antes de su entrada al recto, al tiempo que crea una capa protectora de la mucosa intestinal y con su pH alcalino (7,5 a 8,O) neutraliza los ácidos producidos por el proceso de fermentación bacteriana que acontece a este nivel. La producción del moco intestinal es estimulada por la irritación directa del contenido so bre la mucosa y ta mbi én se descri be un mecani smo de co ntr ol neurovegetativo en el que el parasimpático tiene efecto excito-secretor, mientras que la estimulación simpática posee un efecto inhibidor. En la actividad secretora es importante señalar la intensa secreción de agua y electrolitos por la mucosa intestinal como consecuencia de acciones irritantes sobre la misma (por ejemplo: en la gastroenteritis bacteriana) en donde la secreción de agua y electrolitos es independiente a la secreción de mucus y se efectúa como una respuesta protectora para diluir las sustancias irritantes y acelerar su tránsito intestinal, por lo que desencadena como resultado un cuadro diarreico. – La fer mentaci ón por acci ón de l a flora bacter iana . El intestino grueso del recién nacido es bacteriológicamente estéril y el primer material defecado recibe el nombre de meconio. Posterior al nacimiento y de una forma rápida, debido a la relación con el medio, se instaura y desarrolla la población bacteriana característica del intestino grueso y de la especie animal. La colonización bacteriana se inicia desde la primera deglución del calostro durante el acto de mamar en los neonatos. Al efectuar un análisis comparativo acerca de la presencia de microorganismos entre el intestino delgado y el intestino grueso puede observarse que el primero presenta su segmento duodenal estéril, el segmento yeyunal prácticamente estéril, ya que se aislan muy pocas o no se aislan bacterias y el segmento ileal en donde mayor cantidad (relativa) de bacterias se aislan, pero indiscutiblemente nunca se observa el alto grado de concentración bacteriana que se encuentra presente en el ciego y el colon del intestino grueso que es la zona básica de actividad bacteriana intestinal. Como puede verse al analizar el tubo intestinal a medida que nos alejamos del estómago va aumentando el gradiente de co ncentraci ón bacter iana, por lo cual podemos afirmar que la a cidez inicial del quimo y la rapidez de tránsito (que va decreciendo) son las causas prima rias que influyen en el mantenimiento del gradiente bacteriano intestinal. La importancia de la actividad microbiológica en e l proceso digestivo depende de la especie animal, según el tipo de alimentación y así tenemos que en orden decreciente se escalonan herbívo ros, omnívoros y carnívoros. (Ver Fig. 5.28.). 246 F i gu r a 5.28. Laactividad fermentativa. En los herbívoros, aunque la actividad microbiana del intestino grueso (colon y ciego) es importante, alcanza su máximo valor en los monogástricos (conejo y caballo), por cuanto en los poligástricos (rumiantes) corresponde al saco retículo-ruminal ser el lugar principal de la actividad microbiana. El papel más significativo de la actividad bacteriana se corresponde con los p r oce so s fe r menta ti vo s que permiten la hidrólisis de los constituyentes de la pared celular vegetal (celulosa, hemicel ulosa, etc.), del alimento y para la cual ninguna especie de vertebrado presenta enzimas digestivas capaces de degradarlas, es decir, en ninguna secreción del tubo gastrointestinal se producen enzimas celulolíticas (celulasas). En las especies omnívoras, recibiendo alimentos de origen vegetal, el proceso fermentador bacteriano del intestino grueso alcanza también valor importante. La digestión de la celulosa y otros carbohidratos por las bacterias cecales y colónicas permiten la producción de grandes cantidades de ácidos grasos volátiles de cadenas cortas (AGV) entre los que se destacan el acético, el propiónico y el butírico los que constituyen el 85 % del total de AGV producidos por el proceso fermentativo y que son absorbidos por la mucosa intestinal. El proceso fermentativo sobre la celulosa se desarrolla con mayor intensidad a nivel del ciego. La actividad fermentativa de los carbohidratos se acompaña de una producción de gases que incluyen principalmente dióxido de carbono (CO2 ), metano (CH4 ) e hidrógeno (H2 ). La vía de elimina- 247 ción de estos gases es mediante su expulsión por el ano (flatus) y en parte por su absorción por la mucosa hacia la sangre y su eliminación a través de la actividad respiratoria (CO2 ). En los herbívoros y omnívoros también se desarrolla un intenso proceso de hidrólisis proteica con formación de NH3 y aminoácidos, así como su ulterior absorción, pero con poco valor a los efectos nutricionales. La mucosa intestinal es capaz también de absorber ácidos grasos sin hidrogenación previa. Por el tipo de alimentación y la intensidad con que se efectúan los procesos digestivos y absortibos en el intestino delgado, en los carnívoros la digestión microbiana que se efectúa en el intestino grueso tiene poca importancia. En los carnívoros el ciego se encuentra poco desarrollado, mientras que el colon es corto y no saculado. En estas especies animales las bacterias, numerosas, con buena multiplicación y facilidad de acción, se caracterizan por ser de tipo proteolíticas, por lo cual la actividad que prima es la de procesos putrefactivos al atacar a los componentes proteicos presentes en el quimo que llega “escapado” del proceso digestivo del intestino delgado. Entre los productos resultantes de esta acción putrefactiva están indol, escatol, fenol, sulfhídrico y aminoácidos que son posteriormente desanimados y descarboxilados, dando lugar a la formación de aminas tales como cadaverina y putresina de la lisina y la arginina e histamina de la histidina. La formación de aminas así como la presencia del indol y del escatol, confieren el olor desagradable a las heces fecales de los carnívoros. El indol se produce a partir de la acción bacteriana sobre el aminoácido triptófano, es un producto tóxico que se neutraliza por las céIulas intestinales o por el hígado al oxidarlo primeramente a indonilo y posteriormente conjugarlo con sulfato de potasio para ser excretado en forma de indicán. El indicán urinario presenta valor diagnóstico para conocer el grado de intensidad de Ios procesos putrefactivos del intestino grueso. El escatol y el fenol son menos tóxicos, siendo neutralizados también por el hígado y eliminados por la orina. Situaciones de estreñimiento prolongado pueden conducir a la muerte del animal, por la gran cantidad de productos tóxicos que se forman y que no se eliminan con la regularidad adecuada. En los carnívoros la producción de gases (CO2 , NH3 , CH4 , etc.), así como de pequeñas cantidades de AGV (acético, propiónico y butírico) es producto de la acción fermentativa de las bacterias sobre los carbohidratos, incrementándose la actividad de flatulencia. En el humano la población bacteriana se localiza preferentemente en el colon proximal y está constituida sobre todo por colibacilos. El papel de esta flora microbiana es secundario en el proceso digestivo, fermentando pequeñas cantidades de celulosa con el consiguiente aporte energético (AGV), 248 aunque repetimos que el mismo, desde el punto de vista energético, casi no tiene valor al compararse este proceso con el que acontece en los herbívoros, no obstante, de mantener las personas un régimen de alimentación vegetariano entonces esta función fermentativa alcanza un valor importante. Para todas las especies herbívoras y para las omnívoras con alimentación de base vegetal, el proceso de la fermentación microbiana que se desarrolla en el ciego y el colon desempeña un papel importante en la síntesis de vitaminas que son absorbidas pasivamente por la mucosa cecal y colónica en la misma forma que lo hace la mucosa del intestino delgado. La síntesis de vitaminas en el intestino grueso comprende las vitaminas del complejo B y es la responsable de aportar una proporción importante de los requerimientos diarios de vitamina K, por cuanto no basta con la que se obtiene en los alimentos para asegurar el proceso normal de coagulación sanguínea. Este proceso sintetizador vitamínico cecocólico es menos eficiente que el desarrollado a nivel del saco rumino-reticular por los rumiantes, por lo que en mayor o menor medida los herbívoros monogástricos e inclusive los omnívoros pueden ser coprófagos, al igual que las gallináceas. Lo antes expresado permite concluir que en mayor o menor grado, según la especie animal, la simbiosis entre los microorganismos y el huésped es indispensable para la vida, por cuanto los microorganismos culminan en cierta forma el proceso digestivo, al tiempo que digieren sustancias tales como la celulosa, transformándola en compuestos químicos accesibles y necesarios para el huésped que de otra forma no podrían ser utilizadas por los animales vertebrados superiores. – Formaci ón y al mace namiento de la s heces fe cale s. El material resultante de todo el proceso digestivo se va espesando a lo largo del intestino grueso para acumularse en el colon terminal y recibir el nombre de heces fecales o excrementos. Las heces fecales, posteriormente, son expulsadas al exterior vía rectal a través del ano, mediante el acto fisiológico de la defecación. Lo antes expuesto nos permite describir otro papel fisiológico del intestino grueso que es la elaboración y almacenamiento de las heces fecales para su expulsión al exterior. El intesti no grueso presenta criptas de Lieberkühn con abundantes células caliciformes secretoras de moco. La secreción del mucus sucede inmediatamente después de la estimulación nerviosa ex trínseca, o por refl ejos mi entéricos loca les iniciados por estimulación táctil de la mucosa, no habiéndose identificado ningún tipo de control hormonal. El moco protege a la pa red intestinal de posi bles escoriaciones, la lubrica y es esencial para la adherencia de la materia fecal. Así mismo, protege a la mucosa de la gran actividad bacteriana que existe a este nivel y junto al pH alcalino de la secreción global del intestino 249 grueso (pH 8) proporciona una barrera para los ácidos formados en los procesos fermentativos. El espesamiento paulatino del material intestinal se desarrolla en el colon proximal por absorción importante de agua y electrolitos al tiempo que se adiciona el mucus intestinal (con efecto aglutinador). Este contenido intestinal se va almacenando en el colon distal en donde culminan los procesos absortibos para alcanzar las características finales de las heces fecales. La composición de las heces depende fundamentalmente de la especie animal y del tipo de alimentación. A grosso modo podemos expresar que en las heces fecales encontramos tres grandes componentes: agua, componentes del alimento y componentes del organismo. Agua : El contenido acuoso presente en las heces fecales depende de la especie animal, observándose que los herbívoros poseen un nivel superior a los carnívoros, al ocupar los omnívoros una posición intermedia según la alimentación. Compo ne nte s de l a li me nto: Están formados por sustancias indigeribles (fibra bruta, productos queratínicos, etc.), sustancias digeribles pero no digeridas (celulosa, tendones, etc.), y sustancias sí digeridas, pero no absorbidas (ácidos grasos, aminoácidos, carbohidratos, etc.), además sustancias no absorbidas o excretadas (vitaminas, minerales, sales insolubles). Compo ne nte s de l o r ga nismo : Dados por las secreciones glandulares (mucus, enzimas, células decamadas o restos celulares) y bacterias (en donde se incluyen los productos de su acción). Los componentes fecales están sometidos a amplias variaciones según el tipo y volumen de alimentación. En los carnívoros la alimentación concentrada se acompaña de óptimos procesos de digestión y absorción que hacen que el componente del organismo sea predominante, mientras que en los herbívoros el alimento voluminoso y su inferior digestibilidad determinan la preponderancia del factor alimento. El volumen del bolo fecal y la frecuencia de expulsión al exterior (defecación) es también superior para los herbívoros al compararse con los carnívoros. La causa está dada por la gran cantidad de material indigerible formado, principalmente, de fibra cruda que presenta un nivel bajo de digestibilidad, incluso para estas especies de animales que presentan actividad simbiótica digestiva con microorganismos celulolíticos. En los carnívoros y el humano los alimentos vegetales con alto contenido de celulosa incrementan el bolo fecal y la retención de agua en el lumen intestinal, de manera que estimulan el peristaltismo intestinal y con ello la defecación. Este aspecto es tomado en consideración en caso de estreñimiento crónico, 250 aconsejándose la ingestión de alimentos fibrosos que finalmente estimulan la defecación. El estudio comparativo entre las características físicas del bolo fecal muestra que el olor es aromático en los herbívoros y desagradable en los carnívoros (que se incrementa a medida que la dieta presenta un contenido proteico superior), la consistencia fluctúa bastante, observándose que en los herbívoros va de pastosa (bovino) hasta sólida, pero con alto contenido hídrico (carnero, equino, conejo), mientras que en los carnívoros la consistencia es sólida cohesionada. El color depende de componentes derivados de la bilirrubina como la estercobilina y la urobilina, así como a las diversas materias colorantes contenidas en los alimentos (clorofila, hematina,etc.). La densidad es compacta y cohesionada en los carnívoros (muy densa), poco compacta y/o dispersa en los herbívoros (poco densa) y en los omnívoros puede ser de ambos tipos según la dieta que consuman. En el humano se plantea que aproximadamente un tercio de los adultos producen grandes cantidades de metano que al ser atrapados por el bolo fecal hacen que el peso específico disminuya por debajo de la unidad, de forma que las heces fecales o partes de ellas flotan en el agua del retrete. El recién nacido, inmediatamente antes del nacimiento, contiene en su intestino el meconio, producto estéril, viscoso, de color verdoso y sin olor fétido. El meconio está formado por restos epiteliales, pigmentos y sales biliares, mucina y sales minerales y es el primer tipo de contenido intestinal que se expulsa mediante el acto de la defecación. Posteriormente a medida que el animal comienza a mamar de la glándula mamaria de la madre se van formando las primeras heces fecales que se caracterizan por ser amarillas, blandas y con una composición química fundamental de caseína no digerida y grasas. En las personas, como en los animales, las materias fecales se continúan expulsando en el curso de un ayuno prolongado e inclusive en humanos o perros portadores de un ano artificial alto, situado en el intestino delgado por colostomía (extremidad intestinal fija a la pared abdominal), la parte distal del intestino forma material fecal a pesar de que no le llega ningún alimento. Los movimie nto s de l i ntesti no gr ue so tienen una base fsiológica similar a la actividad motora del intestino delgado. El ciego y el colon normalmente se llenan con el quimo procedente del intestino delgado, mediante la apertura de la válvula ileocecal que siempre se encuentra cerrada y que se abre brevemente cuando es alcanzada por un complejo mioeléctrico migratorio evacuante ileal, permitiendo el paso de varios mililitros de quimo al intesti- 251 no grueso. Este flujo se ve favorecido debido al desencadenamiento del reflejo gastroileal (posterior a la ingestión de comidas, es decir, después de la replección gástrica) que además de estimular el desarrollo de ondas evacuantes en el íleon acompañadas de la apertura de la válvula ileocecal produce una relajación del ciego que con su efecto succionador favorece la evacuación del quimo del intestino delgado hacia el intestino grueso. La motilidad del intestino grueso se encuentra relacionada con la culminación de los procesos de digestión y absorción, al propiciar la mezcla del quimo con los microorganismos intestinales, facilitar la absorción final de los nutrientes al renovar constantemente el contacto de estos con la pared intestinal, permitir el transporte del contenido intestinal hacia la parte posterior o aboral, facilitar la circulación sanguínea y linfática de la pared intestinal, facilitar la formación de las heces fecales y participar activamente en el acto fisiológico de su expulsión al exterior (defecación). El control de la actividad motora o mecánica del intestino grueso está subordinada también a la inervación intrínseca (plexos de Auerbach y Meissner) y a la inervación extrínseca. La inervación extrínseca es de tipo vegetativo en donde el parasimpático se ve representado como excito-motor por el nervio vago (ciego y colon proximal) y por el nervio pélvicos (colon distal, recto y ano) que presenta su origen a nivel sacro (S2 – S4 ), mientras que el simpático con acción inhibomotora está representado por los nervios mesentérico posterior e hipogástrico que se originan en el ganglio mesentérico posterior que a su vez recibe las fibras preganglionares de las raíces ventrales de los nervios lumbares. Como puede observarse la inervación extrínseca más importante del intestino grueso tiene su origen a nivel medular en el segmento lumbo-sacro. En todas las especies de animales se describen, en el intestino grueso, movimientos relativamente pequeños y menos enérgicos cuando se comparan con los que se desarrollan en el intestino delgado, aunque en algunos momentos los movimientos propulsores del primero pueden ser muy poderosos, presentándose con intervalos no frecuentes. La motilidad del intestino grueso en sentido general está adaptada a las funciones que realizan sus segmentos componentes, por lo que su parte proximal (ciego, colon proximal y primera mitad del colon transverso) desarrollan funciones de fermentación, culminación de la digestión y absorción, mientras que en su parte distal (segunda mitad del colon transverso, colon distal y recto) desarrollan funciones de almacenamiento y evacuación de las heces fecales. (Ver Fig. 5.29.). 252 F i gu r a 5.29. Movimientos del intestino grueso. Los movimientos del ciego son bastante parecidos en todas las especies de animales domésticos, independientemente de su tamaño (pequeño en carnívoros y grande en los herbívoros monogástricos). Primeramente se describen los movimientos tonales en los que el órgano mantiene un estado de semicontracción, adaptándose al contenido; estos movimientos tonales se observan con frecuencia variable y producen el reajuste de la pared intestinal a la presión del contenido. El ciego presenta movimientos malaxantes o mezcladores de segmentación rítmica producidos por la contracción de las fibras circulares y movimientos propulsores peristálticos producidos por la acción coordinada de las fibras musculares circulares y longitudinales. Debido al papel fisiológico de este segmento intestinal se establece una relación motora con el colon, mediante el cual el contenido intestinal regresa del segundo al primero, debido a ondas antiperistálticas, estableciéndose un proceso de mezcla superior que determina un incremento sustancial en el nivel de absorción de la mucosa cecal y colónica. La actividad motora antiperistáltica alcanza un valor superior en los herbívoros, principalmente monogástricos, por cuanto el retorno del contenido intestinal al ciego, además de incrementar la absorción permite un incremento de la actividad de los microorganismos sobre el alimento y por lo tanto un mejor proceso digestivo (digestión y absorción de las biomoléculas). 253 El colon muestra también movimientos tónicos, de segmentación, peristálticos y antiperistálticos. Los movimientos tonales presentan la característica de los observados en el ciego, mientras que los movimientos de segmentación dependen de la especie según la estructura anatómica del colon. En los herbívoros monogástricos (caballo, conejo), omnívoro y humano el colon es saculado, presentando las tenias del colon (tres bandas longitudinales de músculo liso bien desarrolladas y tejido elástico) que se acortan o contraen al mismo tiempo que se contraen las fibras musculares circulares en unos 2-3 centímetros y que determinan diferentes sitios de contracción (pueden hasta suprimir totalmente la luz) de manera que las partes no estimuladas por la presión del contenido se abomban hacia afuera, formando los sáculos o haustros. Por su energía de contracción este movimiento de haustro tiene acción trituradora y removedora del contenido en contacto con la pared intestinal para facilitar el desmenuzamiento y buena absorción, al tiempo que se comportan como un movimiento propulsor débil . La acti vidad moto ra haustr al produce compresi ón y expa nsión alternante del contenido intestinal. En los rumiantes y carnívoros la actividad motora de segmentación se asemeja a la descrita para el intestino delgado, siendo responsabilidad de la musculatura circular. En el perro se observan contracciones segmentarias de la musculatura circular con frecuencia de 3 a 8 /min. Las ondas peristálticas en el colon ocurren normalmente en dirección oralaboral y mediante ellas el contenido intestinal es propulsado hacia el recto siendo por lo tanto ondas propulsoras o evacuantes. Como toda actividad peristáltica del tracto digestivo su base fisiológica descansa en la sinergia de acción entre la musculatura lisa y longitudinal, se originan producto de la distensión local del colon por el contenido, no dependen de la inervación extrínseca y requieren la integridad del sistema intrínseco nervioso intramural de los plexos mientéricos o de Auerbach. Por su energía, volumen de contenido intestinal impulsado y longitud intestinal interesada en el movimiento, se conocen como peristaltismo en masa o movimientos de masa y pueden producirse en cualquier parte del colon, siendo más frecuentes en el colon transverso y distal, estando a veces asociados a la defecación, aunque no necesariamente conducen a esta actividad fisiológica. En el movimiento en masa la onda de contracción se inicia en un punto del colon distendido o irritado y rápidamente, en forma casi simultánea, se contraen de 15 a 25 cm por detrás (aboral) del punto inicial de contracción, de manera que todo el contenido de este segmento contraído se ve obligado a avanzar hacia adelante, es decir, en sentido aboral . Es un movimiento que se observa netamente por radioscopia y técnicas de contraste. 254 El peristaltismo en masa también se desencadena por influencia refleja al instaurarse poco después de las comidas, siendo la repleción del estómago y la evacuación gástrica del quimo hacia el duodeno los estímulos que desarrollan los reflejos gastrocolónico y duodeno colónico respectivamente. En el recién nacido producen la defecación durante o al termino del amamantamiento o de la comida. Los movimientos antiperistálticos del colon han sido observados en numerosas especies animales. Se consideran movimientos netamente malaxantes o mezcladores por cuanto retardan el avance del contenido colónico por un tiempo considerable antes de que se formen las heces fecales y permitan, por lo tanto, un mejor proceso absortibo. La interacción de ondas peristálticas y antiperistálticas que se desarrollan y establecen entre el ciego y el colon (lanzadera intestinal) desempeña un importante papel en los procesos finales de la digestión y absorción que se efectúan en el intestino grueso. Las ondas antiperistálticas o retropropulsoras son el resultado de una actividad colónica de ondas lentas bajo el control del sistema intrínseco. En condiciones de reposo, las ondas lentas se originan en marcapasos con localización en uno o más sitios que, al no ser estructuras anatómicas, no son estacionarios, por lo que pueden reacomodarse como respuesta a los requerimientos de motilidad diferente. El último segmento del intestino grueso es el recto y el mismo se encuentra asociado al proceso fisiológico de la defecación, observándose solamente movimientos tonales (tono rectal) que permiten la acomodación de la pared rectal al contenido (heces fecales) hasta cierto límite, regulando la presión intrarectal. EL ME CANISMO DE LA DEFECACIÓN La defecación es el acto fisiológico mediante el cual las heces fecales son expulsadas del colon, siguiendo la vía de evacuación del recto y a través del ano, al exterior. La defecación es un acto reflejo complejo, subordinado, en algunas especies animales, a la actividad cortical, reflejos condicionados inhibitorios en perro y gato y actividad inhibitoria cortical voluntaria en el humano. La complejidad de este proceso fisiológico está dada por las diferentes partes del organismo que intervienen en el mismo, de forma que interesa al sistema digestivo (colon y recto), al sistema nervioso (mé dula espinal, formación reticular bulbar y corteza cerebral), al sistema respiratorio (músculo s respir atorios y glotis) y al sistema muscular esquelético (músculos abdominales). 255 El recto, último segmento del intestino grueso, se caracteriza por ser corto y presentar una mucosa de células epiteliales escamosas estratificada; el límite extremo del recto, que es el límite aboral del tracto digestivo, es el ano, esfínter formado por dos tipos de capas musculares, una interna de músculo liso (esfínter anal interno) que siempre responde al movimiento de evacuación con su relajación y por lo tanto siempre tendrá acción facilitadora y una externa de musculatura estriada (esfínter anal externo) que es el responsable de impedir temporalmente el proceso de la defecación en aquellas especies de animales capaces de inhibirlo temporalmente. Desde el punto de vista fisiológico, el recto se encuentra normalmente desocupado (vacío), correspondiéndole a su ocupación por material fecal (distensión rectal), desencadenar el reflejo de la defecación. La presencia del ano, como esfínter de resistencia al paso del bolo fecal, impide que la evacuación del material se efectúe de forma incoordinada o irregular. El acto de la defecación se inicia con la ocupación del recto por el material fecal que desencadena, debido a la distensión de la pared rectal, el mecanismo de la defecación. La distensión rectal es captada por mecanorreceptores de estiramiento que envían sus impulsos nerviosos hacia la médula espinal, especialmente hacia el llamado centro espinal de la defecación que se localiza a nivel de las vértebras sacras (S2 -S4 ) que siempre produce una respuesta facilitadora o positiva a la defecación, es decir, estimulará la generación de contracciones peristálticas en el colon terminal que propulsa el contenido fecal en dirección anal y la relajación del esfínter externo que permite el paso del contenido fecal al exterior. La Ilegada de la onda peristáltica al ano abre reflejamente siempre al esfínter interno, mediante un fenómeno fisiológico conocido como “relajación receptiva”. En su inicio el acto de la defecación establece la relación entre el recto (distensión), la médula espinal (facilitación), el colon terminal (movimientos peristálticos evacuantes) y el ano (relajación) de manera que se conceptúa como un reflejo espinal, demostrable en animales y humanos espinales crónicos, siempre y cuando el segmento sacro de la médula espinal se encuentre intacto. El nervio pélvico (parasimpático) con sus fibras aferentes (sensitivas) y aferentes (motoras) establece la comunicación entre el segmento intestinal y el nivel medular y siempre actúa como facilitador. Ahora bien, al principio señalamos que el acto de la defecación está sometido, en algunas especies animales y en las personas, al control cortical entonces ¿es o no un reflejo?, indiscutiblemente que la respuesta es afirmativa, pero no podemos olvidar que la estructura organizativa del sistema nervioso hace que las partes bajas se subordinen a las partes altas y entonces tenemos que al tiempo que los impulsos excitatorios de la distensión 256 rectal estimulan el reflejo de la defecación a nivel del centro espinal de la defecación, impulsos originados en receptores de estiramiento somáticos son conducidos por fibras nerviosas sensitivas del nervio pélvico hacia la médula espinal para ser enviados por los fascículos sensitivos (Goll y Burdach y espinotalámicos) hacia el nivel encefálico, específicamente a la formación reticular del nivel encefálico bajo que alerta a esta sobre una acción de necesidad imperiosa y por lo tanto incrementa el estado de vigilia (una persona durmiendo puede relativamente fácil orinarse en la cama, pero siempre se despertará ante el deseo de defecar por ser este último más potente) y a la corteza cerebral en donde se hará consciente el deseo de defecar. La respuesta cortical en la mayoría de las especies animales siempre es facilitadora y determina la interrupción de cualquier actividad para tomar postura de defecación, desarrollándose sin dificultad la expulsión del material fecal. La influencia del sistema nervioso central sobre la defecación queda demostrada por el efecto de estreñimiento que se produce en muchas personas, debido a un viaje o a un cambio climático o el efecto contrario, es decir, las diarreas cuando están fuertemente excitadas. En las especies animales que conviven con las personas (perro, gato) y en el propio humano, el acto de la defecación puede ser inhibido o postergado por acción cortical mediante reflejos condicionados y la voluntad respectivamente. En estos casos la respuesta cortical ante el “destello de la defecación” genera señales nerviosas trasmitidas por el nervio corticoespinal para alcanzar las astas ventrales sacras donde se originan las raíces motoras del nervio pudendo que producen la contracción voluntaria del esfínter externo (músculo estriado) que impide la defecación y cuya necesidad desaparece en breve tiempo, debido al tono posterior del recto, ya que si no se evacua su contenido se produce una adaptación de la ampolla rectal al bolo fecal, desapareciendo temporalmente el estímulo desencadenante que es la presión distensora del recto. En los animales (perro, gato) la inhibición responde a un reflejo condicionado, educado por las personas para que el animal espere el momento oportuno o lo efectúe en el lugar adecuado, mientras que en el hombre la inhibición generalmente responde a la necesidad de esperar el momento socialmente aceptable y su control comienza a instaurarse posterior a los 15-20 meses primeros de vida, siempre bajo la influencia de la educación de los padres. La respuesta facilitadora cortical para cualquier especie animal (entiéndase vertebrados superiores) determina la complejidad del mecanismo de la defecación, por cuanto conlleva la toma de la postura o posición de defecación, inspiración profunda con descenso del diafragma seguida de una espiraci ón con la glotis cerra da acompañada de una contracción de la 257 musculatura esquelética abdominal que aumenta l a pre sión en l a ca vidad a bdominal (acción de pujo), facilitando e l desencadenamiento de la defe cación y por respue sta la relajación de l esfínter ex terno volunta rio. En el perro, gato y humano to da la activida d fa cilitador a co rtica l se ve pre cedida por la actividad co mporta menta l de búsqueda del lugar indicado . Al compararse la impo rtancia de los movimientos auxi liares e ntre car nívor os y omní voros se o bserva que el aumento de la p resi ón abdominal (pujo) es más marca do en los pri meros, mi entra s que en los segundos desempeña un papel menos importante, sin embargo, en los herbívoros se desarr olla con mayor facilida d y suavidad. Una vez culminada la defe cació n especie s animale s co mo el gato cubren co n tie rra sus excreme ntos y otras como el perro se limitan a efectuar movimientos simbólicos de soterramiento. (Ver Fig. 5.30.). F i gu r a 5.30. Mecanismo de la defecación. La distensión del e stóma go pr oducto de la i ngestión de al imentos desencadena el refl ejo gastr ocoló nico con la consi guiente o cupación del recto y de sencadenamiento del acto de la defecación, fácilmente observable en los niños lactantes. En el hombre adulto, los factores culturales y comportamentales (hábitos) tienen un papel importante en decidir cuando ocurrirá la defecación. 258 La inervación vegetativa se comporta igual que a lo largo del tractus digestivo, siendo el parasimpático excitador mediante el nervio pélvico (incrementa tono rectal y relaja el esfínter interno), mientras que el simpático, procedente fundamentalmente del ganglio mesentérico posterior es inhibidor (disminuye tono rectal y contrae el esfínter interno). El control del esfínter externo (fibras estriadas) se efectúa mediante el nervio pudendo. La relajación involuntaria de los esfínteres y el desarrollo del acto de la defecación puede producirse en algunos estados emocionales como por ejemplo en el miedo. Las contracciones fuertes por necesidad avanzada de evacuación intestinal no cumplimentada se denominan retortijones. Al ser la distensión del recto el punto de origen del mecanismo de la defecación, es la base fisiológica que se utiliza para la aplicación de enemas y supositorios que provocan el mecanismo de evacuación intestinal. Es interesante señalar, además, que la inhibición del acto de la defecación y su posposición para el momento adecuado hace que al desarrollarse este mediante la acción de la voluntad el conjunto de reflejos no sean tan eficaces como en su inicio, por lo que las personas que inhiben con bastante frecuencia sus reflejos naturales terminan, generalmente, sufriendo de estreñimiento intenso o crónico. GASES EN EL TRACTO GASTROINTESTINAL Los gases presentes en el lumen gastrointestinal tienen cuatro fuentes de procedencia: el aire deglutido, el formado por las reacciones digestivas intestinales (principalmente en el intestino delgado), el gas difundido desde la sangre hacia la luz tubular intestinal y el gas producido por la actividad fermentativa de los microorganismo (principalmente en el intestino grueso). En principio la composición de la mezcla gastrointestinal, en su 99 %, se corresponde con la presencia de nitrógeno (N2 ), oxígeno (O2 ), bióxido de carbono (CO2 ), hidrógeno (H2 ) y metano (CH4 ) en donde la proporción está dada, según el segmento del tracto y las funciones que desarrolla. Estos gases son inodoros (excepto el metano), señalándose que el olor desagradable en su emisión al exterior, vía rectal, se debe en los carnívoros y omnívoros a la presencia de vestigios de productos bacterianos volátiles del catabolismo proteico como indol, escatol, mercaptano y ácido sulfhídrico. La mayor parte de los gases localizados en el estómago monocavitario, en condiciones fisiológicas, proceden del aire deglutido, por lo que es una mezcla principalmente de O2 e H2 que pueden estar acompañados del CO2 producido por la reacción del ClH del jugo gástrico con el CO3 H - de la saliva o 259 de la mucosa gástrica, correspondiéndole al acto fisiológico de la eructación ser la vía principal de su eliminación a través de la boca. Durante la actividad ingestiva, con cada bocado, los animales ingieren un volumen de aire que varía individualmente, según el tipo y forma del alimento ingerido; en el humano se plantea como promedio, la ingestión aproximada de 2-3 mL en cada deglución (que aumenta cuando se aspira ante un líquido caliente, sopa o café por ejemplo). Como aire deglutido debe considerarse, además, el que acompaña a la deglución en vacío asociada a la deglución de la saliva en los períodos interdigestivos. El e r ucto , mecanismo fundamental para la eliminación de los gases en el lumen gástrico, comprende un proceso en donde participan las mismas estructuras en orden secuencial que en el vómito (estómago - esófago - faringe – sistema respiratorio - musculatura abdominal) con la característica de que no tiene signos premonitores bucales (sialorrea por ejemplo) y se desarrolla con mayor facilidad. El eructo se desencadena a partir de la distensión de la cámara gástrica por repleción de gases en su lumen que estimulan los mecanorreceptores de estiramiento que generan señales excitatorias aferentes hacia el centro bulbar de la eructación, responsable de su coordinación innata en donde desempeña un papel significativo el nervio vago. En los rumiantes debido a la intensa actividad fermentativa de los microorganismos en el saco retículo-ruminal el volumen de gases producido es muy elevado, por lo que la eructación se comporta como un mecanismo de alta eficiencia, describiéndose en el tema especial dedicado a estas especies. La característica de la escasa colonización bacteriana en el intestino delgado hace que se forme muy poco H2 en este segmento, pero la reacción del H+ del jugo gástrico y de los ácidos grasos presentes en el quimo con el HCO3 – del jugo pancreático, la bilis y el secretado por los enterocitos determina una importante producción de CO2 como gas resultante de las reacciones digestivas que se absorbe por la mucosa intestinal, pasando a la circulación sistémica para eliminarse por la actividad respiratoria. Al intestino delgado llega, además, un pequeño volumen de gases gástricos, acompañando al quimo durante el proceso de la evacuación gástrica. La producción de H2 en el lumen intestinal se debe al proceso de fermentación bacteriana de los carbohidratos no resorbibles en el segmento cecocólico, lo que se demuestra en animales que se crían libres de gérmenes y en niños recién nacidos que no eliminan ningún H2. La tercera fuente de gases en el lumen intestinal es la difusión de estos desde el plasma sanguíneo por diferencias de presión parcial a favor del plasma, correspondiéndole al N2 y al O2 ser los más difusibles hacia el lumen, principalmente en ayunas cuando existe una producción baja de HCO3 – e H+. 260 En el intestino grueso sí se detectan importantes volúmenes de gases que se originan de la actividad fermentativa bacteriana. Este proceso fermentativo con producción de gases es muy potente en los herbívoros monogástricos, por el tipo general de actividad digestiva y puede alcanzar valores elevados en los omnívoros, según el tipo de alimentación. Los gases presentes en el intestino grueso son especialmente CO2 , CH4 e H2 y aunque en principio los tres difunden bien por la pared intestinal, la presión de N2 sanguínea se opone a la difusibilidad de este, por lo que mientras más tiempo permanezca la mezcla en el intestino grueso mayor valor tomara la presión de N2 en detrimento de las presiones de los otros gases. La producción de estos gases en el segmento cecocólico se corresponde con el proceso fermentativo bacteriano sobre los carbohidratos estructurales presentes en la alimentación vegetal (celulosa, hemicelulosa). En el humano, como ejemplo de omnívoro, se calcula que el volumen de expulsión por el recto mediante el flatus en dietas normales es de unos 600 mL/día en aproximadamente 15 porciones de 40 mL; no obstante fluctuaciones individuales se mueven entre los 200 y 2 000 mL/día, ya que la cantidad de gas producida puede aumentar mucho ante una dieta que contenga celulosa (alimentación vegetariana) o carbohidratos vegetales fácilmente fermentables. Una dieta con judias es capaz de multiplicar por 10 la expulsión de gases por hora y ante el consumo de aguacate el nivel de producción de gases puede ser mayor. El flatus o expulsión de los gases al exterior vía anal, es el resultado de un proceso activo que tiene su origen en un aumento de tensión en la pared intestinal o en su irritación, lo que incrementa la motilidad intestinal y promueve, ya sea por retortijones con o por distensión de la ampolla rectal, un mecanismo de evaluación similar al desencadenado para el acto de la defecación. El exceso del volumen de gases presente en el tubo gastrointestinal determina el meteorismo (gástrico o intestinal o ambos al unísono) que posee importancia clínica. El H2 y el CH4 forman con el CO2 una mezcla explosiva, describiéndose explosiones letales intraluminales en pacientes donde se ha empleado la dia termia de alta frecuenci a para l a eliminación coloscópica de pólipos como consecuencia de una limpieza intestinal deficiente. La característica del proceso digestivo en los omnívoros hace que pueda plantearse un equilibrio fisiológico entre el eructo y el flatus como forma de eliminación de los gases, dependiendo del o las áreas que prevalezcan en su producción, aunque por el tipo de alimento que ingieren prima el flatus sobre el eructo; en los carnívoros la forma primaria es el flatus de olor desagradable, mientras que en los rumiantes (herbívoros poligástricos) le corresponde al eructo el papel primario y al flatus en los herbívoros monogástricos (caballo, conejo) la primacía. Capítulo 6 SISTEMA RENAL INTRODUCCIÓN Para que el organismo funcione en forma armónica es necesario que los sistemas homeostáticos del medio interno mantengan su constancia, por lo que a los efectos de la excreción de productos de desecho de la actividad metabólica celular se precisa del buen funcionamiento de dos sistemas: respiratorio, responsable de la eliminación del CO2 y renal, responsable de mantener en los líquidos corporales las concentraciones adecuadas de sus componentes químicos, en general, y de las sustancias de desecho no gaseosas, en particular. La función primaria de los riñones es la formación de la orina; corresponde a la excreción urinaria ser la vía más importante para el paso de los productos solubles desde el cuerpo hacia el exterior y por lo tanto los ríñones desempeñan un decisivo papel en el mantenimiento de la composición y volumen normal de los líquidos corporales. Las nefronas constituyen la unidad anátomo-funcional de los riñones; en elIas un líquido similar al plasma de la sangre es filtrado desde los capilares glomerulares hacia el sistema tubular (filtrado glomerular). A medida que este líquido avanza reduce su volumen y cambia su composición, debido a diferentes procesos que extraen agua y solutos (reabsorción tubular) para su reincorporación a la sangre. Además, otros procesos secretan solutos ostensivamente hacia la luz tubular (secreción tubular) hasta obtener la orina definitiva que es un producto de excreción compuesto por sustancias de desecho del metabolismo celular, sustancias resultantes del metabolismo de las hormonas, fármacos, sustancias en exceso que sobrepasaron el máximo de reabsorción tubular y agua en cantidad variable, según el equilibrio hídrico corporal. Los ríñones y específicamente sus nefronas son capaces de establecer una diferencia entre las sustancias de desecho y las sustancias esenciales, por lo que en el caso de estas últimas, solo podrán ser excretadas por la orina cuando alcanzan elevadas concentraciones en sangre o en caso de lesiones que afecten la integridad neuronal. 262 Los p ap el e s fi sio ló gicos de l sistema r enal determinan que este sistema homeostático sea indispensable para la vida al desarrollar importantes funciones como son: F unci ó n e x cre to ra : Mediante la formación de la orina se eliminan sustancias de desecho que de acumularse en el cuerpo atentarían contra la integridad del medio interno, estas son: urea (ácido úrico en las aves), fosfatos, creatinina y sulfatos. Equil i br io hí dr i co : Es a nivel renal donde se desarrolla el único mecanismo con que cuenta el cuerpo animal para regular la pérdida de agua, según las necesidades; la reabsorción facultativa del agua determina que la producción volumétrica de orina no sea constante en el período circadiano para ninguna especie animal, pero sí está estrechamente relacionada con el equilibrio hídrico, de manera que la orina será escasa y concentrada ante un cuadro de deshidratación y abundante y diluida en la hiperhidratación. Equil ibri o el ectr ol ítico: Corresponde al sistema renal la responsabilidad de mantener las concentraciones normales de los electrolitos en la sangre y por lo tanto en los líquidos corporales. Equi li br io á ci do -básico: Mecanismo de control de extraordinario valor y poderosa regulación del sistema renal, que lo convierte en un eslabón fundamental para el mantenimiento de la concentración de H de los líquidos corpor ales, media nte mecani smos que se desarrolla n en los túbulos contorneados proximal y distal, donde la enzima anhidrasa carbónica desempeña un papel decisivo. F unció n me tabó li ca: El sistema renal participa mediante diferentes mecanismos en el metabolismo de los principios inmediatos. En el metabolismo proteico interviene en la primera etapa en la formación de la creatina, por cuanto en presencia de la glicocola y la arginasa se realiza la transamidación de la arginina, dando origen a la glicociamina o ácido guanidinacético; en ausencia de ambos ríñones los valores de creatina van disminuyendo hasta desaparecer totalmente. En los carnívoros, los riñones cumplen la misión de excretar el ácido benzoico mediante el mecanismo de conjugación, con la glicocola, dando origen al ácido hipúrico (benzoil glicocola), ya que en el humano y los herbívoros esta conjugación se realiza en el hígado. Del mismo modo el riñón posee enzimas capaces no tan solo de desaminar sino también de descarboxilar algunos aminoácidos. En los riñones se han podido aislar varias enzimas que participan en el metabolismo de los glúcidos tales como: fosfoglucomutasa, UDPG-glucógeno-transglucosidasa y enzimas ramificantes que participan en la glucogénesis, esto explica el hecho de que los riñones son capaces de almacenar hasta un 10 % del glucógeno 263 corporal, pero al mismo tiempo que están aptos para almacenar glucógeno también lo están para liberar glucosa, al constatarse que en los períodos interdigestivos o el ayuno prolongado es mayor el valor glicemia en la vena renal que en la arterial, cuando lógicamente debiera ser lo contrario; tal parece que los riñones establecen una glucogenólisis cooperada con el hígado para mantener Ia normoglicemia. En los estados diabéticos, con afectación renal, los animales o el humano llegan a convertirse en insulino-resistentes con el agravamiento de dicho estado. En el metabolismo de los lípidos, a nivel de este órgano, se produce una cierta cetolisis que queda demostrada cuando en la insuficiencia renal aguda o crónica se aprecia una elevación de los cuerpos cetónicos. Se estima que el riñón produce determinadas sustancias que en cierta medida frenan la movilización de las grasas; se ha observado la participación renal en la esterificación del colesterol. F unci ó n e ndo cr i na: A nivel renal se elabora la eritropoyetina o factor estimulante eritropoyético que es liberada a la sangre ante un estado de hipoxia; esta hormona actúa sobre las células totipotenciales de la médula ósea roja para su diferenciación a hemocitoblastos, estimulando la formación de eritrocitos, lo que explica por qué en la insuficiencia renal crónica o esclerosis renal siempre está presente la anemia. En los riñones se produce además la trombopoyetina, estimulante de la formación de plaquetas por la médula ósea roja, a partir de los megacarioblastos y la renina, enzima proteolítica que actúa sobre el angiotensinógeno, globulina plasmática producida en el hígado para iniciar la formación de angiotensina, que es un poderoso agente hipertensor por su efecto vasoconstrictor y su efecto estimulador de la producción de aldosterona por la corteza adrenal. Los riñones desempeñan, además, un importante papel en el crecimiento o desarrollo somático corporal, al constituirse en el área activadora de la vitamina D hormona, responsable de la absorción activa del calcio en la mucosa intestinal. RECUERDO ANÁTOMO-H ISTOLÓGICO Y PARTICULARIDADES CIRCULATORIAS La excreción urinaria está asegurada por un aparato que comprende dos partes anatómicas: los riñones, donde se elabora la orina y un conjunto de vías excretoras externas formadas por uréteres, vejiga y uretra, es decir, el sistema conductor renal es un sistema ampliamente convergente que se inicia a nivel de los millones de nefronas, según la especie animal, drenan en decenas de miles de conductos colectores para en su segmento final intrarrenal converger en los cálices menores, que a su vez lo hacen en los 264 cálices mayores para finalmente formar la pelvis renal en especies como cerdo, caballo, gato y perro; otras especies como bovinos y gallinas carecen de pelvis renal y en el hilio del órgano la confluencia de los cálices mayores o de la pelvis origina los uréteres, uno por cada riñón, que drenan en la vejiga, reservorio donde se acumula la orina entre dos micciones, para finalmente culminar en un conducto único de emisión: la uretra. Los riñones, glándulas tubulares compuestas, son órganos pares simétricos situados en la región lumbar de la cavidad abdominal, en posición posterior al diafragma y rodeados de tejido adiposo (grasa perirrenal). Estos órganos, que representan aproximadamente el 1 % del peso corporal total, tienen forma de fríjol, con una superficie convexa y otra cóncava; en esta última se encuentra una pronunciada depresión que corresponde al hilio, región de implantación de la pelvis, por donde penetra la arteria renal y la inervación vegetativa, al tiempo que salen el uréter, la vena renal y los linfáticos renales. Los nervios renales viajan a lo largo del sistema sanguíneo renal desde que entran en el riñon. La inervación renal depende de fibras nerviosas, mielínicas y amielínicas principalmente de fibras aferentes simpáticas derivadas del plexo celiaco, describiéndose además algunas fibras parasimpáticas. La distribución nerviosa dentro del riñón tiene diferentes destinos, por cuanto una parte se relaciona con los vasos sanguíneos renales con predominancia de las fibras simpáticas, es decir, vasoconstrictoras y otra alcanza el sistema tubular, localizándose por debajo de la membrana del epitelio. (Ver Tabla 6.1.). Ta bl a 6.1. Morfometría renal en varias especies (cm) Especie Longitud Anc ho Hombre Caballo 10-12 cm 12-18 cm 22-23 cm 12-14 cm 3,5 a 5 cm 5 a 6 cm 5 a 6 cm 3 a 5 cm Bovino Cerdo En el hombre, bovinos y gallinas se observa perfectamente que los riñones están conformados por lóbulos, los que no se distinguen mucho en los otros animales y en mamíferos pequeños como: rata, conejo y cobayo, donde el órgano es de por sí un solo lóbulo. Los lóbulos están separados por tabiques de tejido conjuntivo y cada uno a su vez está subdividido en lobulillos cuyas delimitaciones son imprecisas. Un corte sagital del riñón muestra la presencia de dos zonas: cortical y medular. La zona cortical está integrada por elementos secretores consti- 265 tuidos por los corpúsculos de Mapighi, los tubos contorneados proximal y distal, el sistema especial de irrigación de la nefrona, así como partes iniciales y terminales de las asas de Henle y los tubos colectores y la medular por tubos colectores, asas de Henle y vasos rectos que en su agrupación forman pirámides de Malpighi; estas últimas tienen sus bases hacia la corteza y los vértices descansan en los cálices renales, ambas zonas se proyectan una dentro de la otra. De la cortical se derivan formaciones que delimitan a las pirámides de Malpighi y constituyen las columnas de Bertin, recíprocamente, de las bases de las pirámides de Malpighi se proyectan hacia la cortical agrupaciones de pequeños tubos colectores que forman los rayos medulares o pequeñas pirámides Ferrein. Todo el conjunto de una pirámide de Malpighi más las formaciones de la cortical que asientan en su base, constituyen el lóbulo renal. Los rayos medulares más las partes secretoras a dyacentes a estos forma n los lobulillos renal es. La parte secretora contenida en la corteza, debido a que sus componentes se manifiestan de manera muy irregular y tortuosa, determina que se le llame laberinto renal. Los riñones se encuentran formados por un gran número de elementos idénticos unos a otros y cada uno de ellos constituye la unidad funcional elemental del sistema renal: la nefrona. Para comprender la función normal de los riñones es necesario tener una idea clara de su estructura fina, así como de su vascularización e inervación. El número de nefronas en cada riñón depende de la especie animal, mostrándose cifras que se mueven entre un millón en la oveja, 2,4 millones en humanos y 5,5 millones en el caballo. La nefrona está compuesta por el cor púscul o de Ma lpi ghi constituido por el glo mér ulo , red de hasta 50 capilares paralelos y la cápsul a de B o wma n, inicio del sistema tubular nefronal que se continúa con el tubo conto rnea do pr ox imal (TCP), el asa de Henle (AH), el tubo conto rnea do di sta l (TCD) y el tubo col e cto r (TC). En los tubos colectores van desembocando todas las nefronas, que a su vez se proyectan dentro de la médula renal para, en su confluencia, dar origen a los cálices menores. De lo antes expresado podemos concluir que la nefrona es realmente un tubo formado por una sola capa de células, es ciego en un extremo y abierto en el otro, por lo que mediante este último extremo puede desembocar en el sistema conductor de la pelvis renal y de esta forma se constituye el sistema renal en un sistema abierto, ampliamente convergente y de circulación continua. Para tener una idea de la magnitud de este importante sistema tubular basta señalar que, en el hombre, se calcula la longitud del mismo, como promedio, en unos 100 kilómetros. (Ver Fig. 6.1.). 266 F i gu r a 6.1. Constituciónde lanefrona. Por la profundidad de sus asas de Henle en la medula renal, las nefronas se clasifican en corticales y yuxtamedulares, lo que tiene un importante papel en la capacidad adaptativa de las especies animales a las condiciones de disponibilidad de agua en el medio ambiente para su supervivencia. Los mamíferos acuáticos como delfines y ballenas elaboran una orina muy diluida, ya que disponen de toda el agua necesaria, por lo que todas sus nefronas son corticales, mientras que los que habitan en zonas desérticas tienen la necesidad de producir una orina muy concentrada, por lo que sus nefronas son yuxtamedulares; los mamíferos de zonas intermedias poseen ambos tipos de nefronas. El proceso básico que garantiza la función renal se denomina filtración glomerular y la misma se efectúa a nivel del corpúsculo de Malpighi, donde se establece una fuerte intimidad entre el sistema cardiovascular, representado por el glomérulo y el sistema renal, representado por la cápsula de Bowmann. El TCP de luz estrecha, irregular y diámetro de hasta 60 mm tiene su pared formada por un epitelio cilíndrico alto, cuyas células están interdigitadas y su superficie de contacto (cara luminar) está muy incrementada por la presencia de múltiples microvellosidades. Las células tubulares del TCP se caracterizan por la presencia de abundantes mito- 267 condrias, prominente sistema retículo-endoplasmático granular con formación de vesículas picnocitóticas y fuerte actividad lisosómíca. El AH está formado por una rama descendente (fina) y una rama ascendente (fina al inicio y gruesa en el resto); tanto la rama descendente como la acendente fina presentan un diámetro aproximado de 13 a 15 mm y su pared la consti tuye n epitel ioci tos pla nos con poca s mi cro vell osidades y ó rganos citoplasmáticos. La rama ascendente gruesa presenta un diámetro de hasta 30 mm y sus células son cuboides con un borde luminal que contiene pequeñas microvellosidades. El TCD de luz tubular con diámetro que oscila entre 20 y 50 mm está constituido por un epitelio cilindrico de células más pequeñas que en el TCP, con un borde lumi nal que presenta pocas microvellosidades. Todas las nefronas van desembocando en los tubos colectores, cuya pared histologicamente no es uniforme, al estar tapizados en la zona cortical por un epitelio cúbico simple, mientras que en la zona cortical es cilíndrico. En el epitelio del TC se distinguen células claras, con citoplasma en pliegues y pobres en organelos y células oscuras que poseen una ultraestructura citoplasmática similar a las células bordeantes de las glándulas fúndicas que elaboran ácido clorhídrico. En la mayoría de los vertebrados, mamíferos en particular, la irrigación sanguínea de los glomérulos es exclusivamente arterial. La p ar ticula r i da d e n l a re la ci ón ca rdio va scul a r- ne fr onas, asegura procesos de filtración en el corpúsculo de Malpighi y procesos de reabsorción y secreción en el sistema tubular. Los riñones son órganos muy vascularizados, la arteria renal, una para cada riñón, es una arteria de gran calibre que se origina directamente de la aorta; al alcanzar el hilio del órgano inmediatamente se divide en tres ramas, superior, anterior e inferior, que penetran en el órgano formando varias ramas dirigidas a la corteza, las arterias interlobulares, que a nivel de la zona de unión cortimedular se acodan en ángulo recto para dar lugar a las arterias arciformes que forman un denso plexo arterial del cual salen las arterias interlobulillares que discurren por la corteza renal perpendicularmente a las arterías arciformes y emiten las arterias aferentes que forman el pelotón capilar del glomérulo, el cual e s una red capilar que da origen a otra arteria, la arteria eferente, que a su vez origina otra red capilar, la red peritubular, que en su terminación van confluyendo para dar inicio al sistema venoso cuya topografía es sensiblemente superponible a la del sistema arterial; el sistema venoso depende de un doble origen, las venas de la cápsula adiposa, que penetran a través de la cápsula fibrosa y se anastomosan con el otro origen venoso, que son las venas propias del riñón. Estas venas a nivel del seno renal forman un vaso único que emerge a través del hilio como vena renal que drena directamente en la vena cava posterior. La red capilar peritubular que como su nombre indica se localiza 268 alrededor del sistema tubular superior de la nefrona, TCP y TCD, emite capilares denominados vasos rectos que se proyectan hacia la médula renal, acompañando al asa de Henle. (Ver Fig. 6.2.). F i gu r a 6.2. Particularidades circulatorias de la nefrona. Hay dos redes capilares que irrigan la neurona: el glomérulo y los capilares peritubulares. La red capilar glomerular recibe sangre de la arteria aferente y esta se halla separada de la red capilar peritubular por una arteriola eferente que brinda resistencia importante al curso de la sangre. Como resultado, la red capilar glomerular tiene una presión elevada, mientras que la red capilar peritubular tiene presión baja. A consecuencia de la presión elevada en el glomérulo, este funciona de manera muy similar a como lo hacen los cabos arteriales de los capilares tisulares, filtrando líquido continuamente, que sale del glomérulo y penetra en la cápsula de Bowman. Por otra parte, la baja presión del sistema capilar peritubular hace que funcione en forma muy parecida a como funcionan los cabos venosos de los capilares tisulares, con absorción continua de líquido hacia el interior de los capilares. En realidad, el glomérulo es parte del sistema circulatorio, ya que es un “ovillo de capilares” que se origina en una arteriola aferente y termina en una arteriola eferente, por lo que es un arreglo circulatorio, ya que aquí siempre la arteriola se capilariza en otra arteriola (arteria-capilares-arteria), hecho morfológico no común en el sistema circulatorio sistémico (arteria-capilares-vena). El diámetro de la arteriola aferente es mayor que el de la eferente. Después de la arteriola eferente se produce una segunda red 269 capilar en contacto con el sistema tubular (capilares peritubulares) que drenan en las vénulas (arteria-capilares-vena) de modo que existen dos redes capilares en serie, el glomérulo que se constituye en un sistema de alta tensión que garantiza el proceso de filtración glomerular y la red peritubular, que se constituye en un sistema de baja tensión para facilitar los procesos de reabsorción. Otra característica es que los capilares glomerulares presentan la mayor permeabilidad de todos los capilares del organismo. Una parte especial del sistema capilar peritubular es la de los vasos rectos, red de capilares que desciende alrededor de las partes más bajas de las asas de Henle; estos capilares forman asas en la médula del riñón y luego regresan a la corteza antes de vaciarse en las venas. Los vasos rectos son los capilares de circulación más lenta en la economía animal y tienen como papeles fisiológicos mantener la constancia del medio interno de las células tubulares de las asas de Henle, así como la concentración, elevada pero no in crecendo, de cloruro de sodio en el líquido intersticial corticomedular, como resultado del mecanismo de la contracorriente o mecanismo de máxima concentración y máxima dilución de la orina tubular. Solo una pequeña porción del riego sanguíneo renal total, aproximadamente del 1 a 2 %, fluye a través de los vasos rectos. En otras palabras, el riego de sangre a través de la médula del riñón es lento, en contraste con el riego rápido de la corteza. Una amplia red de vasos linfáticos acompaña a la red sanguínea, excepto a nivel de los corpúsculos renales. El flujo sanguíneo en las nefronas es de elevada intensidad, planteándose que prácticamente toda la sangre que llega al riñón atraviesa estas unidades funcionales antes de alcanzar el sistema venoso de retorno. En caso de necesidad, por situaciones de alarma, al producirse un descenso brusco de la presión arterial el riñón tiene las denominadas desviaciones de Trueta que establecen un shut circulatorio o cortocircuito arterio-venoso, donde la sangre es desviada rápidamente hacia el sistema venoso, comprometiéndose la actividad de las nefronas. Como el diáme tro total de la corr iente en l os ca pilar es puede ser ha sta 20 ve ces la del lecho de la a rteria a ferente, la velo cidad de la sangre en estos capilares será solo de un vigési mo de la arteria y la energía cinética de la sa ngre solo de 1/400; por lo tanto, es posi ble que la presi ón ej ercida por la sa ngre sobre las p aredes de l os ca pilare s pue de se r incl uso may or que en l as arterias inter lobul ares y ese efecto toda vía será auxilia do ulterior mente por e l estrecho diámetro de la arteria eferente, por lo que, aunque l a presión en los capilares ordinari os del cuerpo pro bablemente no es mayor de 20 a 30 mm Hg, los capilares glomerulares deben 270 presentar una presión poco inferior a la de las principales arterias del cuerpo. La presión en las arterias arciformes llega a alcanzar valores de hasta 10-13 veces más alta que en las venas arciformes, permitiendo tener una idea del alto valor de la presión sanguínea que proporciona la filtración en el glomérulo y su bajo valor en la red peritubular, lo cual facilita la reabsorción; además el capilar de la red peritubular es extraordinariamente poroso y su velocidad de reabsorción es hasta cuatro veces mayor que en el extremo venoso de cualquier otro capilar del organismo animal. FUNCIÓN GLOME RULAR Desde hace tiempo se conoce que la función del glomérulo es sencillamente la de un proceso de filtración, en el cual bajo la presión de la sangre en los capilares glomerulares se filtra el agua y los componentes cristaloides del plasma a través del epitelio glomerular, menos los componentes proteicos a excepción de la albúmina y otras proteínas de peso molecular inferior a 70 000, por lo que las distintas globulinas y el fibrinógeno, dado su peso molecular elevado, son incapaces de filtrar por el glomérulo. El flujo sanguíneo renal es el más alto del organismo en relación con su peso, ya que es ¼ del flujo total (5 L/m), calculándose que el volumen real de plasma que transita por la red glomerular es de 690 mL/min, volumen sumamente elevado para ser de tipo nutricio. A nivel de los glomérulos de los riñones, en el hombre, filtran alrededor de 125 mL/min de plasma, lo cual da 180 L/diarios que se corresponden con un volumen cuatro veces mayor que el volumen hídrico total del or ganismo, más de 10 veces el volumen del líquido extracelular y de 100 a 200 veces el total del agua ingerida diariamente. El hecho de que esta enorme cantidad de líquido circule diariamente a través de los capilares glomerulares y que un volumen importante del mismo penetre en los tubos contorneados proximales implica varias condiciones relacionadas con el proceso de filtración glomerular tales como: que el sistema de filtración debe estar adaptado de modo especial para permitir la formación de esos volúmenes, ya sea disponiendo de un gran número de unidades de filtración, de una elevada presión de filtración o de una membrana altamente permeable al agua, que debe ser meticulosamente regulada para evitar cambios bruscos en el volumen extracelular y el volumen total del organismo, además debe funcionar coordinadamente con el mecanismo de reabsorción tubular para que no se pase de una capacidad límite de reabsorción. (Ver Fig. 6.3.). 271 F i gu r a 6.3. El proceso de filtraciónglomerular. El líquido que filtra hacia la cápsula de Bowmann se conoce con el nombre de filtrado glomerular u orina primaria y se caracteriza por tener una constitución bastante parecida al plasma de la sangre, ya que en él encontramos prácticamente casi todos los constituyentes del mismo en concentraciones casi idénticas a las encontradas en el plasma. Una peculiaridad de la orina primaria es que al no poder filtrar las proteínas de alto peso molecular sus concentraciones de iones negativos como HC03– y Cl – estarán ligeramente aumentadas, mie ntras los iones posi tivos esta rán ligera mente disminuidos, como consecuencia del e quilibrio de Donnan a a mbos lados de una membrana biológicamente activa. Los elementos formes de la sangre no pueden filtrar. La fi ltr a ci ó n gl o me r ula r se desarrolla a nivel del corpúsculo de Malpighi, donde se establece la denominada barrera biológica de filtración, compuesta por tres elementos: pared capilar del glomérulo, membrana basal triestratificada y pared interna de la cápsula de Bowman. Los capilares del glomérulo, con su pared, constituyen el primer elemento componente de la barrera biológica en el sentido de la filtración. Las células del endotelio capilar se caracterizan por presentar numerosas fenestras que conforman 272 poros de un diámetro de 0,1 mm. La membrana basal posee una estructura reticular, por lo que actúa como una criba molecular, estando constituida por dos estratos, externo e interno menos denso (claros) y un estrato medio más denso (oscuro) que contiene microfibrillas dispuestas como una malla con diámetro de hasta 7 mm. La constitución histológica de la pared capsular es de endoteliocitos grandes de forma irregular (podocitos) que emiten prolongaciones que se insertan en la membrana basal triestratificada. La p re si ón efecti va de fil tra ci ón glomerular (Pef) que garantiza el proceso de filtración del plasma hacia la cápsula de Bowman (orina primaria) es la resultante de la relación funcional entre la presión sanguínea capilar (Psc), la presión coloidosmotica del plasma (Pcop), la presión en la cápsula de Bowman (Pcb) y la presión en el sistema tubular (Pst). La Psc es la presión capilar más elevada del organismo, al medirse valores entre 45 y 55 mm de Hg, comparados con los valores medios de 25 mm Hg en el extremo arterial y 9 mm de Hg en el extremo venoso de los capilares medios de circulación sistémica; este valor tan elevado de la Psc a nivel del glomérulo se debe a la diferencia de diámetros de las arterias aferente y eferente y las diferencias de presiones de la sangre en los sistemas arterial y venoso renal. Debido a la filtración del plasma desproteinizado los niveles de agua filtrada hacen que la sangre en el capilar glomerular aumente su viscosidad y por eso tiende a aumentar ligeramente la Pcop de la sangre que avanza hacia la red peritubular, lo que facilita los procesos de reabsorción a nivel del sistema tubular. La Pef, una P constante, medida en ratas y extrapolada al humano, da valores medios de 12 mm de Hg a favor de la filtración: Pef = Psc-(Pcop+Pcb+Pst) Pef= 50-(28+5+5)= 12mm de Hg. El filtrado glomerular pasa al lumen tubular de la cápsula de Bowman para iniciar su tránsito hacia el resto del sistema tubular, donde será sometido a intensos procesos de reabsorción-secreción. Los procesos de secreción tubular permiten la entrada de algunas sustancias al interior del lumen tubular (orina tubular), sustancias que provienen de las células del epitelio tubular (NH3 por ejemplo) o de los capilares peritubulares. La filtración glomerular (FG) puede ser modificada por la acción de numerosas sustancias vasoactivas: la angiotensina II ocasiona una disminución de la FG asociada a un descenso del flujo plasmático renal (FPR) por vasoconstricción, la noradrenalina, también otro vasoconstrictor que provoca disminución del FPR tiene un efecto menos significativo sobre la FG, mientras que las prostaglandinas (PGE1 ) y otros vasodilatadores renales como acetilcolina y bradicinina ocasionan un incremento del FPR, pero una influencia poco 273 importante sobre la FG. El filtrado glomerular disminuye por: descenso de la presión hidr ostática intracapilar (hipotensión), aumento de la presión coloidosmótica del plasma (deshidratación), aumento de la presión en el espacio de Bowman (obstrucción urinaria), disminución del flujo sanguíneo renal (insuficiencia cardíaca) y disminución del coeficiente de ultrafiltración (enfermedad renal intrínseca). Si el diámetro de la arteria aferente disminuye, como es lógico, la cantidad de sangre que llega al glomérulo será menor, lo cual provocará una disminución o ausencia del filtrado por el glomérulo. Por el contrario, una dilatación de esta arteria incrementará el flujo sanguíneo al glomérulo con el consiguiente incremento de la filtración. Si la dilatación es excesiva tal como ocurre ante la pérdida del tono arteriolar se presentará un éxtasis sanguíneo con supresión del flujo sanguíneo por el glomérulo. Cuando el sistema simpático aumenta su tono a nivel renal repercute sobre las arterias aferentes, las cuales disminuyen su diámetro, presentándose el cuadro anteriormente descrito, esto es, disminución de la filtración por el menor flujo sanguíneo. Los vasos sanguíneos renales tienen una inervación simpática abundante; en condiciones de reposo basal prácticamente no hay un tono constrictor simpático en los vasos renales pero este tono aumenta con un mínimo de actividad, sin embargo, no llega a alterarse el flujo sanguíneo. Una caída brusca de la presión arterial provoca de inmediato una disminución del filtrado, pero rápidamente se pone en acción el mecanismo de autorregulación renal que evita que la presión sanguínea en la arteriola aferente se vea afectada. Por el contrario, una subida de presión sanguínea repercutirá en todo el sistema y por tanto en las arterias arciformes y arterias aferentes, pero inmediatamente por un mecanismo intrínseco de regulación, las arterias aferentes disminuirán su diámetro; no obstante ello, siempre al inicio de la subida de presión sanguínea habrá una mayor filtración glomerular (fenómeno de rebosamiento), aunque posteriormente se restablezca a sus valores normales. Otros factores que inciden sobre el proceso de filtración glomerular pueden ser las obstrucciones de la vía arterial del glomérulo, el incremento de la presión intersticial causada por procesos inflamatorios y el incremento de la resistencia en el sistema tubular como consecuencia de pr ocesos obstructivos en los tubos colectores, uréteres y uretra, así como cualquier disfunción vesical. Cle ar ance o a cl ar amie nto p la smático: se define como el volumen (Vol) de plasma que es depurado de una sustancia en una unidad de tiempo. Toda sustancia que se encuentra en la orina proviene del plasma. La cantidad (Qu) de sustancia que se encuentra en la orina es igual al Vol de orina por la 274 concentración de esa sustancia en la orina, lo que se puede medir por unidad de tiempo (min). La cantidad de sustancia que se encuentra en la orina por min, va a ser igual al flujo de la orina por la concentración. El Vol de plasma depurado es lo que llamamos Clearance (Clx). El Clx es virtual en el sentido de que a partir del Vol depurado de la sustancia se extrapola el Vol absoluto al que haya estado de acuerdo con la concentración plasmática. Por ejemplo, si filtran 125 mL de plasma y conocemos que la urea filtra libremente, por lo que tiene concentración igual que en el plasma y en parte se reabsorbe, entonces el Clx de la urea es de 70, ya que de 120 filtrados, se reabsorbieron 55, es decir, a 70 mL de plasma se le quitó la urea, mientras que a 55 mL de plasma todavía le queda la urea, es decir que se ha reabsorbido parcialmente. El Clx no especifica mecanismos por los cuales se produce la depuración, sino que considera el resultado final, es decir, la sustancia puede haber participado en los mecanismos de filtración, reabsorción y secreción. La inulina, es fácilmente filtrada por el glomérulo, pero en cambio el sistema tubular de la nefrona es incapaz de reabsorberla o de segregarla. Así pues, todo el filtrado glomerular experimentará un aclaramiento total de inulina; de este modo cada miligramo de inulina que filtra por el glomérulo aparecerá en la orina. De este modo el aclaramiento plasmático de inulina por minuto nos indica la medida o intensidad de la filtración glomerular. ¿Qué le puede suceder a una sustancia en el plasma? Que no filtre, como las proteínas, por lo que el Clx de ellas es de 0 de manera que en este caso no se emplea o que filtre libremente, en cuyo caso la concentración plasmática es igual a la del filtrado. Hay sustancias que son libres y otras combinadas a proteínas, donde la proteína no pasa y solo lo hace la sustancia libre. La sustancia filtrada puede ser reabsorbida total o parcialmente en el sistema tubular o puede penetrar al lumen tubular por secreción. Cuando una sustancia filtra libremente y no se reabsorbe ni se secreta su Clx mide el flujo de filtrado; existen dos sustancias con estas características, una exógena, la inulina y otra endógena, la creatinina, que sirve igual para medir el Clx de filtración, ya que se secreta muy poco. Cuando esta relación es la unidad (1) significa que esta sustancia filtra libremente y no se secreta ni se reabsorbe, cuando es menor que 1 significa que se reabsorbe parcial o totalmente, y cuando es mayor que 1 es porque se secreta. En ayunas, normalmente la orina no contiene glucosa por lo que su Clx es 0, aunque la glucosa filtra libremente, pero se reabsorbe en los túbulos contorneados proximales. Las nefronas, que se encuentran funcionalmente activas, mantienen dentro de ciertos límites un flujo sanguíneo relativamente constante mediante la denominada auto rre gul ación de l a cir cul aci ón ne fro na l que obedece a 275 una respuesta directa de la musculatura lisa vascular. El proceso de autorregulación de la circulación en las nefronas se desarrolla por la presencia del aparato yuxtagomerular (AYG) y por acción de sistemas de prostaglandinas y calicreína-cininas que modifican el riego sanguíneo, que a su vez modifica la intensidad del filtrado glomerular. El AYG está constituido por modificaciones de las células de la arteria aferente y de las del inicio del tubo contorneado distal cuando estas se ponen en contacto, es decir, el tubo contorneado distal en alguna parte se adosa a la arteriola aferente, pero la parte del tubo contorneado distal modificado se llama mácula densa. En este aparato YG se produce una hormona, la renina, que actúa como una enzima proteolítica sobre un angiotensinógeno, globulina plasmática de origen hepático, transformándolo en angiotensina I (decapéptido) que por acción de una enzima convertidora de origen en diversos tejidos, la dipeptidilcarboxipeptidasa, se transforma en angiotensina II (octapéptido) que es fuertemente vasoconstrictora al tiempo que estimula la secreción de aldosterona, que estimula la reabsorción del Na+ en los TCD y TC que por diferencia de potencial eléctrico es seguido por el Cl- arrastrando agua por ósmosis, lo que incrementa la volemia, por lo cual es una sustancia hipertensora ya que disminuye el continente (sistema vascular) y aumenta el contenido (volemia). La secreción de renina por el YG depende de dos causas, el grado de distensión de la arteria aferente, por lo que ante situaciones de hipotensión la reducción del diámetro determina descarga de renina , mie ntras que en estado s en que aumenta la distensión, hipertensión, se inhibe la secreción de renina y el flujo tubular de Na+ que en la hipertensión su incremento modifica también la secreción de renina puesto que normalmente cuando este aumenta, disminuye la liberación de renina. La renina posee un efecto vasopresor más potente que la noradrenalina. Las prostaglandinas, algunas de ellas producidas en los riñones, como las PGE2, ,PGF2 , PGA1 y PGE1 mediante enzimas de las fracciones microsomales a partir de los ácidos grasos en presencia de glutation y ciertos compuestos aromáticos, ejercen influencia sobre el flujo sanguíneo renal al aumentar en casos de isquemia y vasoconstricción, puesto que ellas tienen una acción vasodilatadora al tiempo que ambas aumentan la presión arterial. El sistema hipotensor de las calicreina-cinina se corresponde con una enzima producida en las células del tubo contorneado distal, la calicreina, que actúa sobre cinimógenos plasmáticos produciendo las cininas que tienen dos efectos, uno fuertemente vasodilatador y otro natrurético que disminuye la reabsorción tubular del Na+ y por ende, del agua corporal, incrementándose la diuresis. Del balance entre los sistemas renina-angiotensina y la calicreinacinina, resulta en parte la regulación de la presión arterial sistémica. 276 FUNCIÓN TUBULAR Normalmente del 100 % del volumen de plasma que fluye por los riñones en un minuto, filtran un 20 % que constituye la orina primaria que, como ultrafiltrado avanza hacia el sistema tubular neuronal, túbulo contorneado proximal, asa de Henle, túbulo contorneado distal y tubo colector; en todo ese recorrido sufre una serie de modificaciones en su composición, hasta la formación de la orina final por mecanismos de transporte iónico de reabsorción, secreción y excreción tubular, estos movimientos iónicos pueden ser activos o pasivos. La orina definitiva no es, ni remotamente, la orina primaria. Conforme el filtrado glomerular circula a lo largo de los túbulos de la nefrona, la mayor parte del agua y de los solutos sufren de un proceso de reabsorción desde la luz tubular hacia los capilares peritubulares. Esta reabsorción se caracteriza por ser cuantitativamente elevada, así, del agua que filtra en el glomérulo en el lapso de 24 horas, período circadiano, se reabsorbe del 98,5 al 99 %, eliminándose con la orina un promedio de 1 a 1,5 %, según la especie animal, las fuentes de agua y las condiciones ambientales. Otras substancias como glucosa y aminoácidos, con valores homeostáticos en sangre, son reabsorbidas totalmente, mientras la urea se reabsorbe solo parcialmente, eliminándose con la orina en cantidades variables. Las sustancias útiles al organismo se denominan sustancias con umbral alto ya que en concentraciones fisiológicas en sangre so n totalmente reabsorbidas como ocurre con glucosa, albúmina, aminoácidos, lípidos y vitaminas. Ahora bien cuando las cifras de cualquiera de estas sustancias con umbral alto superan las cifras fisiológicas homeostáticas, el exceso será excretado por la orina; cuando esto ocurre la explicación no es que no se reabsorbieron, sino que por su elevada concentración sobrepasaron la capacidad máxima de reabsorción tubular (MRT) de la sustancia en específico, lo que se conoce como fenómeno de rebosamiento. Como todo sistema activo, el riñón es factible de saturarse, entonces aparece el concepto de máxima reabsorción tubular (MRT) o de transferencia máxima (Tm) que se refiere a que el sistema de transporte es susceptible de saturarse dentro de niveles fisiológicos, entonces, cuando el transporte se satura, la sustancia aparece en la orina o lo hace en mayor concentración de lo normal. De lo antes expresado podemos afirmar que sustancias como la glucosa, que no es un componente normal de la orina (glucosuria negativa), cuando se detecta en ella significa que su concentración en sangre y por ende en la orina primaria-tubular sobrepasaron al sistema de reabsorción tubular (MRT), por lo que el excedente será el que dará la glucosuria positiva en cuantía relacionada con su nivel en sangre, tal como ocurre en la diabetes y los cambios de coloración del reactivo de Benedit. Las sustancias sin umbral son los dese- 277 chos metabólicos, es decir, son las que se filtran pero no se reabsorben y/o se secretan por las células tubulares, por lo que desde el punto de vista homeostático casi no se concentran en la sangre, ya que los riñones rápidamente las eliminan por la orina, por cuanto no cumplen ninguna misión en el organismo; sustancias sin umbral son creatinina, ácido úrico o alantoina, según la especie animal. La urea es un ejemplo de sustancias con umbral relativo que puede o no aparecer en la orina, según sus niveles sanguíneos. Del momento que filtra un elevado volumen plasmático y la producción de orina no excede más allá de unos pocos litros, según la especie, se deduce forzosamente que existe una intensa actividad de reabsorción a nivel del sistema tubular de la nefrona, aun en los mismos tubos colectores todavía se produce reabsorción de H2 O, Na+ y NH4 y solo cuando la orina tubular abandona los tubos colectores se deja de modificar y pasa a constituir la orina definitiva. La reabsorción tubular permite conservar sustancias importantes para el organismo, como agua, glucosa, aminoácidos, vitaminas, y lípidos, que filtran como componentes del plasma a nivel glomerular, además la reabsorción es capaz de adaptarse a las necesidades del momento, es decir, participa activamente en la homeostasis del medio interno. Los mecanismos de absorción tubular, activos como el transporte activo y la pinocitosis y pasivos como el gradiente de concentración (difusión), el gradiente electroquímico y el gradiente de presión osmótica o difusión osmótica, se corresponden con mecanismos comunes para varios componentes del filtrado como la reabsorción de glucosa, fructosa y galactosa, mecanismos específicos que compiten entre sí como el sistema que transporta glucosa que puede competir con el transporte de sulfato s y algunos aminoácidos, otros mecanismos que transportan sustancias en ambas direcciones, o sea, absorber y secretar, donde se incluyen los que realizan el intercambio Na+ /H+ y mecanismos más simples que reabsorben cada sustancia en forma independiente. La mayor parte de los electrolitos presentes en el filtrado glomerular como sodio, cloro, potasio, calcio, fósforo y magnesio se reabsorben casi completamente, sobre todo para mantener constante la composición química del medio interno. Otra función importante que se realiza a nivel de los túbulos renales, la secreción tubular, constituye la vía de eliminación de diversas substancias extrañas al organismo. La reabsorción de agua y de solutos así como la secreción en los diferentes segmentos del sistema tubular se realizan en forma activa o pasiva. El transporte activo se desarrolla contra el gradiente de concentración, por lo que determina un consumo de energía, ello implica siempre consumo de O2 , producción de CO2 y liberación de lactato; la energía para estos sistemas proviene del metabolismo celular y 278 es utilizada por las bombas de transporte membranarios celulares. Las bombas son del tipo ATPasa que utiliza la energía desprendida de la hidrólisis de transformación de ATP en ADP; la energía se utiliza para el transporte de solutos como Na+ ; Ca2+ o H+ fuera de la célula (Bombas Na+ K+ / ATPasa, Ca++ /ATPasa e H+ /ATPasa). El flujo de la orina tubular o velocidad de pasaje debe ser uniforme en todos los componentes del sistema tubular, ya que una lentitud o mucha rapidez atentarán contra los mecanismos de reabsorción. En su recorrido van a ser reabsorbidas numerosas sustancias, a la par que otras serán segregadas por las células tubulares. Es por eso que cuando se analizan los constituyentes de la orina primaria y se comparan con los obtenidos en el tubo colector, se observan grandes diferencias entre uno y otro líquido en cuanto a sus constituyentes se refiere. En el tubo co ntor ne ado pr ox imal se reabsorben aproximadamente alrededor del 50 al 60 % del volumen del filtrado glomerular. La reabsorción a nivel del TCP se realiza en forma obligatoria como consecuencia de las modificaciones de las fuerzas de Starling que la filtración glomerular determina en los capilares peritubulares. Ello condiciona una recuperación de un volumen importante de líquido filtrado y contribuye fundamentalmente a mantener el líquido del espacio extracelular; en los capilares peritubulares se presenta una disminución de la presión hidrostática versus una presión coloidosmótica aumentada como consecuencia del filtrado glomerular libre de proteínas. Las células tubulares emplean varios mecanismos para reabsorber diversas sustancias que fluyen por la luz tubular. Para ello, las pertenecientes al tubo contorneado proximal, presentan en su porción apical, que mira a la luz del túbulo, miles de microvellosídades que permiten un aumento considerablemente de la superficie de contacto con las diversas sustancias que fluyen por la luz tubular. La intensidad de los procesos de reabsorción que se producen en este segmento tubular queda demostrada, además, por la alta actividad de la fosfatasa alcalina a nivel de las microvellosidades, la cantidad de vesículas pinocíticas, la riqueza en enzimas proteolíticas de sus lisosomas y la concentración de mitocondrias que contienen succinatodeshidrogenasa y otras enzimas. La función primaria de este segmento es reabsorber todas las sustancias de alto valor nutritivo y del 60 al 80 % del agua presente en la orina tubular. El líquido filtrado en la cápsula y en virtud de la fuerza de vis a tergo, las presiones por detrás son mayores que por delante en el sentido circulatorio, por lo que empuja los volúmenes precedentes, se desplaza hacia el tubo contorneado proximal. Si se analiza el líquido que llega a las primeras por- 279 ciones del referido tubo y el que sale por las últimas porciones, se apreciarán grandes diferencias entre uno y otro en cuanto a la presencia y concentración de diversas sustancias, incluyendo al agua, esto nos indica que numerosos elementos han sido reabsorbidos y devueltos a la sangre. (Ver Fig. 6.4.). F i gu r a 6.4. La actividad deltubo contorneado proximal. En este segmento se reabsorben glucosa, completamente por transporte activo por fosforilación, la totalidad de los aminoácidos filtrados por un sistema de transporte activo, el cual es utilizable con cierta especificidad, al menos en aquellos aminoácidos que guardan similitud en su estructura, o bien pudiera ser específico para algunos, las albúminas, únicas proteínas capaces de filtrar por ser las de menor peso molecular (alrededor de 69 000), mediante el proceso de pinocitosis, la totalidad de las vitaminas presentes en el filtrado glomerular en principio por un mecanismo de transporte activo, aproximadamente del 70 al 80 % del sodio, por transporte activo en la denominada reabsorción obligatoria, y del cloro, por gradiente eléctrico, del 50 a 60 % del potasio supuestamente también por transporte activo, caracterizándose porque utiliza el mismo sistema de transporte que el sodio, con la diferencia de que la molécula transportadora es más eficiente para este último, ya que acarrea consigo tres sodio por, un potasio, es decir, una proporción de 3 a 1. La reabsorción de iones de calcio, fosfato y magnesio está 280 en dependencia de factores hormonales por acción de la hormona paratiroidea (PTH), pues parece ser que esta hormona estimula al sistema de transporte activo a la reabsorción del calcio y bloquea la reabsorción de los iones fosfatos (fosfaturia) ante cuadros de hipocalcemia y por el contrario, la ausencia de PTH provoca el efecto opuesto esto es, eliminación elevada de calcio por la orina (calciuria), por no ocurrir la reabsorción, pero al mismo tiempo hay aumento del fósforo en sangre (hiperfosforemia) por incremento en la reabsorción de los fosfatos. Como es de suponer, la secreción de PTH está dada por la concentración de calcio en la sangre; valores elevados de este mineral en sangre, suprimen la secreción de PTH. La calcitonina o tirocalcitonina, aumenta la capacidad reabsortiva para el magnesio, tal como si incrementara el mecanismo de transporte activo para este macroelemento; como es lógico, la ausencia de esta hormona provocará una mayor excreción de magnesio por la orina, disminuyendo por tanto la magnesemia. En los TCP también se reabsorbe ion bicarbonato (HCO3 – ) que, pese a estar cargado negativamente, le resulta sumamente difícil seguir al sodio durante la reabsorción de este, debido por una parte a que el cloro es mucho más difusible y compite con él en su paso por la membrana celular, y por otra, la membrana celular es casi impermeable a este ion. Es por ello que el epitelio celular dispone, en su papel de control del equilibrio ácido-básico, de un mecanismo especial que requiere la participación enzimática y gran consumo de O2. En relación con la absorción de agua, en el TCP se reabsorbe aproximadamente del 60 al 80 % del agua filtrada en lo que se conoce como reabsorción obligatoria del agua. El mecanismo empleado es la ósmosis, debido a los intensos procesos de reabsorción de solutos que aquí se desarrollan y por ósmosis el agua acompaña a los mismos. La reabsorción obligatoria del agua determina que la tonicidad de la orina tubular varíe y así tenemos que, al principio del túbulo y como resultado de la reabsorción de los solutos, la orina tubular se hace hipotónica, pero paulatinamente, debido a la reabsorción obligatoria del agua se va reajustando la tonicidad hasta alcanzar un valor isotónico, por lo que al final de TCP se habrá reabsorbido una cantidad de agua proporcional a la cantidad de solutos y con esta tonicidad alcanza el inicio de la rama delgada descendente del AH. Los sulfatos se reabsorben en pequeñas cantidades de modo activo, desde luego en proporción menor que el agua, lo que determina su elevada concentración en el líquido tubular. La urea, principal producto nitrogenado del metabolismo proteico y también principal producto nitrogenado de la orina filtrada, en su paso por la luz tubular difunde a través de las células tubulares por el mecanismo de retrodifusión, es de cir, e s parcial mente rea bsor bida sobr e l a base de me canismos 281 pasivos, ya que conforme el agua se reabsorbe aumenta la concentración de urea en la luz tubular, lo que determina un aumento de su gradiente de concentración que favorece su difusión desde la luz tubular hacia la red peritubular. En los túbulos renales se reabsorbe un 40 % de la urea filtrada, por difusión simple o facilitada. El ácido úrico que filtra libremente y se reabsorbe en un 90 % proviene del metabolismo proteico y el aumento de su concentración plasmática puede producir depósitos de cristales de urato en las vías urinarias (cálculos renales) o en las articulaciones (gota); una forma de tratamiento es bloquear la reabsorción a nivel tubular. En el caso del ácido úrico ocurre un proceso interesante, que es el siguiente: en el TCP se reabsorbe prácticamente todo el ácido úrico que filtró, pero en las zonas más distales del propio TCP se secreta ácido úrico que puede ser reabsorbido de nuevo, por lo que esto significa que en cualquier situación, la presencia de este compuesto en la orina refleja al que se secretó en el TCP y no al que filtró a nivel glomerular. En relación con la creatinina debemos señalar que las membranas celulares resultan impermeables a este metabolito y aquellas moléculas que logran franquearlas son rápidamente devueltas a la luz tubular. La capacidad secretora de este epitelio se extiende desde los vasos peritubulares de donde se toma la creatinina y la envían a la luz tubular, aun contra un gradiente de concentración igual o mayor al contenido en la sangre. Otras sustancias que son activamente secretadas son creatinina y cuerpos cetónicos (ácido aceto-acético y ácido hidroxibutírico). También se plantea la secreción a nivel del TCP de sustancias que son normalmente producidas por el cuerpo y la actividad celular, entre las que se incluyen sulfatos, esteroides y otros compuestos glucorónicos. En el TCP se secretan algunos fármacos que tienen bases orgánicas y se secreta por mecanismo particular el EDTA (ácido etilendiamino-tetracético), que es un anticoagulante. En su avance por los TCP, la orina tubular abandona ampliamente modificada este segmento tubular para alcanzar la rama delgada descendente del asa de Henle. El a sa de He nl e presenta una configuración muy similar a una horquilla, se halla formada por una rama delgada descendente, una rama delgada ascendente y una rama gruesa ascendente. Fisiológicamente el asa de Henle reabsorbe aproximadamente un 25 % del sodio y cloro filtrados y alrededor de un 15 % de agua que ha sido filtrada. El líquido que llega al asa de Henle es isotónico con relación al plasma, osmolaridad de 285 mOsm/L, mientras que el que abandona este segmento tubular lo hace francamente hipotónico (150 mOsm/L). En el AH se desarrolla un mecanismo conocido por mecanismo de la contracorriente que, en primer lugar tiene como objetivo producir el máximo de concentración de la orina tubular (hipertonía) en 282 la rama descendente para seguidamente obtener el máximo de dilución (hipotonía) en la rama ascendente. Un sistema de contracorriente significa corrientes en contra como se produce en el sistema circulatorio de las extremidades para la conservación del calor en las extremidades (temperatura de superficie) y en las asas de Henle y los vasos rectos de la unidad funcional renal. En el sistema renal el asa de Henle consiste en dos tubos paralelos, en íntima proximidad, uno descendente y otro ascendente que se unen en el extremo inferior, formando una especie de horquilla para ahorrar energía, por los cuales circula la orina tubular en direcciones opuestas. Similar disposición presentan los vasos rectos, capilares originados en la red peritubular que acompañan a las asas de Henle y que se caracterizan por poseer la circulación sanguínea más lenta de todo el cuerpo animal; la combinación vasos rectos-asas de Henle conforman el mecanismo multiplicador de la contracorriente. (Ver Fig. 6.5.). F i gu r a 6.5. La actividad del asa de Henle. Las condiciones básicas para que el sistema de contracorriente funcione como multiplicador son que exista un flujo continuo de corriente en contra, tubos en paralelo y cercanos con permeabilidades distintas y la presencia de una fuente energética. Estas condiciones se producen en el asa de Henle, cuya porción descendente es permeable al NaCl y al agua, por lo que el 283 primero penetra por difusión y la segunda abandona la orina tubular hacia el líquido intersticial medular por ósmosis, de manera que la orina tubular incrementa su osmolaridad a medida que avanza hacia el segmento en U (horquilla) por la rama descendente, alcanzando en este nivel el máximo de concentración que es idéntico al del líquido intersticial. En cuanto a la rama ascendente, presenta el 1/3 delgado con características similares a la rama descendente, pero debido al gradiente de concentración entonces el NaCl sale, mientras que el agua penetra, iniciándose un mecanismo de dilución de la orina tubular que se refuerza en la parte gruesa (2/3) que es impermeable al agua al tiempo que se extrae NaCl por transporte activo y es poco permeable a la urea, lo que garantiza el máximo de dilución de la orina tubular que avanza hacia el tubo contorneado distal. Esto determina que el NaCl difunda desde el asa ascendente hacia el intersticio y hacia el asa descendente, con lo que la concentración de solutos en el líquido intersticial va aumentando progresivamente, correspondiéndole a los vasos rectos eliminar este exceso al mantener el gradiente osmótico elevado, pero estable, del líquido intersticial medular. Un elemento interesante en el mecanismo de la contracorriente (CC) lo desempeña la urea que participa de manera tal que el asa ascendente es poco permeable a la misma, por lo que la urea va a seguir con la orina tubular hacia el tubo contorneado distal, pero, como en este segmento se reabsorbe agua en forma facultativa, la urea se va a concentrar en este y en el tubo colector en el intersticio; esta urea, en parte vuelve al asa de Henle y en parte es reabsorbida por los vasos rectos. Donde la urea esté más concentrada va a atraer agua, por ósmosis, especialmente en la porción descendente del AH y así ambos elementos se van a concentrar, tanto en la parte de la horquilla como en el intersticio. Los vasos rectos actúan como intercambiadores de CC, reforzando la acción del multiplicador. Estos mecanismos funcionan muy acoplados a la ADH, cuya función es la reabsorción de agua según las necesidades del organismo Uno de los mecanismos más importantes del riñón, consiste en la formación de una orina concentrada ya que se constituyen en los únicos órganos del cuerpo capaces de controlar las pérdidas de agua. La característica principal de la actividad renal es la posibilidad de que la osmolaridad de la orina exceda a la del plasma; normalmente la orina puede sufrir un proceso de concentración hasta cuatro veces, con una osmolaridad de 1 200 mOms/Lt en la mayoría de lo s mamíferos pero puede al canzar valore s de hasta 2 000 mOms/Lt en los que habitan en zonas desértica (orina muy concentrada) y valores de 400 mOms/Lt para los que habitan en medio acuático (orina muy diluida). La capacidad de concentrar la orina se realiza mediante 284 la reabsorción del agua y el mecanismo multiplicador de contracorriente; esta se lleva a cabo gracias a la disposición anatómica que tiene el asa de Henle, en donde la proximidad de sus dos ramas favorece el movimiento del sodio. Este pasaje de sodio al tejido intersticial determina una hipertonicidad, que será muy importante para que el riñón pueda concentrar o diluir la orina y mantener el balance hídrico del organismo. Esa hipertonicidad del líquido intersticial del riñón se incrementa conforme el asa de Henle penetra en la zona medular. El mecanismo multiplicador de la contracorriente permite conservar la hipertonicidad del líquido intersticial creada por el asa de Henle; la disposición anatómica de los vasos rectos permite la realización del intercambio a contracorriente. Los vasos rectos descendentes se continúan con los vasos rectos ascendentes, de trayecto paralelo y sentido contrario. En su recorrido descendente, los vasos pierden agua y ganan solutos, mientras que en su trayecto ascendente, el agua pasa hacia el interior y los solutos hacia afuera. La sangre que circula por el interior de los vasos rectos medulares se equilibra con la osmolaridad intersticial. En condiciones normales, la sangre que ingresa a los vasos descendentes tiene una osmolaridad de 285 mOms/Lt, mientras que la que sale de los vasos ascendentes tiene 315 mOms/Lt de osmolaridad. Este incremento de la osmolaridad indica que el mecanismo de intercambio a contracorriente de los vasos rectos medulares supone la extracción del exceso de ClNa del intersticio renal como resultado de la actividad de la rama gruesa de Henle e impedir su acumulación en el líquido intersticial. Los vasos rectos se constituyen además en los capilares responsables de la constancia del medio interno para las células tubulares del AH. La actividad del tubo co nto rnea do di stal relativa a la reabsorción acontece a todo lo largo de este segmento tubular y se caracteriza por presentar ciertas diferencias entre sus primeras porciones y las porciones ulteriores. Ha podido conocerse que en las primeras porciones, próximas al final del asa de Henle, se presenta una reabsorción de ClNa similar a la del asa gruesa de Henle, lo cual continúa provocando la dilución de la orina tubular. Este fenómeno ha provocado que al referido segmento tubular algunos autores lo denominen “segmento de dilución del túbulo distal”. En el otro extremo del segmento tubular, a diferencia del anterior y bajo la influencia de la hormona aldosterona se produce la denominada reabsorción facultativa de Na+ , en función de las necesidades corporales, por transporte activo al tiempo que secreta potasio. En cuanto al Cl– , en todo momento sigue al Na+ por diferencia electroquímica. En el tubo contorneado distal también se produce la llamada reabsorción facultativa del agua por acción de la hormona antidiurética hipotalámica (ADH), liberada cuando el líquido corporal tiende 285 a disminuir, es decir, ante estados de hemoconcentración para la producción de una orina concentrada que evite al máximo la pérdida de agua por la orina como mecanismo compensador del déficit hídrico corporal. El TCD participa activamente en el control del equilibrio ácido-básico. (Fig. 6.6.). F i gu r a 6.6. La actividad en el tubo contorneado distal. La capacidad secretora del TCD se manifiesta con el potasio, ácido paraaminohipúrico (PAH), iones de hidrógeno e incluso ante ciertos medicamentos de uso en la clínica. Cuando la concentración de K+ se eleva en sangre (hiperpotasemia) es necesario que se produzca la rápida eliminación del exceso, debido el efecto tóxico que puede ocasionar al organismo, en especial al corazón, donde puede producir un paro en diástole; el organismo solo tolera fluctuaciones del 1 % en la concentración de K+ . En el TCP se reabsorbe K+ de modo obligatorio y constante, por lo que es necesario, no tan solo impedir su reabsorción en el TCD sino que se debe favorecer su secreción a este nivel. Para ello se requiere l a presencia de aldosterona, la cual incrementa el sistema de transporte para el sodio, el que al atravesar las células epiteliales se intercambia con el potasio situado en los vasos sanguíneos; de este modo se crea una doble corriente de estos dos cationes, pero en sentido opuesto. Así el sodio viaja de la luz tubular a los vasos sanguíneos, mientras que el potasio lo hace de los vasos sanguíneos a la luz tubular, disminuyendo de este modo la concentración de la potasemia. Es interesante destacar el estado competitivo entre K+ e H+ en su excreción 286 bajo acción de la aldosterona. En los herbívoros, la ingestión de grandes cantidades de K+ presentes en el forraje, determinan normalmente la eliminación de grandes cantidades del mismo por la orina (orina alcalina), por lo que poseen una gran capacidad de adaptación en lo que se refiere a la secreción de este mineral. Cuando el pH sanguíneo tiende a descender por aumento de la concentración de los iones de H+ , el TCD pone en juego su facultad secretora para este ion, participando activamente en el control del equilibrio ácido-básico como respuesta ante la acidosis. Esta secreción de H+ , en función del tipo de alimentación, hace que la orina de los carnívoros sea francamente ácida (pH 4,5 a 6), mientras que en los omnívoros el pH estará en dependencia del tipo de alimento que prime en la dieta. El ácido hipúrico, así denominado por haber sido aislado por primera vez en la orina del caballo, es el producto resultante de la conjugación del ácido benzoico con el aminoácido glicina como única forma de ser excretado el primero; no solo el ácido hipúrico no es reabsorbido por el sistema tubular, sino que el epitelio del TCD lo secreta, extrayéndolo de la sangre de los vasos peritubulares y enviándolo a la luz tubular, para ser excretado por la orina. Numerosas sustancias extrañas al organismo o metabolitos producidos diariamente son excretadas por las células del TCD, unas por diferencia del gradiente electroquímico y otras por transporte activo. Se ha podido establecer que la creatinina es capaz de ser secretada en pequeñas proporciones a este nivel en algunas especie s. Otro ta nto hay que señala r en rela ción con la pe nicil ina, la cual comienza su secreción a las pocas horas de ser administrada; ciertos compuestos yodados así como el rojo fenol siguen esta vía para ser eliminados del organismo. Es conocido que numerosas nefronas, ya sean de AH cortas (corticales) o largas (yuxtamedulares), se continúan o confluyen en un tubo co l ecto r único y según van penetrando, profundamente en la médula, se fusionan con otros hasta formar el conducto papilar que desemboca en la abertura papilar (sistema de cálices). Antiguamente se pensaba que el TC era un componente tubular pasivo, pero ese criterio tuvo que modificarse al conocerse el importante papel que tiene en el mecanismo para concentrar la orina ante pérdidas hídricas corporales. El diámetro de los poros físicos y fisiológicos, presente s en las membr anas de las cé lulas epitelia les que revisten a estos tubos, sufren modifica ciones acordes con la acción hormonal de la hormona antidiurética (ADH), por lo que se completa la reabsorción facultativa del agua. Si bien es cierto que las células que conforman el TC presentan pocas mitocondrias, lisosomas y o tras e structuras citopla smáticas, especia lmente cuando se compar an co n la s cél ulas del TCP, no obstante a 287 esto, las células del tubo colector son capaces de bombear, en pequeña medida, diversos iones en contra de gradientes de concentración electroquímicos. Los TC participan también en el control del equilibrio electrolítico al constituirse sus células en tejido blanco o diana de los mineralocorticoides en general y de la aldosterona en particular Independientemente a que el TC presenta la misma estructura histológica en todo su recorrido, tanto en el que se inicia y recorre la porción cortical como en el que recorre la parte de la porción medular, la actividad funcional presenta sus características al determinarse que la porción cortical impide la salida de urea de la luz tubular al líquido intersticial, mientras que la porción medular deja escapar urea de la luz al señalado líquido; como explicación se plantea que la urea, dada su gran difusibilidad y por acción de la ADH en caso de deshidratación, difunde libremente, debiéndose este fenómeno a que a mayor reabsorción de agua mayor será la concentración de este producto en el líquido tubular, lo que estimula su difusión. Por otra parte, el mecanismo de contracorriente operado por las asas de Henle que penetran en la médula renal, al crear la hiperosmolaridad en la luz tubular y a su alrededor, provocan que el líquido intersticial tenga una osmolaridad superior cuando se compara con el líquido que viaja por el tubo colector, acción que se potencia por la presencia de urea difundida del tubo colector, lo cual favorece a su vez la salida de agua y su incorporación a la sangre (efecto ureico de retención de líquido). PAPE L DE LOS RIÑONE S EN EL EQUILIBRIO HÍD RICO Los riñones se constituyen en los únicos órganos de la economía animal capaces de regular las pérdidas de agua, por lo que son vitales para el mantenimiento de la homeostasis de este indicador del medio interno. Su papel es vital para regular el balance hídrico del organismo y sobre todo de separar la eliminación del agua de los solutos. La reabsorción del agua se realiza a lo largo del sistema tubular renal, de forma obligatoria en el TCP, como parte del mecanismo de la contracorriente en el AH y de forma facultativa en los TCD y TC. La disociación de agua y solutos se efectúa en el TCD y TC condicionada a los niveles plasmáticos de la hormona antidiurética (ADH). La cantidad de ADH se halla regulada por los cambios de osmolaridad plasmática (hemoconcentración) o una disminución de la volemia debido, entre otras causas, a pérdidas de líquido como ocurre en diarreas, vómitos, hemorragia etc., reabsorbiéndose mayor cantidad de agua, por lo que se produce una orina concentrada. 288 La ADH, octapéptido producido a ni vel de los núcleos supraópticos y paraventriculares hipotalámicos es una hormona que se transporta por flujo axónico hasta la neurohipófisis donde se almacena y se libera según necesidad. En el hipotálamo se localizan neuronas osmorreceptoras que se estimulan ante el incremento de la osmolaridad de la sangre. La osmolaridad normal del plasma es de 280-300 mOsmLt y los osmorreceptores responden a partir de variaciones de incremento del 1-2 % de esta osmolaridad, incrementando su excitabilidad a medida que esta aumenta, por lo que se liberará tanta ADH como necesidad de recuperación de agua a nivel renal. Cuando la osmolaridad del plasma, y por lo tanto extracelular, aumenta, los osmorreceptores hipotalámicos disminuyen de tamaño; aumentando la frecuencia de descarga hacia los núcleos supraópticos y paraventriculares hipotalámicos que a su vez se excitan, proporcionalmente, liberando ADH en sus terminaciones axónicas de la neurohipófisis, lo que aumenta la permeabilidad de los TCD y TC al agua que se reabsorbe en mayor cantidad, produciéndose una orina concentrada, al tiempo que paulatinamente se van diluyendo los solutos, disminuyendo de este modo el incremento de la osmolaridad. En caso de hiperhidratación, los osmorreceptores aumentan de tamaño disminuyendo la frecuencia de descarga hacia la neurohipófisis, por lo que se liberará cada vez menor cantidad de ADH, lo que disminuye, en los túbulos distal y colector la permeabilidad al agua, por lo que esta se reabsorbe menos y por lo tanto se excreta más agua (orina diluida). Al aumentar la diuresis, los solutos del LEC se concentran y la osmolaridad vuelve a lo normal. La secreción de ADH se estimula, además, en situaciones como hemorragias, en caso de dolores musculares, después de una emoción intensa y en estado de estrés. En cambio la ingestión de alcohol disminuye la secreción de ADH. En ausencia de ADH, los TCD y TC son impermeables al agua, de modo que teóricamente en el humano, se podría llegar a orinar 36 litros por período circadiano. Existe una enfermedad denominada diabetes insípida, producida por lesiones de los núcleos supraóptico y paraventricular caracterizada por poliuria y polidipsia a consecuencia de la eficiencia de ADH. La comprensión del equilibrio hídrico normal y la osmolaridad plasmática no estaría completa sin considerar el mecanismo de la sed y relacionarlo con la acción de la hormona antidiurética (ADH) porque en la regulación de ambos sistemas comparten aspectos anatómicos y fisiológicos. La sed se define como un intenso anhelo de agua. En los mamíferos y aves, la mayor parte de las necesidades se satisfacen por la ingestión de líquidos (agua de bebida). Si bien los factores que determinan el consumo de agua no están bien aclarados, un intenso deseo de beber agua, solo se presenta cuando 289 las pérdidas de agua son superiores al nivel de ganancia, es decir, a los volúmenes incorporados por el agua de bebida, el agua contenida en los alimentos y el agua metabólica. En animales adultos sanos, la sed se halla bien regulada generalmente por la tonicidad del plasma. Ese control se realiza por un grupo de neuronas “osmosensibles” ubicadas en las partes ventromedial y anterior del hipotálamo en la cercanía del sitio de secreción de la ADH; la estrecha relación anatómica sugiere que estas áreas osmorreceptoras pueden ser lesionadas por el mismo proceso patológico. Estos dos centros se hallan integrados fisiológicamente para mantener normal el agua del organismo, por consiguiente, no es de extrañar que una mayor sensación de sed, a su vez produzca un aumento en la liberación de ADH, que determina una mayor conservación de agua en el riñón, condicionando la “reacción de repleción acuosa”. Los estímulos que inhiben la sensación de sed, simultáneamente inhiben la liberación de ADH, iniciando la “reacción de pérdida acuosa”. El mayor estímulo fisiológico de la sed es un descenso del 1 al 2 % del volumen de agua corporal total. Un aumento proporcional de la osmolaridad plasmática progresivamente aumenta la sensación de sed. En general la sed no es estimulada hasta que la osmolaridad plasmática supere los 290-300 mOsm/Lt; cuando se administra una solución salina hipertónica o manitol, se estimula la sed por el aumento de la osmolaridad plasmática. La sed también puede presentarse por estímulos no osmóticos, algunos de los cuales también estimulan la secreción de ADH, como son la hipovolemia y la hipotensión, así como en casos severos de hemorragia o diarreas profusas, en los cuales el volumen sanguíneo disminuye considerablemente sin acompañarse de cambios en la osmolaridad. El estudio histológico de la nefrona muestra que el sistema tubular presenta un segmento, asa de Henle, que se proyecta hacia la médula renal. La profundidad de este segmento determina la existencia de dos tipos de nefronas: las nefronas corticales, cuyas AH al ser cortas no alcanzan la médula renal, y las nefronas yuxtamedulares con AH largas que penetran profundamente en la médula renal. Según la especie animal y su hábitat será la proporción adecuada de nefronas corticales y yuxtamedulares. Mientras mayor sea la carencia de agua o dificultad para obtenerla, la especie animal dispondrá de asas de Henle profundas (nefronas yuxtamedulares) las cuales permitirán elaborar una orina muy concentrada (mamíferos de zonas desérticas) y por el contrario, en caso de especies que viven en medio acuático u obtienen fácilmente el agua sus asas de Henle serán cortas (nefronas medulares), por lo que producirán una orina diluida (mamíferos acuáticos). En situación intermedia se localizan la mayoría de los mamíferos terrestres 290 que al obtener agua con mayor o menor facilidad presentan una relación adecuada, según sea el caso, entre las nefronas corticales y yuxtamedulares, por lo que el grado de concentración o dilución de la orina dependerá del balance hídrico al momento de elaborarla. La médula renal presenta una osmolaridad superior a la corteza renal, efecto que va en incremento a medida que se profundiza en la médula, por lo que el líquido intersticial es hipertónico, siendo necesario mantener estable esta condición de tonicidad. Cuatro factores contribuyen al mantenimiento de este objetivo: el transpone activo de iones desde el líquido tubular hacia el líquido intersticial desarrollado en el segmento grueso de la rama ascendente de Henle, el transporte activo de iones desde el líquido tubular hacia el líquido intersticial en el tubo colector, la difusión de grandes cantidades de urea desde la luz del tubo colector hacia el líquido intersticial y el transpone pasivo de iones, sodio y cloruro, desde el líquido tubular hacia el intersticial en el segmento delgado de la rama ascendente de Henle. (Fig. 6.7.). F i gu r a 6.7. Riñón y equilibrio hídrico. La producción volumétrica de orina responde a las necesidades corporales de retener o no agua, por lo que en caso de deshidratación se producirá una orina escasa y concentrada, mientras en caso de hiperhidratación la orina será abunadante y diluida. La actividad de las células tubulares de los segmentos TCP y AH, es siempre constante, independientemente de la 291 osmolaridad de los líquidos corporales, es decir, halla o no necesidad de retener agua por los riñones. La orina primaria inicia su recorrido por el TCP isotónica y a medida que se extraen los solutos tiene tendencia a la hipotonía, pero al reabsorberse el agua por ósmosis, recupera su isotonía, valor con el que la orina tubular alcanza la rama delgada descendente de Henle; a medida que progresa hacia la profundidad de la médula, y debido a la permeabilidad de la pared al paso de solutos y agua, se le incorporan cantidades de ClNa con salida de agua, lo que aumenta progresivamente su tonicidad hasta alcanzar en su parte más profunda el máximo de concentración, el mismo valor hipertónico del líquido intersticial. El transporte por la rama ascendente se inicia en el segmento delgado al poseer las mismas características que el delgado descendente, pero al ser mayor la concentración ahora en la orina tubular que en el líquido intersticial comienza la salida del ClNa y la entrada de agua hacia y desde el líquido intersticial, por lo que se inicia un proceso de disminución del valor osmótico del líquido tubular para alcanzar su máxima expresión de hipoosmolaridad en el segmento grueso de la rama ascendente, por cuanto aquí se expulsa activamente ClNa al tiempo que es impermeable al agua. De esta forma la orina tubular que llega al TCD es francamente hipotónica exista o no necesidad de retener agua. La diferencia está en la acción de la hormona ADH en las células de los TCD y TC, según su ritmo de descarga para retener el volumen adecuado de agua. PAPEL DE LOS RIÑONES EN EL EQUILIBRIO ELECTROLÍTICO La presencia de aldosterona está determinada por la concentración de sodio en la sangre; si la cifra desciende por debajo de los valores normales, rápidamente se segrega la hormona en cuestión, lo contrario ocurrirá ante concentraciones elevadas de este elemento. Así, el sodio filtrado y que es reabsorbido en un 70 % en el tubo proximal, por ejemplo, de 140 mmol/L filtrados, son reabsorbidos en este segmento 98 mmol/L, quedando por reabsorber 42 mmol/L, siendo necesario la presencia de los mineralocorticoides. en especial la aldosterona para la reabsorción denominada facultativa. Por el contrario, ante una ingestión excesiva de cloruro de sodio, en donde este último sobrepase los 200 mmol/L en sangre, al ser reabsorbido de modo obligatorio el 70 % en el tubo proximal , la secreción de aldosterona se suspende, por lo que este elemento pasará por el tubo sin ser reabsorbido, excretándose el sobrante por la orina. En condiciones de normalidad en el organismo, el metabolismo del Na + se mantiene constante, es decir, existe un equilibrio entre su ganancia y pérdida, siempre y cuando no existan pérdidas cutáneas por excesiva sudoración 292 o gastrointestinales como en la diarrea. El Na+ se constituye en el principal catión del líquido extracelular. La principal vía de eliminación del Na+ es por el riñón, que interviene directamente en la regulación de su equilibrio; como quiera que este catión es el más importante del espacio extracelular el funcionamiento renal se halla directamente relacionado con el volumen del líquido extracelular. Diferentes mecanismos fisiológicos contribuyen a mantener constante el balance del Na + . Los principales estímulos para la retención o no del sodio se corresponden con sus niveles en sangre (sodemia) y en acción directa sobre el riñón, al modificarse el volumen arterial efectivo; la deshidratación o la hemorragia determinan una disminución del volumen arterial efectivo que provocan una mayor reabsorción tubular de Na+ , mientras que la perfusión de una solución salina condiciona un aumento del volumen arterial efectivo, determinando una disminución de la reabsorción tubular de Na+. La aldosterona, mineralocorticoide elaborado en la capa glomerular de la corteza adrenal, estimula la reabsorción facultativa de Na+ por las células de los TCD y TC; las causas primarias para la secreción de aldosterona son: hiposodemia, hiperpotasemia y disminución del riego sanguíneo a la glándula y como causas secundarias estímulos del sistema renina-angiotensina, por efecto de la ACTH y como respuesta a la liberación del Factor Natrurético hipotalámico y auricular. (Ver Fig. 6.8.). F i gu r a 6.8. Riñón y equilibrio electrolítico. 293 Las variaciones del volumen arterial efectivo que influyen en la eliminación urinaria de sodio son: 1. El flujo sanguíneo extrarrenal (mayor o menor grado de vasoconstricción), regul a la reabsorción tubular de so dio y agua, mediante las modi ficacione s que se presenta n en las fuerzas físicas que contro lan la fi ltración glomerul ar y el transporte tubular de agua y solutos en el túbulo proximal. Si existe disminución del flujo plasmático renal (FPR), se presenta vasoconstricción en la arteria efe rente que ma ntiene la p resión hidro stática e n el glomérulo, po r lo tanto la fil tración glomerular (FG) disminuye en menor proporción que el FPR. Este incremento de la fracción de filtración (FF) ocasiona una mayor concentración de las proteínas en el plasma que del glomérulo pasan a los capilares peritubulares. El incremento de la presión coloidosmótica en estos capilares determina una mayor reabsorción en el tubo contorneado proximal. Este fenómeno ha sido denominado “Balance glomérul o-tubular ” y consti tuye el p rimer factor. 2. La aldosterona, se constituye en el segundo factor. Cuando existe una disminución de la presión de perfusión renal, el aumento excesivo de sodio en la orina tubular es detectado por el aparato yuxtamedular o la hiperactividad del sistema simpático, que determinan un aumento de la secreción de renina y secundariamente de aldosterona, lo que estimula la reabsorción de sodio en los TCD y TC. 3. La hormona natrurética, que corresponde al tercer factor, determina una mayor eliminación de sodio por la orina, cuando existe un incremento del agua en los líquidos corporales, volumen extracelular. Para esta hormona se sugieren dos orígenes: en núcleos del hipotálamo posterior y en la aurícula derecha, Factor Natrurético Atrial (FNA), ante su distensión por aumento de la volemia de esta, su actividad se halla relacionada con la volemia arterial efectiva. También se ha descrito que aumenta la eliminación de sodio, en respuesta a los estímulos que distienden la aurícula derecha. El riñón es también el encargado de regular el metabolismo del potasio; prácticamente la totalidad de este ion filtrado es reabsorbido a nivel del túbulo proximal (70 %) y en el asa de Henle (20 al 30 % restante). Los TCD y TC desempeña un papel importante en regular las necesidades metabólicas del potasio; la cantidad de K+ eliminada por la orina se halla en relación directa con la cantidad ingerida. Además del nivel de ingestión de potasio en la alimentación y el liberado en el catabolismo celular, la eliminación por la orina se halla regulada por varios factores: 1) el nivel sérico de potasio, 2) la 294 secreción de aldosterona, 3) el equilibrio ácido-básico, 4) el volumen del flujo urinario y 5) la reabsorción facultativa de Na + en los TCD y TC. El potasio se constituye uno de los cationes más importantes del espacio intracelular desempeñando un importante papel en la contracción muscular, en la conducción de los impulsos nerviosos, en la acción enzimática y en la función de la membrana celular. La excitabilidad del miocardio y la conducción del ritmo cardíaco, se hallan estrechamente vinculados con la concentración de este catión en el líquido extracelular. El riñón no tiene la capacidad de balancear una ingestión baja de potasio con una excreción disminuida del mismo como sucede con el sodio. La ausencia de ingestión de potasio se manifiesta en pocos días con síntomas de hipotasemia; prácticamente todos los alimentos, a excepción de glúcidos y grasas, contienen cantidades apreciables de potasio. El potasio desempeña un papel importante en el control del volumen de los líquidos intracelulares, al tiempo que tiene la función de controlar la concentración del ion hidrógeno. Cuando el potasio sale de la célula, ingresa sodio; en relación con el hidrógeno establece una relación competitiva de manera que por cada tres iones de sodio que penetran saldrán dos de potasio y uno de hidrógeno. La urea constituye el producto final del metabolismo proteico. Se filtra por el glomérulo y se reabsorbe pasivamente por difusión a lo largo de los túbulos. La cantidad excretada en el humano, determinada sobre todo por el nivel de ingestión de proteínas, es de 10 g de urea nitrogenada. Debido a su abundancia como producto de deshecho, su alta solubilidad, y su baja toxicidad, la urea desempeña un papel importante en la conservación del agua. Como ya se señaló, la producción de urea es constante, resultando ser el metabolito más abundante en la economía del animal. Tiene la característica de que presenta un poder de difusión muy elevado, por lo que atraviesa todas las membranas celulares con relativa facilidad, exceptuando la barrera hematoencefálica. Por otra parte, no toda la urea filtrada es excretada por la or ina; este hecho obede ce a que e n un por ciento rel ativamente alto retrodifunde por el epitelio tubular y retorna de nuevo a la sangre para ser de nuevo filtrada. La excreción urinaria de la urea está condicionada a su concentración en la sangre, a la intensidad de filtración glomerular y flujo tubular y al grado de concentración de la orina en el tubo colector. Su papel en el sistema de concentración-dilución de la orina se debe a su efecto vaivén que obedece a que a nivel tubular nefronal se establece una oscilación por la s siguientes razones: la urea situada en el líquido intersticial difunde a las asas de Henle medulares e n especia l en la porción a scendente , la cual retorna al tubo distal, lugar donde no retrodifunde, por lo que a lcanza l os tubulo s colecto res en donde puede retrodi fundir nueva- 295 mente al líquido intersticial hasta que logre excretarse definitivamente por la orina. CONTROL DE LA OSMOLARIDAD La osmolaridad plasmática de los vertebrados superiores se mantiene constante, en condiciones normales, en valores promedios de 285mOsm/Lt; cuando los líquidos corporales conservan dicha osmolaridad se los considera isotónicos, calificándolos como hipotónicos o hipertónicos, si la concentración osmótica es inferior o superior a dichos valores. En un individuo normal la osmolaridad es mantenida dentro de límites bastante rígidos; esa constancia es asegurada por la sensación de sed o la necesidad de ingerir sal, que en el humano esta necesidad no se presenta, debido a que la ingestión de sodio cotidiana en las comidas supera los requerimientos, pero no así en los animales que sí se presenta. Además de la ingestión de agua y sodio se dispone de mecanismos especiales para el control de la osmolaridad, así por ejemplo la carencia de agua determina una concentración de los solutos que estimulan a los osmorreceptores, desencadenando la descarga de la hormona antidiurética (ADH), produciéndose una orina concentrada; la ausencia de ADH determinará una eliminación de grandes cantidades de orina diluida. Además de la ADH, la aldo sterona desempeña un papel i mportante en l a regul ación de la osmolaridad, así como el aparato yuxtaglomerular para regular el volumen. Los electro li tos son lo s r espo nsa ble s en el 98 % de l control de la osmolaridad, constituyendo el sodio el principal catión extracelular, por lo que se puede afirmar que su concentraci ón plasmática puede ser adoptada como índice de osmolaridad eficaz. También existen substancias no electrolíticas, que por su gran difusibilidad, como glucosa y compuestos nitrogenados no proteicos, son capaces de influenciar sobre la osmolaridad de los líquidos corporales. Aún en condiciones de extrema deshidratación se mantiene la producción de orina, escasa y sumamente concentrada, debido al efecto osmótico retenedor de agua de aquellas sustancias que se reabsorben poco (urea) o nada (creatinina) y que en consecuencia impiden que una pequeña cantidad de agua no sea reabsorbida; esta producción de orina se denomina ga sto o bl iga to r i o de o ri na que representa al menos el 1 % del volumen plasmático filtrado. El gasto obligatorio de orina es en realidad la cantidad mínima de agua como eliminación urinaria para desembarazar al organismo de los productos finales del metabolismo. 296 PAPE L DE LO S RIÑONES EN E L EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO En todos los animales pluricelulares en general y en los vertebrados superiores en particular, la vida solo es posible con la constancia de los indicadores del medio interno en donde uno de ellos, el equilibrio ácido-básico, responde al accionar rápido de los sistemas bufferantes o tamponantes presentes en la sangre, primera línea de defensa, y a funciones reguladoras de los sistemas respiratorio, segunda línea, y renal, tercera línea. Normalmente en el metabolismo celular se producen una serie de sustancias ácidas o alcalinas procedentes de la degradación de las biomoléculas: proteínas, nucleoprótidos, glúcidos y lípidos, todas estas sustancias, liberadas en un momento dado en el seno del organismo animal, tienen que ser neutralizadas bien por medios químicos (sangre) o por un mecanismo rápido eliminatorio como ocurre cuando el ácido es volátil, a través del sistema respiratorio, mediante el CO2 o bien cuando los ácidos no son volátiles que se combinan a diferentes sustancias que aseguran su expulsión al exterior a nivel de los riñones. Este sistema regulador que asegura la neutralización de las numerosas sustancias ácidas que invaden el medio interno y que se producen en el organismo, de origen endógeno o exógeno, constituyen uno de los elementos de mayor defensa para el mantenimiento normal de la vida en el mamífero. Se hace necesario pensar que el organismo debe disponer de sustancias químicas que le ofrezcan oportunamente bases suficientes capaces de neutralizar los ácidos con la consiguiente formación de sales, así como también que pueda disponer de radicales ácidos que neutralicen las bases que puedan liberarse en exceso: en una palabra, el organismo necesita de sustancias protectoras capaces de neutralizar ácidos o bases. Todas estas sustancias que sirven al organismo para proteger el mantenimiento del estado ácido-básico constituyen las llamadas sustancias buffer. Es necesario para expresar la reacción de un medio cualquiera referirse a su concentración de hidrogeniones libres, la cual nos dará la medida de su neutralidad. El pH constante de la sangre y por lo tanto de los líquidos corporales, se mantiene por la presencia en esta de cuatro importantes sistemas tamponantes: ácido carbónico-bicarbonato, fosfato monosódico-fosfato disódico, proteína-proteinato y hemoglobina-oxihemoglobina y la importantísima cooperación de los sistemas ácido carbónico-bicarbonato, a través del sistema respiratorio y de los sistemas ácido carbónico-bicarbonato, fosfato monosódico-fosfato disódico y cloruro de sodio-cloruro de amonio, mediante el 297 sistema renal. Si bien el riñón no actúa en forma inmediata cuando se ha instaurado un desequilibrio ácido-básico, su participación asegura la eliminación definitiva de la carga ácida o alcalina aportada. El riñón puede eliminar una orina con pH que oscila entre 4,3 y 8. Con el pH de 4,3 la orina tiene una concentración de hidrógeno unas 800 veces más que la sangre con un pH de 7,40; por otro lado en un pH de 8, la concentración de bicarbonato es elevada, pudiendo llegar a 250 mEq/Lt. Estos parecen ser los máximos gradientes de hidrógeno que pueden ser establecidos ente la sangre y la orina a través de las células tubulares. Los riñones al desempeñar una función primordial en la regulación del equilibrio hidromineral de los líquidos corporales lo hacen también en el mantenimiento del pH del organismo, gracias a la liberación de las sustancias ácida s no volátiles que no pueden controlarse a través del epi telio pulmo nar. Es po r eso que para el mantenimie nto de la homeostasis es necesaria la i ntegridad del riño nes. La cantidad de ácidos y bases e liminadas por la orina, así como su misma reacción, son extraordinariamente variables. La concentración del ion hidrógeno en la orina depende del tipo de di eta; en l os herbívoros, la alimentación vegetal y el pasto verde dan por r esultado una ori na alcal ina, mientras que la ingesti ón de pro teína anima l, carní voros, o la combinación pr oteína animal y gr anos con alta propo rción en proteína e n los omní voros, determinan una orina á cida. Bovino s, equinos y ovinos presentan una or ina con pH de 7 a 8. El cerdo, que es omnívoro, puede en ocasiones, de acuerdo al predominio del tipo de alimentación, mostrar una orina ácida o alcalina. La orina de los carnívoros, tales como perro y gato, es de reacción ligeramente ácida (pH entre 6 y 6,6). Aspectos comunes en el control del equilibrio ácido-básico por los riñones: a) Los riñones son activos en la acidosis y pasivos en la alcalosis. b) En los tres mecanismos, la reacción química de base ante la acidosis en las células tubulares es la unión del CO2 con el H2 O en presencia de la anhidrasa carbónica que forma un ácido débil, CO3 H2 , que rápidamente se desdobla en anión bicarbonato e hidrogeniones; los hidrogeniones se intercambian con protones de sodio de la orina tubular en la membrana luminal, por lo que el sodio se une al anión bicarbonato formando bicarbonato de sodio que difunde al líquido peritubular intersticial de las nefronas para difundir hacia el plasma de la sangre de los capilares peritubulares, es decir, se incrementa el nivel de reserva alcalina al tiempo que se secretan hidrogeniones. Los riñones regulan la concentración 298 del ion H+ , bien aumentando o disminuyendo la concentración del ion bicarbonato en los líquidos orgánicos o aumentando o disminuyendo la excreción de bases por la orina. c) Los sistemas contro ladores funcionan en forma escalonada , es de cir, ante la acidosis, el siste ma á cido carbónico -bica rbonato del tubo contorneado proxi mal es el primero en activar se, de no reso lver el pro blema, se acti va e l sistema fosfato monosó dico -fosfato disódico del tubo co ntorne ado distal, trabajando ambos sistema s a la vez y en caso que los dos señalados sean insuficientes, e ntonce s se activa el si stema clor ur o de so dio -clor ur o de amo ni o, ta mbién del tubo contorneado dista l como sistema emergente de urgencia, traba jando los tre s al uní sono. El si stema ácido car bó ni co -bica rbonato (TCP) desempeña el papel más importante debido a dos hechos: en primer lugar la concentración en el organismo de cada uno de esos componentes es muy importante y en segundo lugar, cada uno de los componentes se halla regulado en forma independiente, pero armoniosa, por órganos separados. La excreción renal controlada de ácidos, agrega en forma simultánea nuevo bicarbonato a la sangre. Por el contrario, la retención renal de ácidos, disminuye la concentración sanguínea de bicarbonato. La rea bsorción del bicarbo nato filtr ado, constituye el mecanismo renal más i mportante de regul ación del equilibrio ácido -básico. Si se tie ne en cuenta que en 24 hora s se fil tran apro ximadamente 5 000 mEq de bicarbonato y se eliminan solamente 1 a 2 mEq, el mecanismo de reabsorción, basado e n la secreción de iones de hidrógeno, en r ealidad no se trata de un proceso de reabsorción total, ya que los iones de bicarbonato del fluido tubul ar no atr aviesan la barrer a celular ; la enzi ma anhidrasa carbónica desempeña un papel importante en el mecanismo de “seudorreabsorción” a nivel de las células tubulares, acelerando la formación de ácido carbónico, a pa rtir del anhídrido carbóni co y el agua. El sodio que equilibra al anión bicarbonato difunde desde la luz tubular hacia el interior de la célula y de allí, en forma de bicarbonato de sodio pasa al líquido intersticial. El ion hidrógeno i ntracelul ar pasa a la luz tubular donde es captado por el bicarbonato, formando ácido carbónico. Como puede apreciarse el mecanismo no contempla la reabsorci ón del bicarbonato, sino l a síntesis de nuevas moléculas de bi carbonato en l as células tubulares, de ahí que se produzca una seudoabso rción. (Ver Fig. 6.9.). 299 F i gu r a 6.9. Sistema ácido carbónico-bicarbonato (TCP). Las células del epitelio del tubo contorneado proximal poseen la enzima anhidrasa carbónica, la cual solo actúa cuando el pH intracelular se hace francamente ácido, ya que a pH de 7,2 es inactiva; a pH 6,8 y en presencia de C02 y H2O produce la reacción ácido carbónico que rápidamente se disocia en HCO3 – e H+ ; el H+ formado es intercambiado por el Na+ del bicarbonato presente en la orina tubular y que procede del filtrado glomerular; el resultado de la reacción es la formación de una nueva fracción de bicarbonato que rápidamente es enviado al líquido intersticial y por último a la sangre vía vasos peritubulares; hay que destacar que cuando la reabsorción de bicarbonato es máxima conduce a una concentración máxima de cloro tubular, tal como se observa en la acidosis metabólica. La inactividad de la anhidrasa carbónica conlleva a la imposibilidad de ser reabsorbido el bicarbonato de sodio, por lo que el filtrado por el glomérulo aparecerá en la orina, dándole un carácter alcalino a esta. Los fosfatos en el plasma se encuentran en su mayor parte en el estado dibásico (Na2 HPO4 ). Una vez alcanzado el máximo de capacidad neutralizadora de la acidosis por el sistema del bicarbonato sódico en el tubo contorneado proximal, entra entonces en acción el si stema fo sfa to mo no só di co - 300 fo sfato di só di co (TCD), manteniéndose la secreción de hidrogeniones (H+) en el tubo contorneado distal gracias a la formación de H2 CO3 originado por la actividad de la anhidrasa carbónica, tal como se explicó anteriormente. Esta secreción de H+ se intercambia aquí con el Na+ procedente del fosfato disódico (Na2 HP04) presente en la orina tubular, dando lugar a la formación de fosfato monosódico (NaH2 P04 ) con el consiguiente aumento de la acidez de la orina y retención por parte de las células de un ion sodio que originará, por un mecanismo similar al que acontece en las células del TCP, bicarbonato de sodio, el cual pasará a la sangre. La excreción del fosfato ácido de sodio o fosfato monosódico produce una orina francamente ácida (pH de 5,4 a 6,0). (Ver Fig. 6.10.). F i gu r a 6.10. Sistema fosfato monosódico-fosfato disódico (TCD). El tercer mecanismo, el siste ma cl o ruro de so di o -clo r ur o de amo ni o o a moni o p oy e si s r e na l (TCD) para la eliminación de iones de hidrógeno y conservación de cationes, operado por las nefronas, es la producción de amoníaco (NH3 ) por las células del tubo contorneado distal conocida como función amoniopoyética renal que se constituye en una defensa de los riñones contra la acidosis, especialmente en carnívoros y omnívoros. Aproximadamente un 60 % del amoníaco eliminado por el epitelio tubular proviene de la desaminación de la glutamina, siendo esta por lo tanto, el mayor sustrato conocido para la producción de amonio renal. La glutaminasa re- 301 nal está localizada principalmente en las mitocondrias, aumentando su actividad en los estados de acidosis. La glutaminasa cataliza la desaminación de la glutamina, produciendo NH3 dentro de las células tubulares, que reacciona directamente con el H+ liberado del equilibrio ácido carbónico-bicarbonato, originado de la actividad de la anhidrasa carbónica, dando lugar a la formación de amoníaco. Constituye este mecanismo un proceso importante para la eliminación de H+ porque la mayor parte de los aniones del líquido tubular son cloruros, formándose el cloruro de amonio en la orina tubular. Como es conocido el ácido clorhídrico es un ácido muy fuerte y agresivo al tiempo que dificultaría el transporte de H+ hacia la orina y el pH caería considerablemente; sin embargo, cuando los H+ se unen al NH3 con la consiguiente formación del ion amonio (NH4 ) y su ulterior combinación con los cloruros, el pH no decrece dado que este compuesto es una sal neutra (cloruro de amonio). En los herbívoros, animales de orina alcalina, una gran proporción del NH3 empleado es este mecanismo se obtiene directamente de la sangre en donde el gradiente de difusión del NH3 es menor de célula a orina, que de célula a sangre, considerando diferencias de pH y flujo tubular lo que provoca que los niveles de glutaminasa renal sean muy bajos o no existan en los mamíferos con orinas francamente alcalinas. (Ver Fig. 6.11.). F i gu r a 6.11. Sistema cloruro de sodio-cloruro de amonio o amoniopoyesis renal(TCD). 302 En el papel controlador del equilibrio ácido-básico del sistema respiratorio, los diferentes procesos metabólicos que se producen en el interior de las células dan origen al CO2 que difunde hacia el líquido intersticial para alcanzar a la sangre, que es la responsable de su transporte hacia los pulmones, donde difunde en el interior de los alvéolos y finalmente es exhalado con la espiración. Independientemente que el CO2 es transportado por la sangre en forma física y química, le corresponde al sistema ácido carbónico-bicarbonato ser el principal, de manera que expulsar CO2 por los pulmones es una forma importante de reducir el nivel de H+ libres, por lo que se corrige la acidosis. Si aumenta la cantidad de CO2 formado, también aumenta su presión parcial en los líquidos extracelulares en general y en la sangre en particular, lo que estimula al centro respiratorio aumentando la frecuencia respiratoria, por lo que aumentará la cantidad de CO2 eliminado por la respiración, determinando una disminución de su concentración en el líquido extracelular. El sistema respiratorio desempeña un papel importante e inmediato con los sistemas tampón sanguíneos, para conseguir estabilizar el equilibrio ácido-base. CARACTERÍSTICAS FÍSICO-Q UÍMICAS DE LA ORINA La orina es un líquido claro y amarillo, que forma espuma cuando se agita. En condiciones de reposo se deposita un sedimento de moco que contiene una cantidad muy pequeña de nucleoproteínas derivadas del revestimiento epitelial de la vejiga y vías urinarias, así como células o restos celulares del sistema conductor. El color de la orina varía con su concentración; después de una sudoración intensa por trabajo o ejercicio, el volumen de agua excretada por los riñones es pequeña y por lo tanto la orina es concentrada y de color ámbar fuerte. Después de comidas copiosas la orina puede ser muy pálida y diluida; un resultado similar se observa debido al factor medio ambiente, al comparar la producción de orina en verano e invierno. La orina ordinaria tiene un olor aromático, pero varía ampliamente con el carácter del alimento. Muchas sustancias alimenticias dan olores característicos que pueden depender de alteraciones experimentadas por ellas en su metabolismo celular. En sentido general la orina de los herbívoros tiene olor aromático, mientras que en los carnívoros es acre picante. El peso específico de la orina es proporcional a su concentración; normalmente oscila entre 1,016 y 1,020 aunque puede ascender hasta 1,040 o descender a 1,002 según la conce ntración de solutos. La orina es un pro ducto de e xcreción donde, salvo a lgunas excepci ones, están pr ácticamente pr esentes todos los productos de desecho que resultan del metabolismo celular, así como del meta- 303 bolismo de las hormonas y medicamentos y todo lo que esté en exceso en los líquidos corporales. Es indudable que la composición y volumen de la orina es variable en dependencia de la actividad corporal, la calidad y naturaleza del alimento ingerido y la cantidad relativa de agua perdida por el proceso respiratorio, por los diferentes mecanismos termorreguladores que involucran a la piel y por las heces fecales. La orina excretada mediante el acto de la micción difiere en su composición físico-química entre las diversas especies animales e inclusive entre animales de la misma especie, de acuerdo al régimen alimentario, así como a la actividad desplegada en el día y la posibilidad de satisfacer lo s requerimiento s hídricos. Según la especie animal, existen variaciones notables en la orina de carnívoros, omnívoros y herbívoros. En los carnívoros, la orina es clara, sin sedimentos mucosos, de color amarillo que va desde el claro hasta el oscuro, pH ácido, gran riqueza en alantoína y olor característico, muy intenso en el gato; en el perro está presente el sulfuro de etilo. En los omnívoros también la orina es clara y sus características generales estarán en dependencia del predominio del régimen alimentario a que esté sometido el animal, por lo que predominar un régimen a base de proteína animal entonces será semejante a la de los carnívoros, mientras que si predomina un régimen vegetariano entonces será igual a la de los herbívoros. En los herbívoros, la orina del caballo es espumosa, a veces gelatinosa, por la abundante presencia de sustancias mucinosas producidas por las glándulas mucosas que tienen estos animales en la pelvis renal y en la primera porción del uréter. En los demás herbívoros es transparente, generalmente de color amarillo claro que se enturbia al cabo de algún tiempo por la precipitación de carbonato de calcio. En el humano es un líquido claro y amarillo, que forma espuma cuando se agita, de olor aromático, que varía con el carácter del alimento. AI analizar la orina se puede apreciar la presencia de componentes orgánicos e inorgánicos, los cuales oscilan con el régimen alimentario, actividad y ritmo nictemeral. Entre los principales componentes orgánicos enco ntramos urea, creatinina, alantoína, y en el humano y aves, ácido úrico y resto de otras sustancias. Del total del ni trógeno encontrado en la orina el 80 % o más aparece r epresenta do por la urea; su concentra ción es mayor en carnívoros y omnívoros y menos en herbívoros, como resultado del producto fi nal del metaboli smo de la s proteí nas. Cier tas bacterias co mo el Micrococcus ureae descomponen la urea en amoníaco y ácido carbónico, debié ndose al primero el olor de l as orinas descompuestas cuando se expone n al aire. Siendo la urea el principal componente nitrogenado de la orina, es el índice más importante del metabolismo proteico del organismo. 304 La mayor parte de la urea excretada deriva directamente de las proteínas de los alimentos como resultado de la desaminación de los aminoácidos y su cantidad será directamente proporcional a la de la proteína tomada como alimento; una menor proporción deriva de la descomposición de los tejidos del cuerpo, esta porción endógena puede experimentar considerable aumento en todas las condiciones que causan desintegración rápida de los tejidos como estados febriles, diabetes e hipertiroidismo. La creatinina es un componente normal de la orina de los mamíferos, con la característica de que su concentración resulta muy pequeña en los herbívoros, en los cuales se encuentra presente la creatinina sin transformar. En las aves solo se encuentra la creatina, no así su anhídrido, la creatinina. Cuando se excluye la carne de la dieta, la salida de creatinina es constante, lo que nos indica que su excreción no se ve influida por la ingestión o ausencia de prote ínas en l a dieta; en los estados fe briles o después de un ejer cicio muscular violento aumenta su excreción por la orina. El ácido úrico puede aparecer en la orina en sus dos formas: forma cetónica y forma enólica; es un producto del metabolismo de las bases pirimídicas que ve influida su excreción por el tipo de alimentación. Con una dieta rica en nucleoproteínas, su excreción aumenta. En los mamíferos, con excepción del humano, los monos antropoides y una raza especial de perros, los dálmatas, no se excreta en cantidad apreciable el ácido úrico, sino la alantoína que es un producto de oxidación del ácido úrico por acción en el hígado de la enzima uricasa. Las aves y reptiles eliminan gran cantidad de ácido úrico porque esta sustancia tiene en ellos el significado de ser un producto residual, ya que el nitrógeno proteico es transformado, para su excreción, en ácido úrico. Conjuntamente con el ácido úrico se excretan por la orina las bases púricas, adenina, guanina, xantina e hipoxantina que se escapan a la oxidación normal que opera en el hígado. La orina contiene otras combinaciones orgánicas que por su concentración tan pequeña y a veces inconstantes no tienen significación fisiológica, entre las que están el ácido quinurénico, presente en la orina de perros, ratas y conejos, que deriva del metabolismo del triptófano. Como productos resultantes del metabolismo de las grasas suelen aparecer en pequeñas proporciones cuerpos cetónicos, sobre todo en la orina del buey, representados por el ácido betahidroxibutírico y el ácido acetoacético. El ácido láctico producto de la glucólisis anaerobia del músculo se encuentra en la orina solo después de un intenso trabajo muscular, al igual que el ácido glucorónico conjugado con varias sustancias; a estos cuerpos, entre otros, debe la orina su poder rotatorio de la luz polarizada hacia la izquierda, acción levógira muy marcada en la orina de los herbívoros. También se han encontrado pentosas y pentosanas. En el perro no es raro encontrar combinaciones orgánicas con el azufre, tal como el 305 sulfuro de etilo y cuerpos relacionados con la cisteína y sus productos de putrefacción en el intestino grueso. Pequeñas cantidades de enzimas suelen encontrarse en la orina, debido a que son reabsorbidas en el intestino delgado (enzimas digestivas) y por la sangre son filtradas en pequeñísimas cantidades para ser excretadas por esta vía, por lo que se han encontrado amilasa, pepsina, tripsina, lipasa. etc. La presencia del ácido oxálico en la orina reconoce dos orígenes: el primero procedente de los alimentos ingeridos, especialmente los vegetales y el segundo de origen endógeno, producto principalmente de uno de los pasos metabólicos de la glicocola. En la orina puede encontrarse también, en muy pequeñas cantidades, el ácido oxalúrico que es una combinación del ácido oxálico con la urea; este ácido puede combinarse con el calcio y originar oxalato de calcio que provoca la presencia de sedimentos urinarios y hasta cálculos renales. Las vitaminas hidrosolubles se han encontrado igualmente pero solo cuando su ingreso supera las necesidades orgánicas. Igualmente se eliminan por la orina hormonas, especialmente y en grandes cantidades, sexuales y gonadotrópicas durante la gestación, cuyo diagnóstico precoz precisamente se fundamenta en su determinación en la orina, en especial de la mujer y de la yegua. En la orina del ternero se puede encontrar también fructosa y lactosa en los primeros días de nacido. La lactosuria también puede hallarse cuando las hembras lactantes, en especial las vacas, no son ordenadas eficazmente. La presencia de componentes no habituales o normales en la orina determina situaciones patológicas que reciben su nombre de acuerdo al componente; así tenemos, por ejemplo, en el caso de la proteína se denomina proteinuria, la presencia de sangre se llama hematuria y la de hemoglobina hemoglobinuria, la de pigmentos biliares se conoce como bilirrubinuria. Entre los constituyentes inorgánicos de la orina en los animales domésticos se encuentran, principalmente, los cloruros representados por el cloruro de potasio y de sodio y pequeñas cantidades de cloruro de amonio en el rumiante, no así en los carnívoros y omnívoros donde la cantidad excretada es superior. En los caballos la cantidad eliminada como promedio es de 4 a 23 gramos por litro de orina y en el bovino es de 10 a 35 gramos por litro. Los carbonatos siempre están presentes en las orinas alcalinas tales como la de los herbívoros, debido principalmente a su régimen alimentario. En los omnívoros sometidos a un régimen de alimentación eminentemente vegetariano, también estarán presentes los carbonatos. Un hallazgo constante lo constituye el carbonato de calcio, el cual es uno de los responsables de formar los sedimentos de la orina, en especial en los herbívoros, también se encuentra el bicarbonato de calcio. La orina recién emitida y sometida al 306 calentamiento o dejada reposar por unas horas forma un sedimento de carbonato de calcio con desprendimiento de ácido carbónico que se disocia en C02 y H2 0, provocando un enturbiamiento del líquido, En condiciones fisiológicas, este enturbiamiento no se presentará. Los fosfatos alcalinos están presentes en la orina, especialmente de carnívoros y omnívoros, los cuales originan sedimentos de fosfato-cálcico y amónico-magnésico, con sus características formas cristalinas. En cambio, en los herbívoros, los fosfatos no son abundantes, ya que estos son eliminados mayormente por el intestino, generalmente, en forma de fosfatos de calcio y magnesio. El azufre se encuentra en combinación orgánica, es el azufre neutro conjugado en forma de sulfoésteres. SISTEM A EXCRETOR RENAL Después de avanzar por el sistema tubular de la nefrona, incluyendo a los tubos colectores, mediante el efecto de vis a tergo, las presiones por detrás son superiores a las presiones por delante, como resultado del proceso de filtración, la orina alcanza los cálices renales hasta desembocar en la pelvis renal y de aquí, por los uréteres, se vierte a la vejiga. La vejiga, reservorio extensible que permite la acumulación de la orina, periódicamente se vacía y entonces su contenido es expulsado al exterior por la uretra, mediante el mecanismo de la micción. Formada por la reunión de los cálices, la pelvis renal es una dilatación en forma de tonel en el hilio de los ríñones, en donde se originan los uréteres. Los ur é te r e s, conductos musculares revestidos de epitelio de transición, presentan una túnica muscular de fibras lisas compuesta de tres capas, distribuidas en una circular media que se encuentra entre dos longitudinales, externa e interna. En el animal vivo cuando se ponen al descubierto los uréteres o por observación radiológica (radiografía seriada) se ven pasar ondas de contracción peristálticas a lo largo de su túnica muscular, desde la pelvis renal a la vejiga, que impulsan un volumen de orina por delante de ellas, estas ondas son más frecuentes cuando la producción de orina es más abundante; este proceso es controlado por la funcionalidad del músculo liso; en los uréteres parece que existen células marcapasos que hacen que las contracciones sean cíclicas; las presiones en los túbulos ureterales oscilan entre 25 y 100 mm de Hg. En la túnica muscular de los uréteres, en el lugar de paso a través de la pared vesical, los fascículos de miocitos gabros van solamente en dirección longitudinal, por lo que al contraerse dilatan el diámetro ureteral en el punto de desembocadura vesical, independientemente del estado de la musculatura lisa de la vejiga, con el objetivo de facilitar la 307 descarga del volumen de orina trasportado. Los uréteres penetran en la vejiga en su base o cerca de ella en los dos ángulos posteriores de la región denominada trígono vesical; la entrada es oblicua, de modo que se forma un orificio valvular, esfínter fisiológico, que impide eficazmente, durante el vaciamiento vesical por el mecanismo de la micción, el reflujo de orina de la vejiga hacia los uréteres. La acción del esfínter fisiológico se refuerza por la presencia de una papila en cada desembocadura ureteral que también evita el reflujo. La orina solo entra en la vejiga cuando hay ondas peristálticas. La inervación de los uréteres comprende fibras de los nervios esplácnicos por el plexo vesical y en su extremo inferior por los nervios hipogástricos. También existen células intramurales que conforman el llamado plexo intramural (células ganglionares) a todo lo largo de los uréteres. La estimulación de los nervios esplácnicos (parasimpáticos) produce aceleración en las contracciones de las porciones superiores de los uréteres, mientras que la estimulación de los nervios hipogástricos (simpáticos) produce contracción en el extremo interior de los uréteres. A pesar de esta rica inervación vegetativa, a la misma se le asigna un papel de poco valor sobre la motricidad uretral, dándoseles mayor importancia a los mecanismos intrínsecos o relación volumen de orina contenida/estimulación de las fibras lisas. No obstante lo expresado, se destaca a nivel de la pelvis renal y los uréteres una fuerte inervación sensitiva algiógena (dolor) que puede ser estimulada por varios factores como son la distensión intensa o la isquemia, causando entonces las crisis dolorosas de la litiasis uretral (cólicos nefríticos). Por las ondas de contracción progresivas y rítmicas de los uréteres, la orina pasa continuamente a la vejiga, de modo que la pelvis renal se mantiene vacía de líquido, cualquiera que sea la posición del animal. La ve ji ga urinaria es una bolsa músculo-membranosa extraordinariamente distensible situada en el suelo de la cavidad pelviana. En la vejiga urinaria se distinguen las regiones del vértice, cuerpo y cuello. La pared de la vejiga urinaria está compuesta por serosa, túnica muscular (músculo detrusor) y mucosa. La serosa recubre únicamente el vértice y el cuerpo de la vejiga urinaria, la túnica muscular, de músculo liso con fibras distribuidas en espiral, que dan lugar a una contracción coordinada forman el músculo detrusor, de triple capa y que esencialmente sirve para la expulsión de la orina, es muy importante para el tono de plenitud de la vejiga y la mucosa, La vejiga está tapizada por una mucosa plegada, ausente hacia el cuello de la vejiga, el llamado trígono vesical o triángulo de la vejiga, que se caracteriza por presentar un epitelio pavimentoso estratificado que impide la reabsorción de agua y de sustancias contenidas en la orina, de forma tal que en este reservorio esferoidal la orina producida a nivel renal no sufre ningún tipo de 308 variación. En la capa muscular se distinguen los siguientes estratos musculares: el externo de fibras longitudinales, el medio de fibras circulares y el inte rno de fibra s obli cuas y longitudinal es. La s fibr as que discurren oblicuamente forman en el cuello de la vejiga urinaria un músculo constrictor llamado músculo del esfínter vesical o esfínter interno (involuntario) que sirve para el control de la retención de orina en la vejiga De la desembocadura de los uréteres hacia el fondo vesical la mucosa se engruesa y se prolonga por unos pliegues que generalmente son dobles, excepto en el perro. La vejiga presenta, desde el punto de vista nervioso, un control intrínseco y uno extrínseco. La inervación intrínseca se corresponde con el plexo intramural o intraparietal, localizado en las inmediaciones de la desembocadura de los uréteres, relacionado con la plasticidad vesical para relajar al músculo detrusor, adaptando su nivel de distensión al volumen de orina, impidiendo que aumente la presión, por lo que evi ta que se desencadene el mecanismo de la micción en forma prematura, al permitir cumplir con su función de almacenamiento; este plexo está subordinado a la inervación extrínseca. La inervación extrínseca es de tipo vegetativa doble, es decir, recibe fibras simpáticas procedentes de la médula lumbar (segmentos 1-4 en perros y gatos, 2-4 en caballos y humanos) que penetran en los ganglios simpáticos correspondientes y de ahí se dirigen las fibras de los ne rvios mesentéricos al gangli o mesenté rico posterior, de donde sale el nervio hipogá strico que inerva el esfínter interno y músculo detrusor y reci be fibras parasimpáticas de l nervio pélvico con ubica ción en los segmentos sacros 2-4, existiendo fibras que establecen sinapsis en el plexo vesical y otras con un trayecto directo, inervando al detrusor y al esfínter interno. En el segmento sacro I y II se localizan las raíces dorsal y ventral del nervio pudendo, nervio espinal del SNC, que inerva al esfínter fisiológico externo constituido por la musculatura esquelética del área para el control voluntario de la emisión de orina. La estimulación moderada de la inervación hipogástrica provoca atonía vesical, acompañada de hipertonicidad del esfínter interno con retención de orina, en cambio, la estimulación de los nervios pélvicos produce el efecto opuesto, es decir, contracciones del músculo detrusor con relajación del esfínter interno, por lo que su estimulación despierta la sensación de orinar. La pared de la ur etr a está rodeada de fibras musculares circulares que por su contracción tónica tienden a impedir la salida de orina a lo largo del conducto; este músculo uretral está reforzado por el denominado esfínter voluntario de tipo fisiológico, por cuanto se corresponde con la musculatura esquelética de la región, como la perianal y la pelviana que, al contraerse de forma consciente, establecen un anillo alrededor de la segunda porción de la uretra, impidiendo la emisión de la orina; este “esfínter externo” se 309 extiende en el hombre a partir de la próstata mediante el músculo bulbocavernoso que refuerza la capacidad para controlar la emisión de orina. Por consiguiente, la vejiga está provista de una poderosa pared muscular cuya contracción causará su evacuación y dos tipos de esfínteres: uno involuntario, el esfínter del trígono y el otro voluntario, no físico, sí fisiológico, que es el esfínter muscular estriado de la musculatura del área. MECANISMO DE LA M ICCIÓN La micción es un acto complejo de tipo comportamental en el que intervienen una serie de reflejos destinados, por una parte, a desencadenar su realización y, por otra a asegurar su terminación. El acto fisiológico de la micción tiene como finalidad la de producir la expulsión del volumen de orina contenida en la vejiga hacia el exterior, a través de la uretra. La micción propiamente dicha está sometida al control cortical en el humano (facilitación o inhibición voluntaria por educación social) y en algunas especies de animales domésticos que conviven con nosotros como son perro y gato (facilitación o inhibición cortical por causa condicionada). En circunstancias normales el esfínter del cuello de la vejiga se encuentra en estado de contracción tónica y ofrece una resistencia a la evacuación de este órgano, que puede variar según su grado de contracción. Comparativamente se requiere una presión, considerablemente mayor, en la vejiga, para vencer la resistencia de los esfínteres activos en el animal vivo, que cuando se fuerza el vaciamiento en el animal muerto. El cistometrograma o registro de los cambios de la presión intravesical, explica cómo se produce el llenado y vaciamiento de la vejiga. La vejiga no es una simple bolsa elástica en el interior de la cual el relleno produce un aumento de la presión. La relación presión-volumen no es lineal, existiendo largos períodos de tiempo en que el llenado de la vejiga por la orina se realiza a presión constante por respuesta de relajación del músculo detrusor. Después de un vaciamiento vesical mediante el mecanismo de la micción y con la llegada de los primeros mililitros de orina de la próxima micción, la presión intravesical aumenta en una forma relativamente fuerte (rama I), para rápidamente, en función de la especie animal, la vejiga comienza a distenderse o relajarse, debido a su gran plasticidad, lo que permite que pueda continuar almacenando orina sin que la presión intravesical aumente (rama II) y así se mantendrá hasta que alcance el volumen tope o volumen umbral que producirá, en su momento el desencadenamiento del mecanismo de la micción (rama III). Este efecto plástico de la vejiga asegura que el proceso de excreción urinaria, a pesar de ser continuo por sus órganos productores, los ríñones, no sea molesto, por cuanto aunque la vejiga se esté 310 llenando no se recibirá ninguna señal vesical hasta que se complete el volumen requerido de estímulo. Lo antes expresado permite afirmar que la presión del interior de la vejiga no es directamente proporcional al volumen que almacena. (Ver Fig. 6.12.). F igu ra 6.12. Cistometrograma. La vejiga vacía, según llega la orina procedente de los uréteres, va paulatinamente aumentando su presión sin manifestar ningún tipo de contracción por parte del músculo detrusor, pero una vez que alcanza un umbral de presión intravesical que varia según la especie animal, por ejemplo 10 cm de agua en el perro y 15 cm en el humano, se inician contarcciones débiles y de corta duración (de 5 a 15 segundos en el hombre; de 20 a 30 segundos en el gato y de 30 a 60 segundos en el perro). A medida que continúa llegando más orina la distensión de la vejiga es mayor, lo cual aumenta no tan solo la intensidad sino la duración de las contracciones hasta que, al alcanzar un valor de 250 a 400 mL en el humano, 500 a 550 mL en el perro de gran talla y 4 L en el caballo, las contracciones son 425 veces más intensas y frecuentes, lo que determina que la presión vesical supere el grado de tonicidad del esfínter interno, determinando la relajación y apertura de este, despertándose la necesidad imperiosa de orinar, es el llamado reflejo de la micción. Llegado este momento, las personas y los animales enseñados, pueden reprimir o satisfacer el acto de orinar. El músculo detrusor es muy plástico y se puede adaptar a diferentes volúmenes de orina, el mismo detrusor tiene receptores de tipo muscarínico, 311 de tipo -adrenérgicos. En el esfínter interno hay receptores -adrenérgicos; los receptores de tensión cuando detectan estiramiento pasan la información a través del nervio hipogástrico a la médula espinal (L1 -L4 ) y mediante las vías simpáticas se activan los receptores -adrenérgicos que relajan el músculo detrusor, si se activan los receptores -adrenérgicos que están presentes en el esfínter interno, mediante contracción del mismo se relaja el músculo detrusor. Cuando los receptores de tensión detectan un estiramiento importante, envían esta información a la médula espinal (S2-S4 ), que va mediante los nervios pélvicos y activan las vías parasimpáticas que segregan acetilcolina que actúa sobre los receptores muscarínicos y contraen el músculo detrusor, entonces también se relaja el esfínter interno, este mecanismo desencadena la micción espinal. Existen influencias del SNC sobre los centros espinales que controlan la micción, la cual es un reflejo espinal, pero este control del SNC permite que haya información ascendente y descendente sobre el SNC, lo que justifica que un animal pueda posponer la micción y permite que se interrumpa esta en situaciones de peligro o que se inicie la misma aunque la vejiga no esté llena. (Fig. 6.13.). F i gu r a 6.13. Mecanismo de la micción. 312 El acto fisiológico del mecanismo de la micción se inicia con el cese de la plasticidad vesical (rama II del cistometrograma), por lo que a partir de ese volumen de aceptación de orina, a medida que se van adicionando volúmenes conducidos por los uréteres comienza a aumentar la presión intravesical (rama III del cistometrogr ama), al estimul arse los mecanorr eceptores vegetativos (nervio pélvico) y somáticos (nervio pudendo), por lo que se desencadena el mecanismo de la micción. Por la vía del nervio pélvico se establece una respuesta parasimpática de carácter facilitador a nivel del centro de la micción espinal cuyas consecuencias son la estimulación de las contracciones del detrusor y el relajamiento del esfínter interno, al tiempo que por la vía del nervio pudendo se establece relación informadora al sistema nervioso central, por lo que mediante los fascículos de Goll y Burdach y los espinotalámicos asciende hacia la formación reticular, activándola para estimular la vigilia y hacia la corteza cerebral para hacer consciente el deseo de miccionar (destello de la micción). Una vez percibido conscientemente el deseo de la micción, herbívoros y omnívoros, en general, adoptan postura y facilitan el acto, ya que son animales de excreción difusa, pero carnívoros, como animales de excreción localizada y humanos, toman decisiones que pueden postergar este acto al decidir si lo efectúan o no. En cualquiera de los casos, deben ejecutar acciones de conducta, dirigiéndose hacia el área adecuada para definir si efectuan o posponen en caso de ser negativa la respuesta, por lo que por un tiempo breve en la primera o un tiempo prolongado en la segunda, impulsos excitadores por la vía corticoespinal alcanzarán las raíces motoras del nervio pudendo a nivel sacro, para estimular la contracción de los músculos esqueléticos que conforman el esfínter externo, los cuales al contaerse impiden la emsión de la orina. En un inicio, la retención puede coincidir con la relajación momentánea del músculo detrusor y la disminución de la presión interna vesical, cesando momentáneamente la sensación de la micción. La llegada de más orina a la vejiga desencadena de nuevo contracciones vesicales cada vez más enérgicas, al aumentar en amplitud y frecuencia, transmitiéndose a la corteza cerebral a través del sistema pudendo-fascículos medulares, la sensación imperiosa de orinar, convirtiéndose ya de hecho en sensaciones de un carácter doloroso especial, lo cual resulta muy molesto. Si en esta etapa de una repleción máxima vesical se reprime por voluntad en el humano o por reflejo condicionado en perros y gatos, la vejiga cae en éxtasis por atonía y en su momento será necesario la entrada en acción de la prensa abdominal, pujos, para su evacuación. El éxtasis vesical por retención voluntaria de la orina repercute negativamente sobre el funcionamiento renal, producien- 313 do una insuficiencia renal aguda, por esa razón no se debe posponer por tiempo prolongado la micción. Ahora bien, cuando las contracciones del músculo detrusor y el desplazamiento de la orina hacia el esfínter interno nos anuncian el deseo de orinar, de ejecutarse la conducta de localización del área adecuada y la toma de postura, el acto se realiza fácilmente al relajarse el esfínter externo y la orina fluir por la uretra auxiliada por las contracciones del músculo vesical, como resultado de la excitación del nervio pélvico y del reflejo de retroalimentación positivo uretro-vesical, dado por la distensión de la uretra al paso de la orina que estimula la contracción del detrusor, de ahí que sea tan difícil interrumpir el acto una vez iniciado; en todo momento, en mayor o menor grado, nos auxiliamos por la contracción de la prensa abdominal. Si en la etapa de repleción máxima de la vejiga acompañada de éxtasis por atonía se quiere realizar la micción, esta se hace molesta, dolorosa, lenta, necesitándose emplear fuertemente la contracción de la prensa abdominal para expulsar la orina. La frecuencia de las micciones varía en función de factores como volumen de agua ingerida (equilibrio hídrico), temperatura ambiente, edad, actividad sexual, los animales jóvenes y las hembras en celo orinan con frecuencia, el esfuerzo físico continuado (en el caballo y el buey se disminuye y retarda considerablemente la emisión de orina), la ingestión de cerveza en el hombre (aumenta la micción por producción de orina e irritación de la mucosa vesical), etc. Para la producción de la micción refleja es necesario que se conserven siempre las conexiones entre los centros sacro y lumbar; cuando una lesión medular separa ambos centros se observa una retención urinaria absoluta y la vejiga se vacía solamente por rebosamiento, es decir, gota a gota. Si analizamos particularmente la destrucción local de cada parte del centro de la micción medular, vemos que la destrucción del segmento lumbar produce incontinencia, mientras que la destrucción del segmento sacro origina retención absoluta de la orina. Realizando la sección de todos estos nervios antes señalados, la micción sigue efectuándose. Así, en el mono parapléjico, por sección o destrucción de los segmentos medulares dorso-lumbares, la micción sigue efectuándose, siendo necesario solo la estimulación del per iné para que la veji ga se vacíe; por ta nto, no ha y incontinenci a de orina . Un resumen ge neral de la fo rma en que se transporta la orina por todo el sistema excretor muestra que a todo lo largo del sistema tubular de la nefrona, incluyendo los tubos colectores y el sistema de cálices menores, e l transpo rte se efectúa 314 mediante el fenómeno de la vis a tergo. Desde los cálices menores hasta la pelvis renal, mediante la combinación vis a tergo y ondas peristálticas, a través de los uréteres hacia la vejiga por ondas peristálticas, y de la vejiga al exterior, a través de la uretra, mediante el mecanismo de la micción, por las contracciones del músculo detrusor que forma la pared de la vejiga y la relajación de sus esfínteres. Capítulo 7 FISIOLOGÍA DE LA PIEL INTRODUCCIÓN La piel, tegumento externo del organismo animal que conforma la superficie del cuerpo que establece relación directa con el medio ambiente, está constituida por tres estratos o capas, al tiempo que presenta un conjunto de estructuras anexas como glándulas sudoríparas y sebáceas, diferentes formas de cubrimiento corporal, según la especie animal (pelos, lana, plumas) y partes queratinizadas (uñas, cascos, pezuñas, etc.). Las funciones de la piel son: 1. Ór ga no p r ote ctor : Es un órgano protector contra estímulos mecánicos, físicos y químicos del medio ambiente que pueden conceptuarse como agresores de la integridad del cuerpo animal, es por ello que su conformación histológica depende, en primera instancia, de las presiones que actúen sobre ella, por lo que aumenta su espesor en aquellos puntos que se encuentran sometidos regularmente a compresiones mecánicas (pezuñas, cascos, almohadillas plantares y pulpejos). En el humano, el trabajo físico fuerte determina la creación de callos o engrosamiento cutáneo de la piel en dedos y palma de las manos, situación también observable en la planta de los pies cuando es costumbre caminar descalzo o como respuesta a estímulos mecánicos de roce de los zapatos. La piel proporciona también protección contra radiaciones, principalmente solares, de diferentes longitudes de ondas, de ahí que en su estrato superficial o epidermis, en muchas especies de animales, se formen pigmentos (gránulos de melanina) que impiden la penetración de las radiaciones a los tejidos profundos, tal como se observa en la piel del oso polar que, como adaptación a la fuerte intensidad luminosa por acción directa de los rayos solares e indirecta por ser reflejados por el hielo o la nieve, presenta pelaje blanco (refractario) con piel negra (protectora). Por su profundidad, compactación celular y constitución histológica poliestratificada, la piel es relativamente impermeable a microorganismos y a muchas sustancias venenosas y nocivas al cuerpo animal. 316 2. Ór ga no se nso r i al : En la piel se localizan los receptores del sentido del tacto. El tegumento cutáneo presenta una rica inervación iniciada en una multitud de receptores clasificados en las tres modalidades básicas del tacto: tacto propiamente dicho, térmicos y dolorosos o algiógenos. La distribución y nivel de concentración de los receptores depende de la especie animal y del área corporal; en el hombre, la concentración de receptores para el tacto propiamente dicho llega a alcanzar valores del orden de los 300 puntos sensitivos por cm2 en la cabeza y las manos, principalmente en la yema de los dedos y en especial en los dedos índice y del medio, mientras que los receptores térmicos presentan una distribución más dispersa. Los impulsos nerviosos resultantes de la acción de los diferentes estímulos ambientales en contacto con los receptores cutáneos específicos, son conducidos por vías específicas hacia los diferentes niveles del sistema nervioso produciendo respuestas de tipo medular, encefálica baja y encefálica alta como reacción contra agentes exteriores perjudiciales. 3. Órgano de de pósito de sa ngre : La irrigación sanguínea de la piel se constituye en un sistema muy particular, por cuanto en general el número de venas casi duplica al número de arterias debido a ajustes evolutivos ante la temperatura ambiente. Los plexos subpapilares de la piel (corión) y la dilatación de los vasos sanguíneos, principalmente de las venas, producen un amortiguamiento en la circulación de la sangre o éxtasis sanguíneo que retienen un volumen de sangre. La inervación simpática de los vasos arteriales de la dermis controla el calibre de los vasos sanguíneos, por lo que regula el suministro de sangre hacia los tejidos cutáneos de manera que la vasoconstricción reduce el flujo sanguíneo, mientras que la vasodilatación lo incrementa; en caso de necesidad por urgencia como son el estado de shock, hemorragia, ejercicio intenso prolongado o reacción de alarma física, la respuesta general adaptativa determina una estimulación simpática general que repercute sobre el calibre de los vasos, produciendo una respuesta vasoconstrictora que incorpora a la circulación de urgencia volúmenes de hasta un décimo del volumen total de sangre corporal. Se calcula que en la piel puede depositarse hasta un 10-15 % del volumen de sangre total. La pérdida de extensas áreas de piel como ocurre en caso de quemaduras o heridas superficiales amplias, producen una gran pérdida de líquido que se incrementa con la intensa vasodilatación, debido a una inhibición simpática, de ahí que la terapia ante quemaduras recomienda el alojamiento del paciente en local con temperaturas frías con el objetivo de estimular una vasoconstricción periférica que reduzca la pérdida de líquido por o en el área desprovista de piel. (Ver Fig. 7.1.). 317 F i gu r a 7.1. Papeles fisiológicos de lapiel. 4. Ór ga no de e xcre ci ón- abso rció n: Según la especie animal, la presencia en la piel de glándulas sudoríparas y sebáceas, cuyas secreciones son vertidas por los conductos glandulares al exterior, confieren a esta un papel excretor. Los productos más importantes secretados por la piel son sudor, sustancias sebáceas y sustancias olorosas, así como vapor de agua que se constituye en una forma importante de perder calor en forma insensible cuando la humedad relativa ambiental es baja, además se eliminan sales, pri ncipalmente cl orur os, á cido láctico y producto s del meta boli smo nitrogenado. La pérdida de agua por la piel se constituye en un mecanismo termorregulador no asociado al mantenimiento del equilibrio hídrico y sí a las condiciones térmicas de la relación animal-ambiente; en el humano, en condiciones térmicas de confort, se calcula que en 24 horas pueden perderse hasta 500 mL de agua, lo que constituye el 1 % del volumen hídrico corporal. La cesión de vapor de agua a través de la piel, pérdida termorreguladora insensible, depende por lo tanto, de la relación temperatura-humedad del aire, así como del grado de hidratación que presente el animal. Al aumentar la temperatura ambiente, se acentúa la pérdida de humedad por la piel y simultáneamente los animales ingieren menos alimentos, pero toman más agua como respuesta al estrés térmico. El valor de la pérdida de agua por la piel en forma insensible (vapor de agua), o sensible (sudor), depende, en 318 primera instancia de la temperatura corporal del animal y del índice THRV ambiental en donde T es temperatura, H humedad relativa, R nivel de radiación solar y V velocidad del viento, ya que no es lo mismo una temperatura ambiental elevada con exposición a los rayos solares en un día sin viento que la sensación de frescura que percibimos en estas mismas condiciones pero con brisas o vientos, así como con el nivel de humedad relativa ambiental en donde a mayor humedad mayor sudoración, mientras que a menor humedad ambiental mayor evaporación. El sebo cutáneo, producto de naturaleza grasosa, secretado por las glándulas sebáceas, protege a la piel contra la penetración de la humedad al tiempo que le co munica suavidad y textura; este efecto prote ctor alcanza particular importancia en el feto en donde se constituye en el principal elemento componente de la capa que lo recubre (vérnix caseosa) impermeabiliz ándolo e impidie ndo un posible e ncharcamiento co rporal por la penetración del líquido amniótico, debido a la diferencia del gradiente osmótico entre ambos medios. La capacidad de absorción de la piel intacta es casi nula. Con el interés de probar la influencia que se alega a los baños que contienen sustancias medicinales en solución se han practicado muchos experimentos, puede considerarse como establecido que la piel íntegra es impermeable para las soluciones acuosas de sales u otras sustancias. Sin embargo, el cierto nivel de absorción cutánea depende de la naturaleza del producto vehiculizador al demostrarse que los petrolatos, sustancias grasosas, apenas se absorben, mientras que excipientes hidrosolubles para pomadas muestran una mayor absorción. La absorción se produce fundamentalmente a través de los folículos pilosos, no obstante, la pérdida en la integridad de la piel como ocurre en caso de heridas, con separación o pérdida de capa córnea de la epidermis, permite el paso de sustancias, que será mucho más rápida mientras más profunda sea la herida para el contacto directo del corion, con su riqueza en vasos sanguíneos, en plena disposición de realizar la absorción correspondiente. 5. Pa pel ter mo rr e gul a dor : La piel desempeña un importante papel en el sistema de la termorregulación corporal al constituirse en el área de percepción de la temperatura ambiental por la presencia de los receptores térmicos y en una importante área de control para el intercambio de calor con el medio. La condición de los animales homeotermos, a la que pertenecen los vertebrados superiores, es el mantenimiento de una temperatura corporal estable independientemente a la temperatura del medio, por lo que la vida de estos depende de un metabolismo generador de calor; como 319 consecuencia de lo señalado, generalmente, la temperatura corporal de estas especies animales es superior a la del medio, por lo que mantienen una continua pérdida de calor por la piel que además, por su relativa lejanía de los centros del cuerpo responsables de la producción de la temperatura del núcleo, determina que la piel sea la zona del cuerpo con menor temperatura corporal (temperatura de superficie). En los mamíferos, con temperatura corporal promedio oscilante entre 36-40 oC, la temperatura cutánea oscila entre 30-36 oC en dependencia de la región, espesor, irrigación sanguínea, temperatura y humedad ambiental, velocidad del viento, etc. En la dermis de la piel se localizan los receptores térmicos (frío y calor) responsables de transformar los estímulos térmicos en impulsos nerviosos hacia los centros de respuesta termorreguladora (médula espinal, hipotálamo y corteza cerebral) lo que permite el conocimiento de la temperatura ambiente generando la respuesta térmica adecuada. En el tejido conjuntivo subcutáneo o hipodermis se depositan en especial grasas neutras que determinan, en especies de clima frío, un importante aislamiento térmico, de ahí su papel protector contra el frío, mientras en clima caliente es un impedimento para la disipación del calor como ocurre con particular intensidad en los animales de ceba en general y en el cerdo en particular. En los homeotermos, la presencia de pelos o plumas disminuyen las pérdidas de calor y su efecto termorregulador aislante queda demostrado por la piloerección en los mamíferos o espongeo de las plumas en las aves como respuesta al frío. Si tomamos en consideración que alrededor del 80 % de todas las pérdidas de calor del cuerpo suceden a través de la superficie cutánea, podemos tener una idea clara de que, en casos de trastornos en la termolisis cutánea, puede producirse el sobrecalentamiento del organismo (hipertermia o fiebre). 6. Papel r el acio nado co n el cre cimie nto so má ti co : La piel desarrolla un importante papel en el sistema de crecimiento o desarrollo corporal somático del cuerpo animal, al constituirse en el área de almacenamiento y activación primaria de la vitamina D hormona. La vitamina D que ingresa al organismo en forma de D2 o D3 según la fuente de ingreso, por circulación sanguínea alcanza la piel donde se almacena en forma de calciferol o precursor vitamínico hormonal para por acción de los rayos ultravioletas del sol transformarse en colecalciferol que al alcanzar de nuevo la circulación sistémica corporal, aún en forma inactiva, pasará primero al hígado y finalmente a los riñones, en donde por efecto de la parathormoa (PTH) se convertirá en la vitamina D hormona (1,25,dihidroxicolecalciferol), desarrollando su función a nivel de la mucosa intestinal 2+ , evitando el raquitismo del animal, al estimular la absorción facultativa del Ca. 320 RECUERDO HISTOLÓGICO El área cutánea total depende de la especie animal calculándose, por ejemplo, que en personas adultas puede alcanzar hasta los 2 m2 ; en ciertos territorios cutáneos, dependiendo de la especie animal, se desarrollan formaciones apendiculares especiales como pelos o plumas, uñas, cuernos, cascos o pezuñas, así como numerosas, escasas o ausencia de glándulas sudoríparas y sebáceas. El grosor de la piel es variable, en general es más gruesa en la superficie dorsal del cuerpo y en las caras laterales de las extremidades, más delgada en la cara ventral del cuerpo y caras mediales de las extremidades, existiendo diferencias en las zonas relacionadas con el sexo, la raza y la especie. La media de las zonas más delgadas oscila entre los 0,4 mm en el gato hasta los 2,4 mm en el bovino, mientras que en las zonas gruesas este valor comprende desde los 1,9 mm en el gato hasta los 10,7 mm en el caballo semental. En la piel se distinguen tres estratos: epidermis, parte epitelial o estrato de super ficie, der mis, parte conjuntiva o estra to interme dio profundo, e hipodermis o tejido celular subcutáneo. (Ver Fig. 7.2.). F igu ra 7.2. Estratoscutáneos. La e p i der mi s o estrato más superficial de la piel está formada por epitelio poliestratificado que se cornifica, es más gruesa en las áreas del cuerpo con mayor irritación mecánica como ocurre en el humano en lo relativo a la 321 palma de las manos y planta de los pies. Consta de cinco estratos principales: germinativo, espinoso, granuloso, lúcido y córneo. Estr a to ger mi na ti vo : Es el estrato más profundo de la epidermis. Se ubica directamente sobre la membrana basal que delimita el epitelio de la dermis; está constituido por una sola capa de células cilíndricas, epidermocitos, que constantemente se están multiplicando por mitosis regulada por patrones de ritmos biológicos con el objetivo de reponer las células que se pierden en las capas epidérmicas más externas; se señala que en el humano la regeneración fisiológica de la epidermis determina la renovación de la misma, según la parte del cuerpo, cada 10-30 días; los epidermocitos se unen entre sí y con las células del estrato espinoso mediante los desmosomas y mediante los semidesmosomas con la membrana basal. En este estrato se ubican los melanocitos o células pigmentadas que comunican el color a la pi el, cara cter izándose po r estar aloj ados li bremente al care cer de desmosomas. La pigmentación cutánea en los mamíferos no es idéntica en su color a la presentada por los pelos, así vemos que muchos animales muestran pelaje blanco (caballos y perros blancos, oso polar, ciertas cabras montañeces, etc.,) en unión con una epidermis pigmentada de negro. Estr ato e spi noso : Este estrato se compone de numerosas capas de células poliédricas y ocupa todas las depresiones que quedan entre las papilas de la lámina basal. El citoplasma de las células espinosas emite fibrillas que pasan de unas células a otras por puentes intercelulares que confieren a la piel resistencia y cohesión a presiones de agentes externos. En este estrato se observan las llamadas células blancas o de Langerhans que no forman desmosomas y se caracterizan por poseer un citoplasma rico en lisosomas u organelos citoplasmáticos digestivos con potente actividad enzimática, proteolítica y lipolítica, así como gránulos de melanina atrapados de los procesos de los melanocitos; las células de Langerghans se consideran macrófagos epidérmicos (monocitos) que migran del mesénquima a la epidermis, constituyéndose en barrera inmunológica innata o hereditaria ante la posible penetración de microorganismos. Estr a to gr a nul o so : Consta generalmente de 3-4 capas de células relativamente planas, aunque su número depende del grosor de la capa córnea ya que si esta es muy gruesa, el estrato granuloso puede constar de más capas. Las células de este estrato se caracterizan por poseer núcleo poco coloreable, pobre en cromatina, y citoplasma con abundantes pequeñas granulaciones de queratohialina, que se consideran provienen del núcleo en vías de destrucción; en este estrato es donde comienzan los procesos de queratinización celular, al corresponderse con el estadio inicial de formación de la sustancia córnea, la queratina. 322 Estr ato l úci do: Consta de varias capas de células planas que, a causa de su muerte, los núcleos dejan de teñirse y su citoplasma está impregnado, en forma difusa, de una sustancia proteica, la eleidina que no se tiñe con colorantes, pero que refracta bien la luz, de ahí que los límites y la estructura de estas células sean invisibles. Estas capas celulares constituyen los períodos intermedios en la transformación de las células en las escamas córneas que forman el estrato superficial cutáneo, es decir, el estrato córneo. Se supone que la eleidina se forma de las proteínas de las tonofibrillas y la queratohialina mediante la oxidación de sus grupos sulfídrilicos; la eleidina es considerada como una sustancia precursora de la queratina. Estr a to có r neo : Este estrato está constituido por muchas capas de células cornificadas o células muertas, carentes de núcleo y citoplasma con abundante queratina y ampollas de aire; estas células también se denominan escamas córneas. Es una capa resistente, impermeable y según las presiones o irritación mecánica que soporte puede reforzar su constitución en estratos, originando capas gruesas tales como las almohadillas plantares o también formaciones denominadas callos. La queratina es una proteína con azufre, hasta el 5 %, que se caracteriza por ser muy estable ante diferentes agentes químicos como ácidos, álcalis, etc. La importancia del estrato córneo radica en el hecho de que posee una gran elasticidad que le comunica a la piel su propiedad de flexibilidad, al tiempo que es un estrato mal conductor de calor. El límite entre la epidermis y la dermis no es de ordinario regularmente plano, sino que forma elevaciones desiguales, debido a que la de r mi s presenta habitualmente elevaciones cónicas, las papilas, sobre las cuales se dispone la epidermis. El grosor de la dermis depende de la zona del cuerpo; en el humano por ejemplo, alcanza su mayor profundidad en espalda, hombros y caderas. En el corion de la dermis se pueden distinguir dos capas: capa papilar, en posición más superficial y capa reticular, en posición más profunda. La capa papilar o superficial de la dermis situada inmediatamente por debajo de la epidermis, consta de una trama densa de tejido conjuntivo irregular, fibroso, laxo que cumple una función trófica y recibe su nombre por las numerosas papilas que se proyectan sobre la epidermis; es más ancha en la piel del caballo y vacunos que en los carnívoros. En la dermis de determinadas áreas cutáneas especializadas como escroto, pene y pezón, pueden hallarse fibras musculares lisas. Fibras musculares esqueléticas, de músculo cutáneo (panículo carnoso), pueden penetrar en la dermis, permitiendo movimientos voluntarios de áreas específicas como ocurre con el reflejo de la cruz en el caballo. También pueden haber fibras 323 musculares esqueléticas asociadas con lo s grandes pelos sensitivos (vibrizas) de la región facial como se observan en el gato. Hacia adentro la zona papilar se continúa insensiblemente con la zona reticular o profunda que es mucho más gruesa y densa que la capa superficial y contiene grandes haces de fibras colágenas dispuestos paralelamente a la superficie; en ocasiones estos haces están orientados perpendicularmente como ocurre en las regiones glúteas y sacra del caballo. En la zona reticular, los fascículos conjuntivos se entrecruzan formando un plexo de mallas anchas. En el corion se encuentran numerosos vasos sanguíneos y linfáticos, células histiocitarias, células cebadas de Erhlich, plasmocitos y células musculares lisas que siguen un curso paralelo a la superficie. En muchos sitios se puede presentar una disposición reticular, como por ejemplo, en la piel del saco testicular (túnica dartos). También se encuentran las raíces de los pelos y las glándulas sudoríparas y sebáceas. La hi po de r mi s es una capa de tejido conjuntivo que fija la piel a los huesos y músculos por debajo de esta, constituyendo los dermatomos de cada área del cuerpo; consta de fibras colágenas y elásticas laxamente dispuestas que permiten la flexibilidad de la piel; la función primaria de esta capa es el amortiguamiento a las presiones externas, al tiempo que permite el movimiento libre sobre las estructuras subyacentes. En esta capa también se halla presente una capa de tejido adiposo que puede adoptar la forma de pequeños grupos de células o de grandes masas que dan lugar a la formación de las almohadillas o cojines de grasa que reciben el nombre de panículo adiposo; el bacon y el tocino dorsal del cerdo se obtienen del panículo adiposo y los grandes depósitos de grasa de la hipodermis son característicos de las almohadillas plantares en donde actúan como amortiguadores de los choques. El panículo adiposo cumplimenta una importante función termorreguladora para los animales que viven en clima templado, al aumentar su grosor en el invierno, aislante térmico retenedor del calor o reducirlo en el verano para facilitar la pérdida de calor. Los cascos, pezuñas, uñas, cuernos, espolones y espuelas se conceptúan como deformaciones epidérmicas; estas estructuras, que presentan las mismas capas que el resto de la piel, tienen su origen en procesos de queratinización del estrato córneo, por lo que este presenta espesor y consistencia especiales. Otro aspecto de interés es que pueden acompañarse de modificaciones de las capas profundas e incluso presentar estructuras como armazón o esqueleto como sucede con cuernos y cascos. La mayoría de las formaciones especiales epidérmicas desarrollan funciones de órganos protectores adaptativos encargados de crear suficiente resistencia ante determinadas sobrecargas de la piel y son empleadas como 324 “armas de defensa” contra depredadores; así, por ejemplo, cascos y pequeñas pezuñas responden a la necesidad de soportar intensos esfuerzos en el sostenimiento del equilibrio estático y dinámico en su relación con el medio sólido, la tierra, mientras otras como los cuernos desarrollan una función básicamente de defensa. En los solípedos, el casco es una formación córnea epidérmica muy dura que presenta un mecanismo especial que permite la distensión elástica de la pared o muralla y palma del mismo que amortigua el choque de todo el peso del cuerpo contra el suelo durante el movimiento de las extremidades, constituyéndose en un mecanismo amortiguador protector de articulaciones, tendones y ligamentos de las extremidades e indirectamente del tronco. Las espuelas en los gallos son potentes armas defensivas que son capaces de provocar la muerte del contrario cuando se enfrentan por el dominio del territorio o del harén. En las aves, la piel es delgada y de elevada elasticidad en la mayor parte del cuerpo y carece de glándulas sudoríparas y sebáceas; la epidermis presenta en su superficie una capa córnea que se decama; la dermis, delgada, carece de melanocitos, quedando limitadas estas células a los folículos de las plumas. En el área desnuda de plumas de las extremidades, la piel es escamosa y seca. La mayor parte del tejido subyacente a la piel no es muy vascularizado, excepto el corion de apéndices de la cabeza, como cresta y barbillas en gallinas y pavos que, al contar con un plexo sanguíneo sumamente desarrollado les comunica a estas zonas un color rojo intenso. La única glándula sebácea es la glándula uropígea, ubicada encima de la cola, cuya secreción grasosa es empleada en la limpieza, impermeabilización y mantenimiento brilloso del plumaje, siendo de mayor desarrollo en las aves acuáticas, como patos, que en la gallina; esta glándula no existe en muchas palomas y aves tropicales. La secreción de la glándula uropígea, esparcida o “untada” por todo el plumaje mediante el empleo del pico, garantiza en las aves acuáticas la impermeabilización del plumaje, evitando su encharcamiento por el agua, por lo que el mismo se mantiene “seco” lo que les permite un rápido escurrido de manera tal que desde la misma superficie acuática son capaces de despegar en vuelo sin necesidad de esperar un “tiempo de secado”. Los tarsos y dedos de las aves están recubiertos por escamas córneas epidérmicas cuya disposición es tan característica que pueden utilizarse para la clasificación de los diferentes órdenes y géneros de aves. En algunos órdenes de aves, los machos presentan, en la parte posterior del tarso, un espolón óseo en cada pata, rematado por una punta córnea que además de atributos sexuales son utilizados como armas de combate en la defensa del harén y del territorio; espolones córneos pueden encontrarse asimismo en las alas de algunas aves como ocas, avutardas y jácanas. El último segmento de los dedos de las patas está rematado por 325 una garra particularmente bien desarrollada en las aves de presa; pequeñas formaciones córneas, parecidas a garras, se encuentran en los dedos de las alas de algunas aves jóvenes. Los maxilares de todas las aves están recubiertos por un pico epidérmico cuyo tamaño y forma figura entre los rasgos más característicos de las aves y reflejan sus hábitos alimentarios A nivel del corion de la piel de los mamíferos existe una rica vascula r iz ació n sa nguí ne a capaz de cumplimentar la función de órgano de depósito de sangre cuyos volúmenes varían según la especie animal, planteándose que puede almacenar hasta 500 mL en el humano y hasta 280 mL en perros con peso promedio de 30 kg. Cuando es necesario y por un mecanismo reflejo vasoconstrictor, el volumen de sangre almacenado es incorporado rápidamente a la circulación general sistémica por la riqueza de anastomosis arteriovenosas, ya que la piel es considerada como uno de los órganos donde más abunda este tipo de anastomosis que permite una inmediata circulación de retorno. La presencia de este rico plexo vascular desempeña también un importante papel en la termorregulación corporal, al responder con vasodilatación e incremento de las pérdidas de calor por evaporación y sudoración ante elevadas temperaturas ambientales o con vasoconstricción ante el frío con su efecto retenedor de calor, lo que explica que en caso de temperaturas ambientales muy frías y sostenidas por períodos prolongados, puede ocurrir que, al disminuir el riego sanguíneo se afecte la homeostasia de la piel (nutrición-excreción), produciéndose un cuadro de anoxia cutánea que genera la gangrena, tal como sucede en la enfermedad de Reynaud en el humano. En condiciones normales, el flujo sanguíneo en carneros y perros es de aproximadamente la duodécima parte por minuto de la circulació n general que en casos de frío , es capaz de ser disminuido considera blemente, en especial en animal es co n po co pe laje , ll egando a valor es tan bajos como 1/25 parte del referido volumen por minuto. En caso de temperaturas elevadas, el flujo sanguíneo puede alcanzar hasta 1,5 L/min. La piel en general y los vasos sanguíneos en particular, poseen una rica i ne r vaci ó n simpática que como es conocido tiene efectos vasoconstrictores sobre arterias y arteriolas. La estimulación por frío de un área específica de la piel produce una vasoconstricción local, palidez, por reflejos simpáticos antidrómicos de la médula espinal, mientras la vasoconstricción cutánea general ante el frío ambiental es una respuesta rápida del centro hi potalámico que envía señales que estimulan al sistema simpático, provocando la disminución urgente del riego sanguíneo a la piel para evitar la pérdida de ca lor. Po r e l contrar io e l calo r l ocal de ter mina la inhibici ón simp áti ca anti dr ómica que re la ja l as pa re de s vascula res a umentando e l flujo, 326 enrojecimiento o hiperemia, mientras que el calor ambiental, por falta de estimulación hipotalámica, disminuye el tono vasoconstrictor general simpático que incrementa el calibre de la pared vascular aumentando el flujo sanguíneo. Las catecolaminas, adrenalina y noradrenalina, hormonas neurotransmisoras del sistema simpático, ejercen un poderoso efecto constrictor sobre los vasos sanguíneos de la piel, de ahí la intensa palidez producida por situaciones estresantes como ira o miedo. El efecto vasoconstrictor de la adrenalina es empleado en la aplicación de anestésicos locales, ya que este efecto permite un tiempo más prolongado del anestésico en cuestión, al ser absorbido lentamente. Otras sustancias como histamina y bradicinina se constituyen en potentes vasodilatadores; ambas sustancias presentes en procesos alérgicos e inflamatorios, actúan determinando una intensa vasodilatación vascular cutánea acompañada de una disminución de la velocidad del flujo sanguíneo que, en dependencia del grado de instauración, puede llegar hasta el éxtasis vascular. El nivel de absorción cutánea es relativo. Para determinar la influencia que se alega a los baños que contienen sustancias medicinales en solución se han practicado muchos experimentos. Puede considerarse como establecido que la piel íntegra es impermeable para soluciones acuosas de sales u otras sustancias, en cambio excipientes hidrosolubles para pomadas muestran una mayor absorción, mientras que los petrolatos (sustancias grasosas) apenas se absorben, de ahí que en dependencia de la naturaleza del vehículo fuere el nivel de absorción. En principio, la penetración se produce fundamentalmente a través de los folículos pilosos, no obstante, heridas de la superficie cutánea con separación de la capa córnea, permiten el paso de sustancias, efecto que se incrementa en caso de que la epidermis esté separada, dejando al corion, con riqueza de vasos sanguíneos, al descubierto. EL PELO Los pelos son formaciones epidérmicas extendidas, en la mayoría de los mamíferos, por toda la piel excepto en almohadillas plantares, tarros, cascos, uñas, parte roja de los labios, glande y prepucio interno en el macho, labios vulvares en la hembra, pezones en algunas especies, palma de las manos y planta de los pies; cada pelo consta de raíz, tallo y punta que es la parte que sobresale de la piel. Las raíces de los pelos están rodeadas por una invaginación de los estratos espinoso y germinativo de la epidermis que se introducen en la dermis de manera que al situarse en el estrato papilar de esta se relacionan con los vasos sanguíneos que les garantizan la constancia del medio interno (nutrición-excreción). 327 Los pelos crecen en una pequeña papila de células que forman el fondo del folículo, constituyendo la denominada raíz ; el cuer po del ta llo y la punta constan, de a fuera hacia adentr o, de tr es capas: cutícula , formada por célul as quera tinizadas, cortica l de cél ulas fusi formes, con frecuencia pigmentada y medula r. La propor ción existente entre la capa cortica l y la medular depende de la especie animal y así vemos que el pelo que constituye el revestimiento piloso en caballo, vaca, perro y cerdo, posee una capa cortical más gruesa que el pelo de revestimiento en la cabra y el gato. Los pelos finamente rizados de la oveja y el cerdo, así como el vello en los animales jóvenes carece prácticamente de médula. (Ver Fig. 7.3.). F igu r a 7.3. Composición del pelo. En el humano el pelo se desarrolla al tercer mes de la embriogénesis; el primer pelo o pelo suave del embrión recibe el nombre de lanugo, para antes del nacimiento o poco tiempo después del mismo, ser sustituto por uno nuevo, el vello, excepto en la región de las cejas, párpados y cabeza, en donde con posterioridad también será sustituido por uno más tosco y largo. En el período de maduración sexual bajo influencia de las hormonas sexuales, el pelo tosco aparece en axilas, pubis, y piernas, menos marcado en la mujer por la acción estrogénica, mientras que en la mayoría de los hombres, como carácter sexual secundario de la testosterona, se distribuye también en cara, pecho y espalda. El pelo formado en el período de maduración sexual, por el carácter de su estructura, es el pelo definitivo que posteriormente se 328 somete a renovación periódica. En el caso del pelo de la cabeza, desde su instauración y del pelo de la cara, desde la pubertad, estarán en constante crecimiento de por vida. En solípedos y otras especies, la distribución del pelo corporal es uniforme, mientras que en carnívoros el cuerpo está revestido de una gran variedad de pelos que se caracterizan fundamentalmente por presentar pelos principales seguidos de pelos secundarios. En los bovinos se aprecia una transformación entre pelo y vello, siendo difícil distinguir uno de otro en el cuerpo de estos animales. El pelaje de los mamíferos puede clasificarse en tres tipos: largo y grueso, corto y fino y suave y lanudo. El pelaje largo y grueso, que casi siempre se entrecruza con fibras finas, está presente en la época otoñal e invernal en especies animales que habitan en climas templados, como el yak y los vacunos y equinos de las tierras altas de Escocia, cuando es necesaria una gruesa cubierta protectora aislante ante el rigor del frío ambiental, tal como ocurre con la ropa que emplea el humano para esos meses de frío; este pelo logra alcanzar longitudes de hasta 60 cm y diámetro de hasta 30 . El pelaje corto y fino, propio de animales que habitan en climas cálidos o tropicales, en donde predominan las altas temperaturas acompañadas de un largo fotoperíodo circadiano (días largos con noches cortas) es característico de cabras y ovejas del desierto, en donde este tipo de pelo se encuentra aplanado contra la piel, para evitar retener aire caliente entre pelo y pelo, lo que ocurriría de ser estos largos y erectos; en este tipo de pelaje !a longitud del pelo no sobrepasa los 8 cm y poseen una buena reflexión de los rayos solares. El pelo suave y lanudo, tal como lo presenta el ganado ovino islandés, resulta también muy útil en la protección contra el frío. El color del pelo está determinado por la cantidad y calidad del pigmento melanina, así como por la cantidad de aire que contenga, siendo proporciona l el color a la cantidad de pi gmento que posea. Altas conce ntraciones de melanina le confieren al pelaje un color negro, mientras que la ausencia de este pigmento, con elevado contenido de aire, brinda al pelo un color blanco; el pelo puede contener también pigmentos rojizos en diferentes concentraciones que le brindan variadas tonalidades rojas. Los colores claros como blanco y crema, típicos de animales que habitan en clima templado reflejan en elevada proporción las ondas calóricas infrarrojas solares, mientras que el pelaje negro o rojo posee un nivel de reflexión inferior. El color del pelaje de los camellos en el verano es generalmente de gris arenoso a pardo claro en la mayor parte del cuerpo con una banda de pelos de mayor longitud a lo largo de todo el dorso. 329 El pelo o vellón de las ovejas recibe el nombre de fibras y se clasifica en tres tipos: las fibras de lana, muy rizadas, de diámetro pequeño y que carecen de médula, las fibras meduladas que son bastas y poseen una médula característica y las fibras pilosas, bastas, de tamaño mediano entre las otras dos mencionadas, de ahí las diferentes clases de lana según la raza. La piel de las ovejas presenta zonas cubiertas de pelo como cara, parte distal de las extremidades y pabellón de la oreja y zonas cubiertas de lana que recubren la mayor parte del cuerpo Existen muchas diferencias en la disposición de los folículos pilosos según la especie animal; equinos y bovinos presentan folículos pilosos simples distribuidos uniformemente por el cuerpo, los cerdos presentan los folículos pilosos simples, formando grupos de dos a cuatro, siendo el de tres el más frecuente, mientras que en el perro los folículos pilosos son compuestos constituidos por un pelo largo principal y simple y un grupo de secundarios más pequeños, que pueden salir hasta 15 por la misma apertura. El pelaje se convierte en un elemento importante en el sistema controlador de la termorregulación ya que coopera significativamente con el mantenimiento de las condiciones térmicas estables en función del hábitat, por lo que su distribución, grosor, longitud y color se constituyen en características innatas trasmitidas por la herencia como adaptaciones al medio ambiente de vida. En condiciones de clima frío, gracias a ello se crea una capa de aire caliente aislante atrapado en contacto con la piel que evita la penetración del aire frío y que este se ponga en contacto directo con la superficie de la piel, lo que incrementaría las pérdidas por conducción y convección. Según su ubicación, los pelos desarrollan otras funciones como son los pelos intranasales que participan en el mecanismo de purificación de impurezas del aire inspirado, la crin en el caballo que le protege el dorso del segmento cabeza-cuello de las radiaciones solares, el pelo de la cola que se constituye en un mecanismo auxiliar para espantar insectos, el pelo de las cejas y pestañas en el humano que protegen a los ojos ante la sudoración los primeros y la protección ante objetos extraños los segundos, etc. Una función especial desempeñan los denominados “pelos sensoriales” cuyo número y distribución dependen de la especie animal y sirven para la orientación espacial en el medio ambiente y el tacto de contacto, por lo cual se encuentran situados en lugares prominentes o especialmente expuestos como son labios, carrillos, cejas, y hocico y que se caracterizan por su abundante inervación e irrigación sanguínea. En general los mamíferos cuadrúpedos presentan varias regiones “desnudas” de pelos como son mamas, ingle y axilas que, al localizarse en la zona ventral del tronco y entre las extremidades, están bien protegidas del efecto 330 directo de las radiaciones solares; estas áreas se constituyen en una importante vía disipadora de calor en el verano, tal como ocurre con los perros que se echan en decúbito esternal, incrementando las pérdidas de calor por conducción, mientras que en condiciones ambientales frías adoptan una posición de “enrollado” que reduce las pérdidas de calor. LAS P LUMAS Las plumas en las aves, que probablemente evolucionaron a partir de escamas dérmicas parecidas a la de los reptiles, desarrollan funciones como crear una capa termoaislante, permitir la forma aerodinámica del cuerpo y ser las estructuras impulsoras de las alas para el vuelo y proporcionar la coloración necesaria para la atracción sexual durante la etapa reproductiva o el camuflaje defensivo relacionado con el color del medio, muy importante en las hembras nidícolas, que son las que anidan el suelo. El cuerpo de las aves presenta dos zonas, una cubierta de plumas, la de mayor superficie cutánea conocida como pterilaes y las aparentemente desnudas, porque siempre tienen algunas plumas esparcidas escasamente visibles, que son superficies pequeñas conocidas como apterias. La mayoría de las aves acuáticas presentan reducidas áreas apterias e inclusive especies como los pingüinos no poseen este tipo de zonas en su cuerpo. (Ver Fig. 7.4.). F i gu r a 7.4. Composiciónde la pluma. 331 Los folículos plumosos, en donde se desarrollan las plumas, son cilindros de la epidermis superficial hundidos profundamente en la dermis. La arquitectura de la pluma es sumamente complicada; sus variedades en color, tamaño y forma son ilimitadas. En general se distinguen tres tipos principales de plumas: filoplumas, parecidas a pelos o cerdas que se desarrollan alrededor de la boca y de la cara, plúmulas que son plumas vellosas con un eje central débil, constituyen el denominado plumón y pennas, que son las plumas grandes o tiesas localizadas en alas (remeras) y cola (timoneras). En la región pectoral o pechuga de algunas especies como garzas y halcones se encuentran zonas de plumas denominadas de pelusa pulverulenta, en las cuales las plumas se rompen al emerger de sus folículos, dándoles una apariencia pulverulenta. Las plumas grandes presentan un eje central rígido o raquis, cilíndrico con cierta cantidad de pulpa seca, a partir del cual se forman, a ambos lados, las barbas, que sostienen a su vez a las barbillas, más cortas. Pequeños ganchitos formados en las barbillas del borde anterior de la pluma, se traban con el borde posterior aserrado de la pluma contigua, formando un sistema de cohesión o dispositivo de engarce de adaptación al vuelo por cuanto cuando el ave vuela, al batir las alas hacia abajo en función de sostén y avance, el engarce de las plumas proporciona el máximo de resistencia, mientras que cuando eleva las alas, las barbillas se sueltan reduciendo la resistencia del aire al mínimo. Los ganchitos pueden separarse cuando se mojan las plumas en las gallinas. Diversos pigmentos prestan a las plumas su colorido. El color de plumón y las plumas en las aves depende de la presencia y concentración de los pigmentos melacromos y la melanina de la piel. No obstante, los reflejos irisados o metálicos se deben a la refracción de la luz o a la interferencia espectral semejante a la que se forma en una gota de aceite que flota sobre la superficie del agua. LA M UDA En la mayoría de las especies de animales domésticos, la muda del pelo se establece atendiendo a la duración del fotoperíodo circadiano, por lo que puede afirmarse que guarda una relación muy estrecha con la actividad funcional de la glándula pineal en su función controladora sobre los relojes biológicos; otro factor importante es el nivel de alimentación del animal. En el ganado vacuno en clima templado, la muda para el cambio del pelaje invernal para el pelaje de verano, comienza en la primavera o al inicio del verano, marcando una secuencia de área que comienza por la cabeza, el cuello y las extremidades posteriores para seguidamente extenderse del cuello hacia la parte anterior del tórax, continuando a lo largo de la línea del dorso para 332 descender hacia los lados del tronco, correspondiéndoles a las partes bajas del tronco y la línea ventral ser las últimas en mudar. El pelaje de verano en relación con el pelaje invernal se diferencia en longitud, grosor, compactación y velocidad de crecimiento por lo que el pelaje de verano es mucho más corto, fino, aislado y de menor velocidad de crecimiento. Para los animales que viven en las zonas ecuatoriales o subecuatoriales, en donde las diferencias del fotoperíodo estacional son muy pequeñas, la muda es un proceso continuo prácticamente imperceptible. En los mamíferos la muda es un proceso lento y uniforme, por lo que se observa el cambio en la calidad del pelaje, pero no áreas desnudas o “manchones desnudos” de la piel como suele ocurrir en las gallinas. En las aves, las plumas caen estacionalmente durante la muda y son reemplazadas por otras nuevas con la particularidad de que no todas se desprenden a la vez y cada especie tiene un modo peculiar de realizar el cambio; generalmente son reemplazadas gradualmente de manera que el ave no queda desnuda, hecho muy importante para las especies voladoras. Las plumas son excelentes formaciones aislantes que proporcionan al ave una bonita y eficiente capa termorreguladora. En la gallina la muda sucede anualmente en el otoño cuando se le cae la mayor parte del plumaje y deja de poner huevos. GLÁNDULAS SUDORÍP ARAS La actividad fisiológica de las glándulas sudoríparas se corresponde con el control del equilibrio térmico, por lo que las pérdidas de agua para el mantenimiento de la homeostasia térmica no constituye un sistema de control del equilibrio hídrico. El equilibrio hídrico es la relación que se establece entre la ganancia y la pérdida de agua. Las tres formas de ganar agua son: el agua de bebida, forma más importante que responde al mecanismo de la sed, el agua contenida en los alimentos y el agua metabólica, mientras que las pérdidas son de forma insensible, evaporación cutánea y respiratoria, heces fecales y sensibles, orina, sudor y sialorrea termorreguladora durante el jadeo intenso; le corresponde a los riñones ser los únicos órganos del cuerpo que pueden regular las pérdidas al producir una orina concentrada como respuesta a las pérdidas agua por el sudor en clima caliente o una orina diluida en clima frío para eliminar el exceso de líquido corporal ante el hecho de no sudar. La secreción de agua por la piel está principalmente determinada por la necesidad de “refrescar” la temperatura corporal, de modo que el volumen que toma este camino de pérdida de agua depende de la producción de 333 calor corporal y/o de la temperatura ambiente y no por alteraciones en la cantidad de agua bebida; la intensidad de sudoración es una causa directa del estado de deshidratación temporal que induce la acción de beber. En condiciones normales, cierta cantidad de agua se evapora constantemente por la superficie del cuerpo en la llamada “evaporación insensible o transpiración”. Las glándulas sudoríparas en la mayoría de los animales domésticos son de tipo ecrinas con distribución variable por todo el cuerpo, según la especie animal, que secretan una solución diluida que las hace identificarlas como las glándulas sudoríparas propiamente dichas, mientras que en algunos mamíferos, incluyendo al humano, además de las ecrinas están las apocrinas, glándulas voluminosas localizadas en áreas específicas de la piel y que producen una secreción de composición variable pero de carácter espeso y concentrado, con la peculiaridad de eliminar sustancias odoríferas que participan en el reconocimiento intraespecies (feromonas) e interespecies (alomonas), reconocimiento madre-crías y reconocimiento sexual, incluyendo el celo o estro de las hembras por el macho y del macho por las hembras, etc. En el humano, las glándulas apocrinas localizadas en determinadas zonas del tegumento cutáneo como axilas, región perianal, piel de la frente, glande y prepucio interno en el hombre y labios mayores de la vulva en la mujer inician un desarrollo marcado a partir del período de maduración sexual del organismo (pubertad); la secreción de estas glándulas, rica en sustancias proteicas, al descomponerse sobre la superficie de la piel, brindan un olor característico que puede ser hasta desagradable en función al área e individuo. Las glándulas del morro de los bovinos y las del hocico del cerdo secretan un líquido acuoso muy diluido parecido al sudor, mientras la secreción fluida, que en condiciones normales recubre el hocico del perro, procede de glándulas mucosas del vestíbulo nasal y no se corresponde con la secreción de sudor. La intensidad y área de sudoración varía según la especie animal, ya que mientras en las personas las áreas de mayor sudoración se corresponden con el tronco y la frente, en el ganado Cebú resultan el cuello, las extremidades delanteras, una pequeña área de las extremidades posteriores y la giba como zona de intensa sudoración; el caballo es una especie que suda profusamente en una amplia superficie de su cuerpo, principalmente en los flancos, en la región de las espaldas y en las caras laterales y ventral del cuello. En el cerdo, en condiciones extremas de elevada temperatura y humedad ambiental, se observa una cierta producción de sudor en las axilas, línea media de la piel del abdomen, periné y región anal. Las glándulas sudoríparas se encuentran distribuidas por toda la superficie cutánea en humanos y caballos, mientras que en bovinos, en especial el 334 Cebú, se localizan básicamente en la zona cuello-giba, espaldas e ijares; en los carnívoros en general se ubican solamente en las almohadillas plantares, desprovistas de pelos, de las garras. En el perro se ha comprobado una ligera producción de sudor en determinadas regiones de la espalda después de la inyección de pilocarpina, aunque normalmente estos animales solo sudan por las almohadillas plantares y el hocico. Gatos y conejos no presentan glándulas sudoríparas en la piel cubierta de pelos o lana respectivamente. Compuestas por tubos sencillos, no ramificados y arrollados en forma de glomérulo situados en la dermis, las glándulas sudoríparas envían sus conductos a través de la epidermis para abrirse en la superficie en forma de tirabuzón. La parte secretora del tubo consta de una membrana basal revestida de una doble capa de células en donde las más internas, células cúbicas, se constituyen en las secretoras propiamente dicho. Entre las células secretoras y la membrana basal existe una capa de fibras musculares lisas. Los conductos glandulares presentan un epitelio que consta de dos o tres capas de células, con un revestimiento cuticular interno bien marcado y ausencia de tejido muscular. F i gu r a 7.5. Histología de la glándulasudorípara. La secreción de estas glándulas, el sudor, es la más diluida de todas las secreciones corporales; en su análisis se aprecia la presencia de escamas epiteliales y cierta mezcla con el sebo de las glándulas sebáceas. El sudor, 335 una vez filtrado tiene el aspecto de un líquido transparente, claro, incoloro, con peso específico entre 1 003 y 1 010 y pH que oscila de 4,2 a 7,3. El peso específico del sudor depende de la especie animal y del tipo de sudor al demostrarse que en el caballo, el sudor calórico es más fluido que el sudor de trabajo. La reacción ácida se atribuye a la presencia de ácidos orgánicos que después de ser secretados, pierden paulatinamente su acidez hasta hacerse alcalinos debido, probablemente, a la formación de amoniaco a partir de la urea también excretada por esta vía. Los constituyentes inorgánicos del sudor son principalmente el agua, del 94 al 99 % y el cloruro de sodio, en una proporción que fluctúa entre 0,3 a 0,5 % de esta sal (42 a 80 mmol/L); otros elementos electrolitos que se encuentran en menor proporción son cloruro de potasio, de 40 a 50 mmol/L y sulfatos y fosfatos alcalinos, de 2 a 5 mmol/L. En relación con el plasma sanguíneo, el sudor es generalmente hipotónico. La sudoración profusa, en especies como caballos y humanos, principalmente cuando son sometidos a ejercicios fuertes continuados produce una intensa pérdida de agua y cloruro de sodio, de ahí que en el caso del primero es recomendable el suministro de sales minerales con el objetivo de suplir las pérdidas de este macroelemento; en el caso del segundo la cuantía de avidez por la sal lo define la propia persona en su acceso voluntario a la sal. En relación con los componentes orgánicos, en el sudor se determina la presencia de urea, que en el caballo alcanza valores de hasta 0,16 %, albúminas y ácidos grasos de bajo peso molecular como los ácidos láctico, fórmico y fumárico y ácidos grasos volátiles (acético, propiónico y butírico), correspondiéndoles a estas sustancias ser las responsables del olor específico del sudor. El ácido láctico se incrementa especialmente después de un ejercicio; en el caballo de carrera pura sangre, después de una competencia el ácido láctico puede alcanzar valores elevados. En el sudor se encuentra también alantoína, especialmente en el sudor del perro, creatinina, indicán, uratos, vitaminas, en especial las hidrosolubles y dentro de estas la vitamina B 1 y otros componentes. En casos de nefropatías estos componentes se incrementan notablemente en el sudor, tal como si las glándulas sudoríparas pretendieran ejercer una función sustitutiva del papel excretor o detoxicante renal, lo que nunca logran. La secreción del sudor como respuesta térmica para el mantenimiento de la temperatura corporal está bajo el control del hipotálamo, área nerviosa donde se ubica el centro termostático, en el nivel encefálico del sistema nervioso central. Este mecanismo nervioso de control térmico puede ponerse en actividad por vía central o por vía refleja; si se coloca a una persona en una habitación caliente, la secreción de sudor comienza tan pronto como la 336 temperatura del cuerpo ha alcanzado un incremento de 0,5 a 1 oC por encima de la normal. En caso de ejercicio físico, es decir, de actividad muscular, generalmente se observará que la temperatura se eleva si se toma al instante en que ha iniciado la sudoración. Sin embargo, el efecto del aumento de temperatura puede ser local o central, de modo que un brazo ubicado en un baño de aire caliente puede sudar, mientras que el resto del cuerpo está seco. En circunstancias ordinarias, la estimulación central hipotalámica por la sangre caliente de la temperatura de núcleo, es el factor predominante tal como se demuestra mediante el siguiente experimento simple: en el gato el sudor solo es observable a nivel de las almohadillas plantares, desprovistas de pelos, de las garras anteriores y posteriores; si se secciona el nervio ciático de una extremidad y el animal se coloca en una cámara caliente, cuando aumenta la temperatura del animal empezará el sudor en las tres patas intactas, al tiempo que la extremidad con el nervio ciático seccionado, estará completamente seca. Por otra parte, se ha demostrado que puede producirse sudoración en las almohadillas plantares de las garras de un gato cuando calentamos artificialmente la sangre que pasa por las arterias carótidas en su camino hacia el encéfalo antes de que la temperatura más caliente de la sangre sistémica se distribuya por el resto del cuerpo, incluso las garras, es decir, se observa una respuesta central antes que se estimule la repuesta local a nivel de las extremidades. La sudoración también puede ser provocada en caso de asfixia como se demuestra en un gato “espinal”, es decir, después de separados los centros espinales del bulbo producto de la sección de la médula espinal a nivel de la articulación occípito-atlantoidea. La secreción de sudor resultante de la estimulación de los nervios sudoríparos, generalmente asociada con una vasoconstricción cutánea, no depende de ella en modo alguno tal como se demuestra con la amputación de un miembro en el gato y la estimulación aislada del nervio ciático, que causa la aparición de gotas de sudor en la almohadilla plantar sin que exista circulación sanguínea; de producirse la estimulación del nervio ciático en un animal íntegro, la secreción de sudor que se produce se asocia con vasoconstricción de los vasos de la piel, debido a la estimulación simultánea de los nervios vasoconstrictores que viajan por el nervio ciático. La sudoraci ón también se presentan en estados preagónicos o agónicos, en donde la circulación sanguínea es prácticamente nula y por lo tanto el riego sanguíneo de la piel es sumamente pobre, tal como ocurre en caso de infarto del miocardio en el humano, en donde la piel se pone pálida por insuficiente riego sanguíneo y en cambio hay sudoración profusa, especialmente en cara y brazos. También hay sudoración en estados de náuseas y vómitos, todo ello por predominio simpático; por el 337 contrario, en caso de insolación, que provoca una intensa hiperemia de la piel, la mayoría de las veces no provoca sudoración. En el humano es frecuente observar sudoración de la cabeza, iniciada tan pronto los corpúsculos gustativos son estimulados por una sustancia fuertemente sápida, tal como vinagre, picante y otras; también suele aparecer sudoración ante un estado de bochorno, temor, siendo esta de tipo eminentemente emotiva, es decir, de origen central (corteza cerebral). De lo antes expresado podemos resumir que los nervios sudoríparos se encuentran subordinados a centros de la sudoración localizados en el sistema nervioso central que entran en actividad ante: 1- impulsos aferentes que se originan en la piel debido a estímulos calientes, 2- aumento en la temperatura de la sangre que circula a través de ellos, es decir, al incremento de la temperatura de superficie como consecuencia del aumento de la temperatura de núcleo, 3- cambios en la composición de la sangre, tal como ocurre cuando se incrementa la presión parcial de CO2 (asfixia) o la concentración de H+ (acidosis) y 4- diversos estados psíquicos como miedo y ansiedad. El compuesto neurotrasmisor excitador depende de la especie animal; en humanos y gatos las glándulas sudoríparas reciben inervación simpática de tipo colinérgíca (acetilcolina), tanto en las fibras pre como postganglionares, por lo que la atropina, epinefrina y otras sustancias simpatomiméticas inhiben la secreción sudoral, mientras que esta se estimula por la piloca rpina y similares. En el caballo e l neurotransmisor postganglionar es la adrenalina, es decir, que en esta especie las fibras son de tipo adrenérgicas. La presencia de centros nerviosos de la sudoración ha sido plenamente demostrada. Los “nervios sudoríparos” emanados de las astas laterales de la médula espinal por los ramos comunicantes del 2do dorsal al 3ero-4to lumbar pasan a la cadena ganglionar simpática, en donde una primera serie de fibras terminan en conexión con las células de los ganglios simpáticos, inervación vegetativa, y otra serie de fibras amielínicas pasan por los ramos grises, a los distintos nervios espinales, inervación somática, para distribuirse por toda la superficie cutánea. Existen multitud de centros sudoríparos a nivel de la médula espinal subordinados a centros sudorales superiores ubicados principalmente en el bulbo raquídeo y el hipotálamo, no obstante, en determinadas circunstancias, los centros medulares pueden actuar con independencia, desarrollando reflejos locales o segmentarios de sudoración. Se ha comprobado que después de efectuar la sección transversal de la médula espinal, no se inhibe la sudoración refleja de las zonas separadas de los centros superiores, es decir, las zonas situadas por debajo de la lesión medular se mantienen activas una vez, recuperado al animal del shock espinal. 338 En el bulbo, próximo al centro del vómito, se ha localizado un centro de sudoración, por cuanto su estimulación provoca vasoconstricción periférica y secreción sudoral (sudor frío). En la región preóptica hipotalámica anterior se localiza el centro de la sudoración principal encargado de estimular la disipación de calor en la respuesta termorreguladora general del organismo, por lo que su estimulación no solo provoca vasodilatación periférica sino también intensa sudoración por todo el cuerpo; el “enfriamiento o destrucción” de este centro provoca como respuesta una intensa vasoconstricción periférica con supresión de la sudoración aunque la sangre que llegue a esta zona procedente de la arteria carótida esté caliente. La presencia de centros sudorales en la corteza cerebral hasta el presente no han sido identificados e independientemente a que estados ansiosos o de bochorno indican la participación de la corteza en la sudoración, todo indica que esta respuesta se debe, en principio, a la estrecha interconexión hipotalámica cortical. En el bovino se han reportado diferencias entre razas en la capacidad de sudar relacionadas con las glándulas sudoríparas. Se ha comprobado que las glándulas sudoríparas del Bos indicus poseen mayor desarrollo, en tamaño y cantidad, que la del Bos taurus. En el ganado Cebú se ha demostrado una mayor cantidad de glándulas encargadas de la secreción de sudor en la giba que en los flancos; estas glándulas se activan ante elevadas temperaturas ambientales o de la piel. En el Bos taurus se inicia la sudoración mucho antes que en el Brahman, por lo que necesita menor temperatura ambiental y cutánea para iniciar la sudoración. Por otra parte, debido al mayor volumen del Brahman (Bos indicus), la pérdida de calor es más efectiva a través de la sudoración en estos que en las especies del grupo Bos taurus, por lo que en condiciones similares, ganado Brahman secreta un volumen de sudor superior al que evapora como agua a través del tractus respiratorio. GLÁND ULAS SEBÁCEAS Las glándulas sebáceas se distribuyen por toda la superficie corporal, principalmente en forma de glándulas de los folículos pilosos, aunque en zonas específicas como párpados y prepucio desembocan directamente. Los papeles fisiológicos del sebo cutáneo se corresponden con la protección de la piel contra la humedad, la desecación y la penetración de microorganismos al tiempo que le comunica la elasticidad y flexibilidad necesaria para el movimiento y evita la fricción entre las caras contactantes de la piel. Las glándulas sebáceas clasifican como de tipo alveolar de epitelio estratificado y secreción holocrina. 339 La producción de las glándulas sebáceas depende del área cutánea, edad, sexo y alimentación; con el avance en edad hacia la vejez disminuye la producción de sebo cutáneo, perdiéndose la textura y capacidad elástica de la piel. La consistencia del sebo puede variar en espesor como ocurre con el cerumen que se produce en el conducto auditivo externo que sirve como elemento protector del oído medio; a través de las glándulas parpebrales se produce la secreción que engrasa el borde libre de estos. Además de las glándulas sebáceas propiamente dichas, existen también en los animales domésticos, en diferentes partes de la piel órganos secretorios sebáceos modificados que se presentan, por lo general, como acúmulo de glándulas sebáceas cuya actividad secretora se encuentra estrechamente ligada en especial al ciclo genital, por lo que su ritmo de secreción cesa tras la castración; en las ovejas, las glándulas preorbitarias elaboran un producto de fuerte olor durante el celo, sobre todo en los pequeños rumiantes salvajes y las glándulas sebáceas holocrinas y sudoríparas apocrinas del espacio interdigital de las extremidades posteriores que comprenden el llamado órgano interdigital de los óvidos. En la piel de las extremidades se encuentran órganos glandulares modificados como las glándulas metacarpianas del cerdo compuestas preferentemente por elementos tubulosos ecrinos. El sebo o suarda (lanolina) de los ovinos contiene más de 30 ácidos grasos que constituyen el 44 % de la secreción, mientras que el resto está formado por sustancias insaponificables como colesterina. ADAPTACIO NES DE LA PIEL EN FUNCIÓN DE LAS CO NDICIO NES AMBIENTALES Entre las adaptaciones morfofisiológicas a las condiciones del medio ambiente de carácter evolutivo están las particularidades morfológicas de la piel y su capacidad para permitir ajustes térmicos a las variables ambientales para facilitar el incremento o disminución de las pérdidas de calor. Estudios histológicos comparados entre el Cebú y el Holstein muestran que el grosor de la piel no es homogéneo en toda la superficie corporal al compararse las mismas zonas entre animales de la misma especie, pero de razas diferentes, e inclusive, la edad también determina cambios de grosor en áreas cutáneas; el estudio comparativo de 21 regiones del cuerpo en donde se midió el pliegue cutáneo en la raza Holstein-Fresian demostró cambios de grosor en una misma área e incremento en el grosor general de la piel a medida que aumenta la edad del animal. El análisis comparativo entre diferentes estructuras macro y microscópica de la piel en hembras bovinas de las razas Holstein-Fresian y Cebú explica la mejor adaptación del 340 Bos indicus (Cebú) a las altas temperaturas, por cuanto presenta un pelo más corto y grueso, un mayor grosor de la piel con epidermis más delgada y una dermis reticular má s profunda, un may or volume n de glándulas sudoríparas con implantación dérmica, por lo que posee una mayor superficie excretora y una densidad glandular incrementada por área. La HolsteinFresian se caracteriza por tener una piel de menor grosor epidermis más gruesa y dermis reticular más fina. Es interesante señalar que mientras en la Holslein-Fresian las glándulas sudoríparas tienen forma tubular con diferentes grados de torsión, en el Cebú las mismas se presentan de forma sacular con un alto grado de concentración por área, lo que asegura un sistema disipador de calor capaz de permitir la respuesta de adaptación a las altas temperaturas ambientales del trópico. Capítulo 8 SISTEMA NERVIOSO INTRODUCCIÓN Para el mantenimiento de la vida, todos los animales, independientemente del nivel que ocupan en la escala zoológica, están dotados de la capacidad de la percepción y el movimiento para la alimentación y la sobrevivencia; a medida que ascendemos en la escala biológica estas funciones se hacen cada vez más comp lejas hasta alcanzar su máximo desarrollo en los vertebrados superiores (mamíferos y aves). Los animales deben mantener un nivel óptimo de reactividad como una unidad entre sus diferentes órganos y sistemas, además en la respuesta como un todo en su relación con el medio ambiente. Los sistemas reguladores de las funciones corporales del cuerpo animal son los sistemas nervioso (central, vegetativo y entérico) y humoral, no especializado (vitaminas y minerales) y especializado (hormonas); el tercer sistema regulador, el reproductor, no es de individuo por cuanto regula la trasmisión genética de las condiciones del medio interno de padres a hijos, perpetuando las especies. El conjunto de estructuras y órganos destinados a la respuesta rápida en la regulación de las funciones corporales y a lograr el equilibrio de ajuste del organismo a las condiciones del medio ambiente lo constituye el Sistema Nervioso. En los vertebrados superiores dicho sistema se presenta como un largo tallo de sustancia nerviosa alojado en el conducto raquídeo y una masa abultada, en su extremidad cefálica, alojada en la cavidad craneana; la primera constituye la médula espinal y la segunda el encéfalo; al conjunto se le denomina sistema cerebro-espinal, neuroeje o mieloencéfalo. Del sistema cerebro-espinal, alojado en el conducto óseo craneo-raquídeo, parten cordones denominados nervios que salen del citado conducto, después de un trayecto más o menos largo, para ramificarse e inervar los diferentes órganos y aparatos de la economía, tales como: locomotor, digestivo, cardiovascular, respiratorio, etc. La relación entre el neuroeje y los órganos 342 inervados se establece, en la mayoría de los casos, en un doble sentido, es decir, hacia (sensitivo) y desde (motor) el neuroeje. El sistema nervioso es fundamental en la respuesta rápida para la necesaria coordinación de las funciones de los diversos órganos y sistemas del animal en la respuesta como un todo y para garantizar su adaptabilidad a las variaciones de las condiciones ambientales. Con el desarrollo evolutivo del Sistema Nervioso aumenta la masa tisular al formarse órganos centrales extras que i ncre mentan ta mbié n, en gra n medida, la capacidad de almacenamiento de información y la complejidad de la respuesta, de forma tal que la experiencia en la captación de las reacciones del organismo animal ante los estímulos ambientales, junto con los actos instintivos, ganan signi ficación continuamente. En los ve rtebrado s superi ores el mayor desarrollo de la memoria se encuentra en los primates; en el humano, es posible el almacenamiento de la información en el Sistema Nervioso Central (SNC) a lo largo de muchos decenios, memoria a largo plazo o memoria terciaria (larga conservación de los recuerdos). El equipo disponible de células nerviosas, neuronas, aumenta a medida que se eleva la organización general del organismo animal. Una particularidad de las neuronas consiste en que una vez terminado el desarrollo somático, pierden la capacidad de reproducirse. La pérdida de neuronas, como ocurre por ejemplo, tras la destrucción consiguiente a enfermedades como la encefalomielitis vírica, no tiene recuperación posible. En el hombre la corteza cerebral alcanza cifras aproximadas entre 10 00014 000 millones de neuronas, el tronco encefálico algunos cientos de millones y la médula espinal varios millones (alrededor de 100); el sistema está conformado para que, pese a que se producen continuamente pérdidas neuronales después de terminado el crecimiento, a razón de un millón diario, lo que hace un gran total de 1 000 a 2 000 millones de células nerviosas a lo largo de la vida, se mantenga la actividad general coordinadora del mismo. El Sistema Nervioso depende en su totalidad del correspondiente grado de desarrollo del organismo y la peculiaridad de toda la experiencia e información que él posea. En la vejez, producto del gran número de neuronas que mueren, disminuye la capacidad de reacción y almacenamiento de información. Debido a su constitución, el Sistema Nervioso funciona como un mecanismo homeostático que regula las funciones rápidas del organismo, tales como: la actividad de contracción de la musculatura esquelética para el movimiento voluntario como expresión del accionar conductual, la funcionalidad de los sistemas cardiovascular y respiratorio, la motilidad gastrointestinal, etc. Para estas funciones el Sistema Nervioso se divide en tres grandes sistemas: 343 Sistema Nervioso Central (SNC), Sistema Nervioso Vegetativo (SNV) y Sistema Nervioso Entérico (SNE). (Ver Fig. 8.1.). F i gu r a 8.1. Organización del sistema nervioso. El SNC permite la actividad voluntaria e involuntaria (refleja) de la vida de relación, mientras que el SNV permite los ajustes subconscientes de las funciones corporales, según la actividad que desarrolle el animal (vida vegetativa). La relación nerviosa cerebro-segmento gastrointestinal queda demostrada cuando al recibir una agradable noticia, un cosquilleo placentero invade al sistema digestivo como si en su interior revolotearan miles de mariposas; por el contrario, situaciones de tensión, miedo o aflicción hacen que el estómago se contraiga, percibiéndose la sensación de un roedor escarbando en nuestras entrañas o cuando la repulsión hacia algo o hacia alguien puede llegar a producir náuseas e inclusive provocar el vómito. Esta relación nerviosa es más potente y compleja en el sentido gastrointestinal-cerebro que viceversa; se ha demostrado que el tubo digestivo está litera lmente tapiz ado por má s de 100 millones de neuronas, casi ex actamente igual que la cifra existente en toda la mé dula espinal, conformando el denominado SNE cuya función e s control ar armóni camente l a compleja función digestiva-absortiva. Los neurotransmisores del SNE son básicamente la serotonina y la dopamina, así como diferente s opiáceos que modul an el dolor; además se sintetizan benzodiazepinas, co mpuestos quími cos que p osee n el mismo e fe cto tr anquil i za nte que va li um, acetil co li na , noradrenalina, óxido nítrico y péptido intestinal vasoactivo. Se calcula que el 95 % de la serotonina corporal, neurotransmisor que influye en el estado de ánimo creando situaciones de placer, se elabora en las células enterocromafínicas intestinales. Un rico circuito intrínseco de neuronas sensitivas, 344 interneuronas y neuronas motoras interconectan los diferentes niveles intestinales para la coordinación de la actividad secretora-motora a lo largo de todo el sistema. La actividad funcional del SNE se estudió en el capítulo del Sistema Digestivo, cuando se abordó el control nervioso intrínseco y extrínseco de la actividad secretora-motora. En el tejido nervioso no existe la trama colágena intersticial, salvo alrededor de los vasos sanguíneos, que desarrolla la función de sostén del tejido conectivo en los demás órganos, por lo que esta función es asumida por la neuroglia. Los componentes de la neuroglia del SNC, que no son capaces de generar señales eléctricas, aunque poseen potenciales de membrana como todas las células y que sí son capaces de multiplicarse son: astrocitos, unos con numerosas prolongaciones ramificadas (células musgosas de la sustancia gris de la médula y del cerebro) y otros con largas prolongaciones ramificadas adheridas a los vasos por unas fases terminales (células en araña de la sustancia blanca del neuroeje) se constituyen en una barrera entre los capilares y las neuronas desarrollando una función nutritiva y de control del medio iónico extracelular de las neuronas, microglia, que actúan como macrófagos sustituyendo, además, a astrocitos y oligodendrocitos muertos, células ependimarias que son las responsables de la formación y circulación del líquido cefalorraquídeo y ologodendrocitos con la función de aislamiento de las fibras nerviosas, proporcionándoles una cubierta mielínica. En el SNV las células gliales son las células de Schwann, responsables del aislamiento, al formar una cubierta de mielina, al tiempo que actúan como fagocitos en los procesos de regeneración de fibras nerviosas y las células satélites responsables del control del medio ambiente químico de las neuronas. La misión de la neuroglia es la ya indicada, es decir, formar un tejido de sostén y relleno en los órganos nerviosos y análogamente al tejido conjuntivo, es la neuroglia la que prolifera y constituye las cicatrices en las lesiones del SNC, además la neuroglia proporciona aislamiento y trofismo a las neuronas. La masa de tejido nervioso está protegida por estructuras óseas, huesos del cráneo y vértebras, y rodeada por tres membranas, duramadre, aracnoides y piamadre. El líquido cerebro espinal o cefalorraquídeo (LCR), presente en el sistema de circulación cerrada, conductos ventriculares-canal central medular-espacio subaracnoideo, posee múltiples funciones; es un fluido cristalino que casi no contiene células sanguíneas y muy baja concentración de proteínas. La velocidad de formación, flujo y absorción del LCR es elevada, lo que determina su reemplazo varias veces al día. La función más importante del LCR es la de amortiguar presiones o golpes externos sobre la masa nerviosa, por lo que su ubicación, en posición interna, ventrículos y 345 canal medular y externa, aracnoides, hace que el tejido nervioso “flote” en este líquido que posee una gravedad específica; otras funciones son la de contribuir a la constancia del medio interno neuronal y de las células de la glia y ser medio de transporte para hormonas peptídicas cerebrales y otras sustancias. El área de formación del LCR es el plexo coroideo, colchoncitos de capilares cubiertos por una capa delgada de células epiteliales situados a nivel de los cuatro ventrículos; el mecanismo de formación es por procesos de transporte activo de Na+ hacia el interior de los ventrículos, por lo que se establece un gradiente eléctrico y osmótico que produce el arrastre pasivo de H2 O, Cl – y otros i ones; se plantea una cierta secr eción de LCR por células ependimarias ventriculares y pequeños volúmenes que se producen por difusión hacia el espacio ventricular desde los espacios perivasculares. El LCR fluye siguiendo un gradiente de presión a través de rutas anatómicas predecibles; de los ventrículos laterales al tercer ventrículo por el agujero de Monro, de este al cuarto ventrículo por el acueducto de Silvio, para mediante los agujeros de Luschka y Magendie pasar a alcanzar el conducto del epéndimo medular y la aracnoides encefálica y medular, donde será absorbido, hacia el interior del sistema venoso, el mayor volumen por medio de los “vellos aracnoideos”, que son pequeñas proyecciones parecidas a dedos de la membrana aracnoidea, las cuales pasan a través de los senos venosos en la duramadre. El mecanismo de reabsorción aún está en debate al no estar definido si se desarrolla a través de membranas (sistema cerrado), por túbulos (sistema abierto) o por vacuolas. La presión del LCR es controlada por los procesos de reabsorción, ya que su formación es independiente a la presión, es decir, le corresponde a su formación mantener una presión ligeramente superior a la presión venosa, lo que facilita su reabsorción LA NEURONA. UNIDAD FUNCIO NAL D EL SISTEMA NERVIOSO El Sistema Nervioso puede concebirse como un conjunto de dispositivos mediante los cuales el organismo reacciona ante estímulos endógenos (órganos y sistemas) y exógenos (medio ambiente), permitiendo una respuesta armónica para el desarrollo de sus actividades. En el Sistema Nervioso se ubican dos tipos de células, las neuronas o células nerviosas y las células de sostén o relleno estructural del sistema, las células de la neuroglia. La unidad anátomo-funcional que constituye la neurona. Las neuronas son las unidades genéticas, morfológicas, funcionales y tróficas del Sistema Nervioso derivadas de células germinales embrionarias denominadas neuroblastos que poseen toda la información codificada para realizar 346 su función; por lo general son de talla considerable, 6 a 70 y diámetro comprendido entre 20 y 100 con varias prolongaciones. En su constitución histológica, las neuronas están formadas por un cuerpo o soma con núcleo grande, visible y redondeado y estructuras de vida citoplasmáticas y un número de prolongaciones variables; una de dichas expansiones es larga, fina y desprovista de grupos de Nissl, recibiendo el nombre de cilindro eje o a xón, mientras que las otra s pr olongacio nes gruesas, cortas, ramificadas y de estructura semejante a la del citoplasma se denominan dendritas o prolongaciones citoplasmáticas. En su extremo final, los axones también se ramifican en múltiples prolongaciones, las telodendritas que conforman el telodendrón. (Ver Fig. 8.2.). F i gu r a 8.2. Histología de laneurona. Las neuronas son células de larga vida incapaces de multiplicarse, ya que carecen de centriolos, al tiempo que por sus características citoplasmática, poseen una elevada capacidad de excitación, al tener muy bien desarrolladas las capacidades de irritabilidad y conductividad, convirtiéndolas en células perfectamente especializadas para desarrollar sus funciones, lo que les permite generar y trasmitir impulsos nerviosos. Cada neurona es una unidad estructural distinta y separada que hace contacto con otras unidades, por lo que tienen continuidad estructural. Las neuronas al poseer un elevado metabolismo requieren de un continuo y abundante suministro de O2 y glucosa, correspondiéndole al soma o centro trófico la conservación de sus partes constitutivas. 347 Las neuronas pueden clasificarse en dos grandes grupos: a) Tr a nsmi so r a s (co nducto r a s): Comprenden a casi todos los tipos neuronales, estando constituidas por dendritas, cuerpo celular y axón; se clasifican en: – Neuro nas Gol gi ti p o I: Poseen muchas dendritas y un axón muy largo como las neuronas motoras del asta ventral de la columna gris de la médula espi nal, las ne urona s pre gangli onare s simpática s y parasimpáticas, las neuronas postganglionares simpáticas y otras motoras. – Ne ur o nas Go lgi tip o II : Tienen muchas dendritas con un axón corto como las interneuronas y las neuronas de las cortezas cerebral y cerebelosa; estas neuronas también se le denominan multipolares debido a la cantidad de procesos dendríticos. – Neuro na s bi po la re s: Tienen una dendrita principal y un axón localizados en los polos opuestos del soma y están limitadas a las áreas de sensibilidad somática y visceral especiales. – Ne ur onas unip ol are s ve rda de ra s: Poseen un solo axón y su distribución está limitada al sistema nervioso en desarrollo. – Neur ona s seudo uni po l ar e s: Presentan un axón y una dendrita que se fusionan cerca del soma y se separan a cierta distancia del mismo; son típicas de los ganglios espinales y craneales. – Ne ur ona s ana xó nicas: Carecen de axones como las células amacrinas de la retina – Cél ul as de Purk i nje : Localizadas solamente en la capa media de la corteza cerebelosa, presentan una forma única, con una dendrita arborescente que nace del polo ahusado del cuerpo celular en forma de redoma. b) Neur o se cr eto r as: Son células especializadas que sintetizan varias hormonas endocrinas, las cuales transportan por sus axones como cuerpos de Herring para almacenarlas en los botones terminales del telodendrón y liberarlas a la sangre según sus necesidades. En este caso están la oxitocina y ADH que se elaboran en los núcleos supraópticos y paraventriculares del hipotálamo y que se liberan en los capilares de la neurohipófisis, así como otras elaboradas también a nivel de núcleos hipotalámicos conocidas como hormonas liberadoras (hormonas de liberación) de las hormonas adenohipofisiarias que regulan el funcionamiento del sistema endocrino. Estudios realizados sobre motoneuronas de las astas anteriores (bípedos) o ventrales (cuadrúpedos) de la médula espinal, permiten deducir que las 348 dendritas se extienden a corta distancia, a veces hasta un milímetro, antes de deflecarse en ramas terminales más finas. Por otra parte, se ha visto en dichas células que el axón, después de desprenderse del soma, se estrecha gradualmente antes de envolverse en una vaina de mielina, lo que ocurre a unas 50-100 micras de distancia del cuerpo neuronal. Los datos fisiológicos plantean que la porción sin mielinizar presenta propiedades diferentes al axón mielinizado respecto a la diferencia de potencial de su membrana, siendo de mayor excitabilidad. La conductibilidad es una propiedad básica del protoplasma que permite a una célula responder a un estímulo. Insistimos en que la irritabilidad no es una respuesta, pero una célula tiene que ser irritable si ha de responder tal como ocurre con las células epiteliales que al estimularse, irritarse, pueden responder con secreciones, las células musculares con contracción y las células nerviosas con la conducción de potenciales de acción a todo lo largo de ellas. Para responder a un estímulo, en cualquiera de las tres formas mencionadas, una célula ha de empezar necesariamente por ser irritable. Algunos tipos de células son más irritables que otras, por lo que se estimulan más rápidamente para responder; de esta forma, le corresponde a las neuronas el máximo de irritabilidad celular en el organismo animal, esta condición se replica en el animal como una unidad reactiva. En todas las especies de vertebrados superiores, mamíferos y aves, las razas no poseen el mismo nivel de irritabilidad en su relación con el medio ambiente. En los bovinos, por ejemplo, el Cebú es muy irritable y en cambio el Holstein es mucho menos, esto se explica porque el primero es una raza autóctona, con elevada capacidad de resistencia para supervivir frente a condiciones ambientales agresivas, mientras que el segundo es una raza creada genéticamente por el hombre, siempre bajo su cuidado y atención en condiciones controladas de explotación. La respuesta despertada en las células nerviosas, neuronas, sea cual sea el tipo de estímulo una vez alcanzado el nivel de excitabilidad (umbral de excitabilidad), siempre es la misma; la célula conduce una onda de excitación (potencial de acción o impulso nervioso) a todo lo largo de ella. Como el citoplasma de las células nerviosas suele formar extensiones filamentosas muy largas (axones) denominadas fibras nerviosas y estas a veces tienen muchos centímetros de largo, las células nerviosas están especializadas para conducir impulsos nerviosos a largas distancias. Los paquetes de axones co nforman lo s nervios, estos según su función conductora de impulsos nerviosos se clasifican en sensitivos o aferentes, como los pares craneales I (olfato), II (vista) y VIII (auditivo), motores o eferentes como los pares craneales III (motor ocular común), VI (motor ocu- 349 lar externo), XI (espinal accesorio) y XII (hipogloso) y mixtos, como los nervios craneales V (trigémino), VII (facial), IX (glosofaríngeo) y X (vago), así como todos los nervios espinales que están constituidos por una raíz sensitiva y una motora. Las propiedades o leyes de las neuronas son: integridad anatómica, polarización, conducción indiferente y conducción aislada: la interacción de estas leyes entre sí explica el mecanismo básico de trabajo del Sistema Nervioso en los vertebrados superiores, el cual constituye el relevo en la transmisión de los potenciales de acción o impulsos nerviosos, las sinapsis, ya que no existe la posibilidad de que una neurona por sí sola se excite, trasmita y ejecute una respuesta. La ley de la integridad anatómica expresa que la neurona debe estar íntegra para su funcionamiento, es decir, lesiones que afecten cualquiera de sus componentes estructurales no permiten que pueda cumplir con su actividad, la ley de la polarización plantea que solo se puede trasmitir el impulso nervioso por los botones sinápticos del telodendrón, donde se localizan las vesículas de neurotrasmisores, es decir, el cuerpo y las dendritas son incapaces de la trasmisión de los impulsos, por lo que la neurona es una célula que recibe por un extremo, dendritas y soma, y trasmite por el otro, telodendrón, la ley de la conducción indiferente explica la posibilidad real de conducir en sentidos contrarios por el axón cuando se le aplica un estímulo eléctrico en cualquier parte de su recorrido, con la particularidad de que el que avanza hacia el cuerpo finalmente se extingue, mientras que el que avanza hacia el telodendrón puede ser trasmitido a otra neurona y la ley de la conducción aislada que define el carácter aislado en la trasmisión de un impulso nervioso por un axón, es decir, el potencial de acción trasmitido por él es incapaz de modificar el potencial de reposo de los axones vecinos, ya que solo puede ser trasmitido por los neurotrasmisores del telodendrón, lo que podemos comparar con un cable telefónico formado por miles de pequeños cables aislados por una cubierta plástica que permiten la comunicación aislada entre dos teléfonos lejanos: cuando se daña este aislante entonces se produce “el cruce telefónico” dejando de ser aislada la conducción. SINAPSIS La palabra sinapsis proviene del término griego que significa abrochar; del mismo modo que cuando dos personas se estrechan las manos se hallan en contacto, trasmitiendo sentimientos, pero no en continuidad, a nivel de la sinapsis el cuerpo o soma de una neurona se halla en contacto con el cuerpo de otra, pero no se continúa con él. 350 Las sinapsis son de forma variable. Un tipo común es en el que las neuronas entran en contacto entre sí solamente por sus fibras; en esta disposición los extremos de una fibra una neurona y los cabos de otra en las zonas de contacto, se dividen en pequeños dedos filamentosos que literalmente se entrelazan. En otro tipo, también común, las fibras de una neurona entran en contacto con el cuerpo celular de otra neurona; en estos casos las terminales sinápticas de las fibras que quedan encima del cuerpo celular se parecen a pequeños pies. De hecho este tipo de neurona recibe el nombre de pie o bulbo terminal. Las sinapsis solo representan puntos de contacto o relación entre neuronas. Cuando un impulso nervioso atraviesa una sinapsis sufre cierto retraso como consecuencia de los procesos de descarga y acción de los neurotrasmisores; a diferencia de una fibra nerviosa que trasmite en forma indiferente, la sinapsis transmite el impulso nervioso en una sola dirección. Las sinapsis nerviosas se fatigan mucho más fácilmente que las fibras nerviosas, al tiempo que son más sensibles a la acción de algunos fármacos que las fibras. Cuando el cuerpo celular o soma de una neurona es destruido, todas sus fibras degeneran, pero esta degeneración no se extiende a todas las neuronas en contacto ya que termina a nivel de la sinapsis. Las sinapsis permiten conexiones funcionales entre neuronas para la transmisión del impulso nervioso de forma convergente o divergente. Las sinapsis, constituidas por las terminaciones del axón con el cuerpo de otra célula, se clasifican en neuro-neuronal, cuando contactan neuronas con neuronas, neuro-muscular que relaciona neuronas con células musculares y neuro-glandular que comunica neuronas con células glandulares, por lo que le corresponde a la sinapsis relacionar al sistema nervioso con los órganos efectores. Con el microscopio electrónico se revela que tanto el botón terminal como la superficie celular que hacen contacto en una sinapsis están recubiertos por una fina membrana de 50 angstron de espesor, quedando entre ellas una hendidura de unos 200 angstron, la hendidura sináptica. Dentro del botón o pie sináptico existen numerosas vesículas de 300 angstron de diámetro que contienen las moléculas neurotrasmisoras responsables, cuando se descargan a la superficie sináptica de la trasmisión del potencial de acción. Los botones sinápticos contienen gran cantidad de mitocondrias, indicador de una elevada actividad metabólica, que contrasta con la pobreza del citoplasma neuronal subyacente a la superficie sináptica. La fina estructura interna de los cuerpos neuronales, el núcleo y el aparato de Golgi, pare- 351 cen desempeñar un papel netamente nutritivo y de recuperación, siendo su intervención muy escasa en el proceso de la transmisión sináptica. (Fig. 8.3.). F i gu r a 8.3. Mecanismo de transmisión sináptica. Las sinapsis se clasifican, por los impulsos nerviosos y vías de conducción que ellas representan, en excitatorias e inhibitorias. Las sinapsis excitatorias inducen despolarización de la membrana postsináptica, pudiendo llegar, por su sumación, a provocar la descarga generalizada de la neurona receptora. Por lo general es necesario que lleguen simultáneamente, por vía sináptica, unos 5 a 10 impulsos estimuladores para que se produzca la excitación de la neurona que la recibe. Tras la llegada de cada impulso procedente de la membrana presináptica, se produce en la membrana postsináptica un potencial excitatorio postsináptico, cuya amplitud depende del potencial de estímulo. Cada sinapsis elemental, en estado de excitación, proporciona, por lo tanto, una sumación al potencial general de excitación de la neurona. Al sobrepasar en determinada cuantía el umbral de excitación, por suma de los efectos parciales de los elementos sinápticos que han intervenido, lo cual equivale a una excitación umbral, se produce una descarga generalizada (de tipo explosivo) que se difunde por todas las ramificaciones de las neuronas postsinápticas. Las sinapsis inhibitorias pueden ser pre o postsinápticas; por medio de ellas se crea, en la membrana postsináptica, un estado 352 de hiperpolarización que disminuye las posibilidades de descarga por parte de la neurona (inhibición presináptica) o crea un potencial de hiperpolarización que refracta la trasmisión del impulso (inhibición postsináptica) Los neurotrasmisores excitatorios más conocidos son acetilcolina, adrenalina y noradrenalina y de carácter inhibitorio es el ácido gamma-aminobutírico (GABA). Las sinapsis inhibitorias se encuentran preferentemente en los cuerpos de las células nerviosas. (Ver Fig. 8.4.). F i gu r a 8.4. Tipos de transmisión sináptica. RECEPTORES El organismo animal dispone de una serie de dispositivos especiales, los receptores, constituidos generalmente por células nerviosas y en menor medida por células musculares, conjuntivas o epiteliales especializadas en detectar los estados o cambios de estado en su proximidad e informar al SN. Los receptores transforman un estímulo en impulso nervioso en caso de ser excitados, de ahí que sean específicos para estímulos específicos. El sistema de receptores se halla distribuido en múltiples partes del organismo animal principalmente cerca de su superficie. Las fibras nerviosas pro- 353 cedentes de estos diversos tipos de receptores, siguen trayectos determinados para que cada una llegue a porciones diversas del sistema nervioso, constituyéndose en la base anatómica más importante para apreciar los distintos tipos de sensaciones, incluyendo las de los órganos de los sentidos. La dotación de receptores que poseen los diversos organismos es extraordinariamente variable y se halla relacionada con el grado de adaptación y comportamiento de cada especie animal ante las correspondientes condiciones ambientales que lo rodean. Según Sherrington, los receptores por la localización del origen de los estímulos se clasifican en e xter o rr ecep tor es, receptores de piel y mucosas que detectan estímulos en la superficie externa del cuerpo que incluyen dos órganos de los sentidos, gusto y tacto, te le rr ecepto re s que son aquellos que detectan estímulos a distancia, es decir, que no están en contacto con el cuerpo como ocurre con los órganos de los sentidos vista, olfato y oído, i nter o rr e cepto r es, que detectan cambios que se producen en el interior del cuerpo como presión sa nguínea, dolo res viscerales, hemoconcentración, glicemia, etc., y p ro p io r re cepto re s que reconocen cambios en el sistema músculo esquelético, es decir, en músculos, tendones, aponeurosis, articulaciones, etcétera. En función de su categoría los receptores pueden clasificarse en: Me ca no rr ecepto re s como las terminaciones nerviosas libres y encapsuladas capaces de detectar tacto, presión mecánica, vibraciones, los husos musculares y órganos tendinosos de Golgi que detectan longitud y tensión muscular, las terminaciones nerviosas de las cápsulas y ligamentos articulares que permiten ubicar la posición de las extremidades, los barorreceptores aórticos y carotídeos que reconocen la presión arterial y los barorreceptores de las paredes de las grandes venas y aurículas que detectan la presión venosa, las terminaciones vagales del parénquima pulmonar para el control del reflejo de inflación-deflacción de los pulmones (reflejo de Hering-Breuer), las células ciliadas de la cóclea o caracol para la audición, las células ciliadas de los conductos semicirculares y del utrículo para la aceleración lineal y la posición del cuerpo ante la gravedad y los receptores de estiramiento que desencadenan los reflejos de la micción y la defecación. Nocir r ece ptor e s que son terminaciones nerviosas libres cuya excitación origina el dolor. Ter mo rr e ce p to r e s conceptuados como terminaciones nerviosas libres que detectan las sensaciones de frío y calor, externas o internas, y las ubicadas en el hipotálamo que interactúan estrechamente con el centro termostático del hipotálamo anterior. 354 Qui mio r re cep tor e s como los ubicados en los cuerpos aórticos y carotídeos que detectan la presión parcial de O2 en la sangre, los receptores del bulbo raquídeo que reconocen el pH del líquido cefaloraquídeo, los receptores del hipotálamo anterior que reconocen la presión coloidosmótica del plasma para la reabsorción facultativa del agua por los riñones y los receptores hipotalámicos que detectan los niveles de glicemia, los receptores ciliados de la mucosa olfatoria nasal y los receptores ciliados de las yemas gustativas de la lengua. Ele ctr or re ceptor es que se corresponden con los receptores especializados con conos y bastones de la retina. Los estímulos procedentes del exterior para los órganos de los sentidos, además de tener que ser captados por los receptores, necesitan que el SNC esté activado, es decir, el animal tiene que estar en estado de vigilia para que sean efectivos (percepción consciente); los animales pueden responder a estímulos ambientales o de leve intensidad, estando dormidos mediante la actividad refleja de los niveles medular y encefálico bajo. En el hombre y los animales, que poseen visión bien desarrollada, se calcula que cerca del 40 % de las excitaciones que llegan al SNC proceden de los telerreceptores de la visión, los mismos se corresponden con conos y bastones en la retina del globo ocular para la visión, órganos de Corti en el caracol del oído interno para la audición, células de Shultze en la mucosa olfatoria nasal para el olfato, mientras que para el sistema de contacto están las yemas gustativas en la mucosa lingual para el gusto y los receptores de diferentes tipos en la dermis de la piel para el tacto. Destinados a servir principalmente al sentido del tacto son las células táctiles de Merkel, situadas en las regiones profundas de la epidermis y en vainas externas de las raíces nerviosas, los corpúsculos táctiles de Meissner en la capa coriónica de la piel y los plexos nerviosos de los folículos pilosos. El sistema de propiorreceptores comprende a los conocidos como receptores especializados del sistema muscular esquelético, husos musculares y órganos tendinosos de Golgi, ubicados los primeros dentro de la masa muscular esquelética para conocer la velocidad en la longitud de cambio de las fibras musculares durante la contracción muscular y los segundos en los puntos de unión entre las fibras musculares y los tendones para conocer la tensión muscular, por lo que ambos están relacionados, de una importante forma, con el sistema de control que corrige el error en el movimiento esquelético voluntario e involuntario, al tiempo que protegen al sistema muscular, evitando desgarramientos frecuentes de la musculatura. El huso muscular, presente en los músculos estriados, está formado por pequeños grupos de fibras musculares especializadas (adelgazadas) alrededor de las cuales 355 terminan los extremos de las fibras nerviosas sensitivas que las rodean en espiral; estos receptores se hallan dispuestos de manera que captan los cambios de longitud o de tensión del músculo, ya que en su movimiento estiran las porciones terminales de las fibras nerviosas. Los husos musculares están rodeados de una cápsula con varias capas de tejido conectivo. Los órganos tendinosos de Golgi presentes en el punto de unión de los músculos y tendones y en las aponeurosis musculares, están formados por pequeños haces de fibras colágenas ricas en núcleos, incluidos en una capa de tejido conectivo. En el huso penetra una fibra de gran calibre, generalmente en su parte media, y se subdivide en ramas amielínicas más delgadas, para terminar en placas foliáceas. EL REFLEJO, ACTIVIDAD BÁSICA FUNCIO NAL DEL SISTEM A NERVIOSO Cada fenómeno en el organismo íntegro depende siempre de su interrelación con el medio ambiente. En el organismo de los animales superiores todas las relaciones con el medio ambiente y las relaciones de sus estructuras entre sí se realizan gracias a la actividad del sistema nervioso. En el proceso de la evolución, estas relaciones de las funciones unas con otras se establecen por la acción integradora del Sistema Nervioso y se hacen cada vez más complejas de acuerdo con la evolución que han tenido los animales. En los vertebrados superiores, la corteza de los hemisferios cerebrales, toma parte activísima en los mismos; de aquí surge que el conocimiento de la actividad del organismo íntegro solo es posible a través del estudio del papel unificador y regulador del SNC. De acuerdo con las anteriores consideraciones pavlovianas, los reflejos se clasifican en dos tipos: condicionados, que son aquellos que responden a determinadas condiciones del medio e incondicionados que se desencadenan sin ninguna preparación previa. Por ejemplo, si se introduce un alimento o una solución ácida en la cavidad bucal de un perro, el estímulo ácido ejercido sobre los receptores gustativos localizados a nivel de la mucosa lingual, desencadenan el reflejo de la salivación, reflejo incondicionado y se produce en cualquier ocasión, siempre que se ejerza la estimulación sobre los receptores de la mucosa bucal no obstante a ello, el excitante directo del alimento no es el único capaz de desencadenar dicha secreción, sino que ciertas operaciones que acompañan a la preparación del alimento, siempre que se realicen de una forma constante, también pueden desencadenarla, reflejo condicionado. Al principio estos estímulos no tendrán acción alguna sobre la secreción salivar, pero a medida que transcurra el tiempo y después de 10 o 12 veces de ejercer la 356 misma función, las secreciones de las glándulas salivales se desencadenan, incluso sin poner el alimento en contacto con la boca del animal. (Fig. 8.5.). F igu r a 8.5. Arco reflejo simple. La respuesta involuntaria o inconsciente ante un estímulo es el acto reflejo, mientras que las vías nerviosas que siguen el estímulo, transformado en impulso nervioso, hasta el órgano efector para producir la respuesta se denomina arco reflejo. El arco reflejo más simple está formado por cuatro estructuras nerviosas: receptor, responsable de generar el impulso nervioso a partir del estímulo, una neurona aferente o sensitiva que conduce el impulso hacia el SN, una neurona eferente o motora que lo transporta hasta el órgano blanco y el órgano efector que ejecuta la respuesta; a partir de este esquema básico morfofuncional, el arco reflejo se complicará en función del número de neuronas de asociación o intercalares que se relacionen o el número en que se estructuren en las vías de conducción, según el área de respuesta. SISTEM A NERVIOSO CENTRAL O SOMÁTICO (SNC) La mayoría de las actividades del SNC proceden de experiencias sensoriales de los órganos de los sentidos, visuales, auditivas, olfativas, gustatorias o táctiles de la superficie del cuerpo. Estas experiencias sensoriales pueden producir una reacción inmediata o pueden ser almacenadas en la cor- 357 teza cerebral durante minutos, semanas o años (memoria), ayudando a regir las funciones corporales en fechas inmediatas o futuras. El SNC permite las respuestas voluntarias e involuntarias (reflejas) de la vida de relación. Para establecer dichas reacciones, el sistema nervioso central en los vertebrados se divide en tres niveles de organización funcional: medular, encefálico bajo y encefálico alto. Nive l me dul ar . Presenta como base morfológica a la médula espinal que se constituye en un órgano donde tienen lugar numerosos actos involuntarios o inconscientes (papel reflejo), al tiempo que sirve de estructura intermediaria entre los centros nerviosos superiores y las partes subordinadas del tronco y extremidades (papel conductor). Las señales sensoriales trasmitidas por la raíces sensitivas de los nervios espinales o raquídeos penetran en cada segmento de la médula espinal para permitir una doble posibilidad de respuesta por las raíces motoras de estos nervios, una propia del nivel (reflejos incondicionados) y otra como resultado de la conducción ascendente (sensibilidad) hacia niveles superiores y de la respuesta de estos niveles (involuntaria o voluntaria) de carácter descendente (motricidad). Estas señales pueden producir respuestas motoras localizadas en el segmento del cuerpo, del cual se recibe la información sensorial o en segmentos vecinos. Esencialmente todas las respuestas motoras que se producen a nivel de la médula espinal son automáticas y ocurren casi instantáneamente en virtud de la señal sensorial y a la intensidad del estímulo; este tipo de respuesta específica se denomina refleja incondicionada, al ser trasmitida por la herencia, por lo que es propia de todos los individuos de la misma especie y es constante. Nive l e nce fá l i co ba j o. Se corresponde con la masa encefálica ubicada entre la articulación occipito-atlantoidea (bulbo) y los ganglios basales en la base de los hemisferios cerebrales. Es el área nerviosa donde tiene asiento la mayor parte de lo que denominamos actividad del subconciente, al comprender importantísimas zonas subcorticales como son bulbo, protuberancia, mesencéfalo, región diencefálica o talámica y ganglios basales que se corresponden en continuidad, al tiempo que en este nivel se ubica, en contigüidad, una masa nerviosa de especial importancia en el control de la actividad motora, el cerebelo. El control subconciente de la actividad cardiovascular y la respiración se logra primeramente en la formación reticular del bulbo y protuberancia, mientras que el control del equilibrio es una función combinada de las porciones más viejas del cerebelo y la formación reticular del bulbo, protuberancia y mesencéfalo. Los movimientos coordinados para girar la cabeza, todo el cuerpo y los ojos, están controlados por centros específicos localizados en el bulbo, el mesencéfalo, y los ganglios 358 basales bajos, mientras innumerables reflejos de la actividad digestiva como masticación, insalivación y deglución dependen de conjuntos neuronales (centros u núcleos nerviosos) situados en el bulbo, la protuberancia y el mesencéfalo. Múltiples expresiones emocionales como miedo, terror, rabia, ira, placer, excitaciones sexuales y reacción al dolor, entre otras, pueden observarse en animales que carecen de corteza cerebral, ya que presentan sus áreas nerviosas de control a nivel de la región diencefálica. El nivel encefálico bajo desarrolla, por lo tanto, dos funciones, una refleja, más compleja que la del nivel medular, al responder de forma involuntaria y otra conductora, al permitir la relación entre estructuras propias del nivel o permitir la doble conexión entre el nivel encefálico alto y el nivel medular. Nivel e nce fá li co al to . Comprende, desde el punto de vista morfológico, a los hemisferios cerebrales, es decir, al cerebro, por lo que presenta dos áreas funcionales: el siste ma límbico o paleocórtex y la corteza cer ebral o neocórtex. En los vertebrados inferiores el cerebro es únicamente un órgano de recepción de los estímulos trasmitidos por los receptores del órgano olfatorio, por lo que la ablación del mismo en estas especies solo provoca trastornos leves, a excepción de lo relativo al olfato. Los peces no manifiestan modificaciones perceptibles, en cuanto a su comportamiento, al reaccionar ante los estímulos, ven y comen con normalidad al igual que sucede en las ranas que se desplazan espontáneamente poco después de efectuada la operación y son capaces de capturar insectos, aunque con menos éxito de lo normal. A medida que ascendemos en la escala zoológica los hemisferios cerebrales se desarrollan cada vez más y adquieren estructuras más perfeccionadas, destinadas a ejecutar funciones superiores de coordinación e integración, así como de almacenamiento de la información. El volumen del cerebro, con el grado de perfeccionamiento de los vertebrados, llega a superar al de las restantes porciones del encéfalo. La corteza cerebral representa un 80 % del peso total del encéfalo en el hombre y un 67 % en el caballo, mientras que en el perro constituye el 69 % del peso total. Debido a la transmisión de las sensaciones conscientes al cerebro, en los mamíferos las porciones caudales del sistema nervioso central no son más que centros reflejos y órganos de conducción, por lo que el cerebro asegura la coordinación de los múltiples procesos, permitiendo la intervención consciente de la voluntad durante su realización y es asiento de las capacidades de reconocimiento, el recuerdo o memoria, la capacidad de aprendizaje, la proyección de los órganos de los sentidos y de los reflejos condicionados que son los que necesitan de una experiencia de vida, por lo que no se trasmiten por la herencia y son individuales. Es interesante destacar la relación de la corteza cerebral con la musculatura del cuerpo, de manera que el hemisferio izquierdo controla la actividad 359 motora de la mitad derecha y viceversa, es decir, el control y por lo tanto la información sensitiva, son de carácter contralateral en la mayoría de las especies, no obstante existen excepciones en la proyección de las sensaciones procedentes de la cara, en algunas especies, como ocurre en el caso de los pequeños rumiantes, cabras y ovejas, en que la proyección es de tipo homolateral, sugiriéndose que esto puede estar relacionado con la representación contralateral de los ojos y con la importancia relativa del sentido del olfato en la alimentación de la especie NIVE L MEDULAR La médula espinal, masa de tejido nervioso cilíndrica y alargada que ocupa los dos tercios superiores del canal medular, se extiende desde el borde superior del atlas hasta el borde superior de la segunda vértebra lumbar y constituye la base morfológica del nivel medular. La médula se continúa con el bulbo en su extremidad cefálica o anterior, mientras termina en la región lumbar por un extremo cónico que recibe el nombre de comisura medular, desde cuyo vértice se e xtiende un delicado fila mento fil um terminalis que se encuentra en el primer segmento del coxis y se proyecta como una cola de caballo sobre las vértebras coccígeas. La médula espinal está recubierta por las tres membranas nerviosas: duramadre, aracnoide y piamadr e. Entre la a racnoide y la piamadre se encuentra el espacio subaracnoideo por donde fluye el líquido cefalorraquídeo. La constitución de la médula espinal ubica a la sustancia blanca por fuera y la sustancia gris por dentro. La sustancia blanca, formada exclusivamente por axones o fibras nerviosas, cumple con el papel conductor de la médula espinal, mientras la sustancia gris, que comprende los cuerpos o somas neuronales, así como axones de conexión interna, desarrolla el papel reflejo. La sustancia gris, ubicada en el centro de la médula espinal en forma de H, presenta las astas anteriores o ventrales más anchas y cortas que las astas posteriores o dorsales, que tampoco se acercan tanto a la superficie de la médula como lo hacen estas últimas; rodeando la sustancia gris se encuentra la sustancia blanca. La sustancia gris que forma la barra transversal de la H se denomina comisura, mientras que en los animales bípedos, como primates y humanos, la que se halla delante del conducto ventral se denomina comisura anterior y la que se encuentra por detrás comisura posterior, estas se corresponden con las comisuras ventral y dorsal, respectivamente, de los animales cuadrúpedos. El conducto central se denomina agujero del epéndimo, rodeando este conducto central hay una red de células de la neuroglia, las cuales conforman la sustancia gelatinosa central. (Fig. 8.6.). 360 F i gu r a 8.6. Organización de la médula espinal. Las raíces dorsales o poste riores son sensitivas, recibiendo los impulsos en di rección centrípeta , aferente, son la s raíces de recepción de lo s impulso s nerviosos originados a ni vel de lo s recepto res; las fibras que por aquí penetran resultan de fusionarse las prolongaciones cilindroaxiles de las células bipolares de los ga nglios r aquídeos, que, ingresando en la médula, se ponen en relación mediante sus alborizaciones terminales con neuronas espinales, intercalares o i nternunciales, más o menos alejadas del punto de penetración. Los centros tróficos de tales fibras radican en el cuerpo de las células ganglio nares y en consecuencia seccionando la raíz dorsal de un nervio espinal, entre la médula y el ganglio se observará degeneración en el cabo espinal, conservando su integridad el cabo unido al ganglio. Las raíces anteriores o ventrales son motoras, conduciendo la excitación en sentido centrífugo, eferente. Estas raíces están integradas por axones de las grandes células radiculares del asta motora; su centro trófico se halla situado en el cuerpo de estas astas de forma que, practicando un corte de la raíz ventral de un nervio espinal, el cabo periférico degenera, permaneciendo intacto el unido a la médula. También descargan, por esta vía, impulsos eferentes vegetativos del simpático, cuyos axones forman las fibras preganglionares que conforman los nervios ramicomunicantes blancos. En la médula espinal se encuentran los cuerpos celulares de las neuronas que inervan todos los músculos esqueléticos del segmento cuello-troncoextr emidades y los cuerpos celular es de todas la s fibras simpáticas preganglionares. La conexión de los distintos segmentos medulares con los 361 diferentes músculos esqueléticos está determinada por la metamería de la inervación radicular, o sea, cada par de raíces medulares inervan una determinada porción de la piel (de rmatomo ) y determinados músculos esqueléticos vecinos de esta (miotomo). El segmento del cuerpo inervado por un nervio espinal se llama metameria. Las fibras aferentes de todos los receptores cutáneos y de los músculos esqueléticos, con excepción de los de la cabeza, de los receptores situados en los vasos, tejidos y órganos internos, llegan también a la médula espinal. La demostración práctica de la organización y funcionamiento de la actividad del nivel medular es la Ley de Bell y Magendie. Como se planteó con anterioridad, las raíces posteriores o dorsales son sensitivas con soma extramedular, mi entras las anteriores o ventr ales so n motor as con soma intramedular, hecho demostrado por Bell en el año 1811 y Magendie en 1822. En efecto, la sección de las raíces ventrales de los nervios espinales provoca parálisis y la sección de las raíces dorsales provoca anestesia. En suma, todos los impulsos eferentes que parten de la periferia, aun los viscerales, ingresan en la médula por las raíces dorsales, mientras que todas las raíces motoras que se dirigen a la periferia para dar respuestas a los estímulos llegados del exterior, salen por las raíces ventrales o anteriores. Seccionando en un animal la raíz ventral del nervio espinal de un lado y la dorsal del otro lado, cosa que es fácil de realizar en la rana, y excitando después la extremidad privada de inervación motora se verá que esta no hará movimiento alguno, como si no percibiera dolor, pero como conserva la sensibilidad, los impulsos originados por la excitación se reflejan en la extremidad opuesta, que reacciona con movimientos defensivos flexores repetidos o sostenidos, lo que demuestra la integridad de la vía sensitiva, pero la pérdida de la integridad de la vía motora. Al estimular la pata que se le seccionó no se obtiene respuesta de ningún tipo, ya que está interrumpida la vía sensitiva. Existen, sin embargo, algunas objeciones a la Ley de Bell y Magendie. Se conoce la existencia de unas fibras que salen por la raíz dorsal, dotadas de un e fecto mo to r vasoconstri ctor, e s de ci r, que co nduce n efecto s anti drómicos, por lo que se transmiten en dirección contraria a lo normal, esta vía o pera en la respuesta vasoconstrictor a local ante la he morragia. Esta objeción fue aclar ada por Cajal, al plantear que cabe la posibi lidad de que las fi bras motoras sal gan, como una anomalía, por las raíces dorsales, pero que son filetes que se originan en el asta ventral y dan una vuelta para discurrir por dicha raíz, tratándose de una excepción anatómica sin ninguna importancia. (Ver Fig. 8.7.). 362 F i gu r a 8.7. Ley de Bell y Magendie. La sustancia blanca, ubicada en la parte externa de la médula espinal, se encuentra dividida en cordones, fascículos o nervios por diversos surcos longitudinales; en su composición se describen los cordones dorsales, laterales y ventrales responsables de cumplimentar la función conductora de la médula espinal. Por lo antes expuesto, todos los reflejos motores del cuello hacia atrás, la mayoría de los reflejos cardiovasculares, los reflejos del sistema urogenital y del recto, los reflejos que permiten la termorregulación, así como los reflejos que regulan el metabolismo tisular de la mayoría de los tejidos se realizan con la participación de la médula espinal. En condiciones normales, la médula espinal funciona en coordinación con las partes superiores del SNC de modo tal que, para poder apreciar la actividad de la médula espinal, solo existe un medio, la separación de esta de los centros superiores. Dicho método es el estudio de la actividad refleja de la médula espinal, por sección transversal de la misma, de forma tal que la médula quede aislada del encéfalo y así todos los receptores y efectores, cuyas fibras nerviosas penetran o salen de la médula por debajo del nivel de dicha sección, no pueden participar en la realización de actos reflejos complejos que dependan de la actividad de los niveles encefálicos. Si la sección se realiza por debajo del bulbo raquídeo, las neuronas motoras de los músculos respiratorios resultan separadas de los centros superiores respiratorios. Un animal en estas 363 condiciones solo puede sobrevivir un tiempo no muy prolongado, gracias a la respiración asistida o artificial. Si la sección de la médula se realiza a nivel de los segmentos cervicales VI y VII, la respiración se conserva debido a que los movimientos respiratorios del diafragma persisten, pero la musculatura de todas las extremidades y del tronco solo se contrae en respuesta a la estimulación de los receptores de las partes del cuerpo que se encuentran por debajo del nivel de sección. No se observa ninguna reacción de los músculos y órganos inervados por neuronas medulares separadas del encéfalo en respuesta a estímulos de los receptores, cuyas fibras aferentes penetran en el sistema nervioso central por encima del sitio de sección (animal espinal), por lo que no se diferencia mucho de otro cuya médula ha sido estirpada. Sin embargo, es fácil convencerse de las importantes diferencias que existen entre el animal espinal y el animal cuya médula ha sido respetada; estas diferencias consisten en que el animal espinal solo responde en forma regular a distintos estímulos de los diversos receptores de las partes del cuerpo situadas por debajo de la sección de la médula, reflejos meduloespinales o espinales, con un arco reflejo que cierra dentro de los límites de la médula, por debajo del sitio de sección. Debido a esto, los reflejos espinales solo pueden ser provocados por la estimulación de los receptores cuyas fibras aferentes penetren en la médula por debajo del sitio de sección; la respuesta a estos estímulos solo puede ser realizada por los efectores de las fibras eferentes o centrífugas que salen de la médula, por debajo del sitio de sección. Se puede incluso conservar un segmento de la médula, por ejemplo el III lumbar, estirpando todos los que están situados por delante y por detrás; en este caso solo se obtendrán respuestas de las raíces aferentes que penetren en la médula en la porción respetada. Los reflejos del animal espinal son coordinados. La estimulación de cada grupo de receptores, solo provoca respuestas reflejas características. Así por ejemplo, la estimulación de los receptores de la piel de la pata al ser estimulada por un pellizco, provoca la flexión de la pata estimulada para alejarla del área de estimulación y la extensión de la otra. Una estimulación táctil de la piel de la espalda, provoca en el perro espinal un reflejo de rascado, mientras que la estimulación de los receptores de la vejiga urinaria provocara el reflejo de la micción. La médula espinal desarrolla dos importantes funciones fisiológicas: conducción (sustancia blanca) y refleja (sustancia gris). 364 El p ap e l co nducto r basado en el sistema conductor de la médula espinal, está formado por las vías de conducción ascendente (sensitivas) y descentes (motoras). Estas vías están formadas por haces de fibras nerviosas que conducen impulsos medulares hacia y desde los niveles encefálicos; los sensitivos provenientes de los receptores, hacia arriba, y los motores provenientes de los niveles encefálicos hacia abajo. Las fibras de las vías ascendentes son axones de células ganglionares espinales o células de las astas de la sustancia gris de la médula. Las vías de conducción son haces de fibras que forman la sustancia blanca de las columnas de la médula. Se denomina columnas inferiores a la masa de sustancia blanca ubicada entre la cisura central anterior y las raíces ventrales, columnas laterales a la ubicada entre las astas dorsales y ventrales y columnas posteriores a la que está situada entre las astas dorsales. Las vías ascendentes o sensitivas más importantes son: Los haces de Gol l y B ur da ch (fascícul os gr aci le s y cuneatus), formados por la enorme masa de fibras provenientes de los receptores cutáneos que ingresan a la parte medial de las raíces dorsales de la médula. En conjunto, estos haces conforman las columnas dorsales de la médula espinal. Los haces de Goll y Burdach, son prolongaciones de las células de los ganglios espinales, que ascienden hasta el bulbo raquídeo, donde hacen sinapsis a nivel de los núcleos de igual nombre, en los cuales se hallan las segundas neuronas de esta vía; los axones de estas neuronas se decusan, fragmentando las astas dorsales a este nivel, ascendiendo por el tallo cerebral formando el lemnisco medio (Cintas de Reil), para establecer sinapsis a nivel de núcleos talámicos y finalmente proyectarse hacia la región sensorial de la corteza, áreas somestésicas I y II. Por los haces de Goll y Burdach, discurre la sensibilidad del tacto fino, la sensibilidad vibratoria, sensaciones de escozor, cosquilleo y comezón, además sensaciones delicadas de carácter voluptuoso o sexual. El tr a cto e spino ta l á mi co , constituido por las vías lateral y ventral. El fascículo espinotalámico lateral se origina en pequeñas células del asta dorsal de donde sus axones, entrecruzándose con los del lado contrario, se ubican en la columna contralateral, por dentro de las haces espinocerebelosas (principalmente del ventral), mientras que el espinotalámico ventral, que se origina en las células del asta dorsal, entrecruzan sus fibras también a nivel de la médula para discurrir por la columna ventral contralateral. Ambos fascículos espinotalámicos cuyas fibras aferentes ganglionares provienen de los receptores del dolor o de la temperatura penetran en la sustancia gris por las astas dorsales y terminan en las pequeñas células ubicadas en el mis- 365 mo segmento, en su ascenso establecen sinapsis en núcleos talámicos de donde se proyectan hacia las áreas somestésicas I y II de la corteza cerebral. Por esta vía nerviosa discurre sensibilidad táctil grosera, del tacto propiamente dicho, térmica y dolorosa, así como sensaciones voluptuosas. El tra cto e spi no ce r e be l o so conformado por los haces dorsal y ventral. El haz de Fleching o tracto espinocerebeloso dorsal, situado en la parte externa de la columna lateral, está constituido por axones de células del mismo lado de la médula, pero también parcialmente del otro lado; estas neuronas están ubicadas en la sustancia gris, cerca de la base del asta dorsal, formando la denominada columna de Clarke. Las fibras del haz espinocerebeloso dorsal terminan en las células de la corteza cerebelosa del lado contrario conduciendo impulsos de los receptores musculares, mientras que el haz de Gowers o tracto espinocerebeloso ventral discurre por la parte ventroexterna de la columna lateral, debajo del haz de Fleching; sus fibras son axones de células del asta posterior y se proyectan también hacia la corteza cerebelosa del lado contrario. La vía espinocerebelosa conduce impulsos provenientes de los receptores especializados musculares (husos musculares y órganos tendinosos de Golgi) como vía inconsciente que permite el papel del cerebelo en la metricidad o exactitud de los movimientos voluntarios e involuntarios y del equilibrio. (Ver Fig. 8.8.). F i gu r a 8.8. Papel conductorde lamédula espinal. 366 Del estudio de las vías de conducción ascendentes de la médula, se deduce que en ningún caso, las fibras que provienen de los cuerpos celulares ubicados en los ganglios espinales, alcanzan directamente la corteza cerebral. De esta manera los impulsos provenientes de los receptores, atraviesan necesariamente un mínimo de dos neuronas antes de alcanzar los centros superiores (cerebro y cerebelo). La sensibilidad trasmitida por los fascículos de la médula espinal (cuello, tronco y extremidades) y las vías sensitivas de los nervios craneales (cabeza), presenta diferentes matices, por lo que puede ser clasificada de diferentes formas. La clasificación utilizada tradicionalmente es la planteada por Head y comprende cuatro tipos: epicrítica, protopática, profunda inconsciente y visceral. a) Ep icr í tica , que comprende la percepción de los contactos finos, el sentido de la discriminación táctil, la percepción de los grados débiles o medios de la temperatura y la capacidad de localización de las sensaciones dolorosas y térmicas, también hay que considerar a las sensaciones cinestésicas de las articulaciones, tendones, músculos, periósteo y dermis de la piel, informativas de nociones de posiciones, actitudes, movimientos activos y pasivos, el reconocimiento de los objetos (estereognosia), etcétera. Esta modalidad discurre primariamente por los fascículos de Goll y Burdcah. b) Pro to pá ti ca , en la que figuran las sensaciones dolorosas, las apreciaciones groseras térmicas, así como las táctiles de un solo contacto, procedentes en su totalidad de extrarreceptores. La vía primaria se corresponde con los fascículos espinotalámicos. c) Pr ofunda i nco nsci e nte , originadas por estímulos que proceden de las estructuras pro fundas (dispositivo s propioceptores de los músculos, tendones, superficies arti culares, e tc.), concernientes al tono muscular, equilibrio y coordinación; discurre básicamente por los fascículos espinocerebelosos. d) I nte r na o visce ra l , cuyas impresiones son recogidas en las superficies viscerales por fibras vegetativas simpáticas (intrarreceptores) y por los fascículos de Goll y Burdach. Las vías ascendentes o motoras más importantes comprenden dos tipos generales de inervación: voluntaria e involuntaria. La actividad motora voluntaria (motricidad voluntaria) es desarrollada por la vía piramidal. La ví a pi ra mi da l , está situada en la médula espinal, sus fibras reciben el nombre de fascículo corticoespinal, se originan en la zona motora de la corteza cerebral, en las células piramidales o células de Betz, sus axones se proyectan por la porción inferior del nivel encefálico bajo para, a nivel del bulbo, el 80 % de sus fibras pasar al lado opuesto (decusación de las pirámi- 367 des), formando el tracto córticoespinal o haz piramidal cruzado. Una parte menor de los axones (20 %) de las células de Betz forman el haz piramidal directo, cuyas fibras forman un haz estrecho ubicado en la columna ventral de la médula espinal, no obstante, también estas fibras pasan al lado opuesto a nivel del segmento medular, con el cual establecerán sinapsis en las astas ventrales. De esta manera, las células de la zona motora de la corteza cerebral solo están conectadas con las astas ventrales del lado opuesto de la médula espinal de donde salen a su vez las fibras motoras de los nervios espinales para los músculos esqueléticos. La vía piramidal está formada por tres fascículos: cor ti co po nto para la información al cerebelo del movimientovoluntario que se quiere hacer, co rticobul bo para, mediante las raíces motoras de los nervios espinales, desarrollar los movimientos voluntarios de la cara y co r ti co e spi na l que trasmite la motricidad voluntaria a los músculos del cuello, tronco y extremidades. El fascículo corticoespinal en su origen presenta gran desarrollo en humano, primates y carnívoros, donde alcanza las extremidades anteriores y posteriores, mientras que en el caballo la mayoría de las fibras inervan las extremidades anteriores, de ahí la alta, diversa y compleja movilidad que desarrollan con estas y la movilidad limitada de las extremidades posteriores. La motricidad involuntaria comprende un conjunto de fascículos que se originan en el nivel encefálico bajo como son: el fascículo rubr oe spi nal , que se origina en el núcleo rojo de la calota peduncular; tan pronto emergen sus fibras de las neuronas de origen, se entrecruzan (Decusación de Forel) para llegar a la médula espinal donde van terminando en cada segmento a nivel de las astas ventrales, y establecer sinapsis con las motoneuronas de los nervios espinales. Presenta gran desarrollo en los animales, el fa scí cul o te cto e spi na l , originado en las neuronas constitutivas de los tubérculos cuadrigéminos anteriores y posteriores y que al igual que el anterior, tan pronto emergen sus fibras se entrecruzan con las del lado opuesto (Decusación de Maynart) para ir terminando en las astas ventrales de la médula espinal. Trasmite la motricidad refleja relacionada con los reflejos defensivos viso y audioespinales, el fa scículo ve stí buloe spi na l (Fascículo de Deiters o Deiteroespinal) con origen en los núcleos de Deiters del bulbo raquídeo; las neuronas que lo integran reciben fibras procedentes del órgano vestibular de tipo homo y heterolaterales, es decir, algunas siguen el trayecto del mismo lado donde se originaron y otras se entrecruzan con las del lado opuesto para terminar en las astas ventrales de la médula. Transmite señales relacionadas con los movimientos reflejos que tienen que ver con la corrección del equilibrio, tanto estático como dinámico. Existen otros fascículos tales como el o l ivo e sp ina l o fascículo de Helwe que tiene su origen en los 368 núcleos de la oliva cerebelosa y se relaciona con movimientos reflejos y además el fascículo r etículo esp inal originado en áreas motoras de la formación reticular relacionadas con el control de actividades cardiorespiratorias. El automatismo medular permite la respuesta ante estímulos del medio sin necesidad de la participación de los centros superiores; este tipo de respuesta involuntaria se conoce como papel reflejo de la médula espinal y se clasifica en reflejos de la vida de relación y de la vida vegetativa. (Fig. 8.9.). F i gu r a 8.9. Papel reflejo de la médula espinal. Los reflejos de la vida de relación se clasifican en directos, originados en los receptores especializados huso muscular y órgano tendino de Golgi, indirectos a partir de estímulos de receptores cutáneos, de postura o locomoción, relacionados con la aptitud, el equilibrio y el desplazamiento del cuerpo y espasmos o contracciones musculares relativas a estímulos algiógenos de diferentes causas. Como reflejos directos están los reflejos miotático, rotuliano y tendinoso de Golgi entre otros. Todos los reflejos necesitan un receptor, un medio para la transmisión del estímulo transformado en impulso nervioso y un órgano efector. El reflejo miotático utiliza un número mínimo de neuronas, es decir, una sola neurona sensitiva y una sola neurona motora; el reflejo miotático se inicia por la distensión del receptor del huso muscular (receptor prima- 369 rio) y hace que el músculo estirado se contraiga. El reflejo rotuliano es un tipo de reflejo miotático importante utilizado en clínica para conocer la integridad funcional de los reflejos de tracción. Se establece al percutir sobre el tendón rotuliano con un martillo de reflejos. Ello estira el tendón del cuadricep e inicia un reflejo de extensión que hace que la pierna se extienda violentamente por contracción muscular de seguimiento al tendón distendido. Estos reflejos de extensión, pueden obtenerse en casi todos los músculos de la economía siempre que se percuta el tendón del músculo en cuestión. Se puede plantear que la brusca tracción de los husos musculares es lo que se necesita para desencadenar el reflejo de tracción. El reflejo en cuestión se utiliza para conocer el grado de facilitación de los centros medulares. Por ejemplo, cuando se transmiten un gran número de impulsos fascilitantes del SNC a la médula espinal, este reflejo está muy aumentado o al contrario, cuando disminuye el número de impulsos fascilitadores de los centros superiores a la médula este disminuye. El r efle jo tendi noso de Gol gi se origina en el órgano tendinoso de Golgi que como ya conocemos, es un receptor situado en el punto de inserción de las fibras musculares con los tendones; estos receptores se insertan por 10-15 fibras musculares, a los cuales llega una fibra nerviosa. La base fisiológica del mismo la constituye la estimulación de los receptores por la tensión que se produce sobre el tendón ante una contracción muscular, por lo que podemos afirmar que se encarga de determinar la tensión a que está sometido el tendón por la contracción muscular; estos receptores responden con un aumento de descarga, después que el músculo se contrae. Al estimularse los receptores, las señales del órgano tendinoso pasarán a la médula espinal, donde producen reflejos que afectan a todo el músculo implicado en la acción. Este reflejo es completamente inhibitorio, contrario al reflejo que estimula el huso muscular, por lo que la estimulación de estos receptores excitan neuronas intercalares inhibitorias medulares, que a su vez inhiben a las motoneuronas del asta ventral que inervan al músculo en cuestión, produciendo su relajación. Es un reflejo protector o defensivo que entra en acción ante una tracción brusca o enérgica del músculo, por lo que al relajarlo impide el desgarro de fibras musculares en su unión con el tendón. Los reflejos indirectos se relacionan con reacciones nerviosas a partir de estímulos aplicados en la piel como respuesta defensiva a diversas causas. Entre estos se describen: el r efl e jo de l a cr uz que se observa con facilidad en el caballo, en el cual cuando se estimula la región de la espalda, el animal produce sacudidas enérgicas de la piel como respuesta ante la presencia de insectos, el re fl ej o de r a sca do , bien desarrollado por el perro cuando se estimula la zona dorsal y lateroventral abdominal, respondiendo el animal 370 con movimientos de la extremidad correspondiente con el objetivo de quitarse el estímulo, ya que aunque el mismo le sea placentero, la respuesta nerviosa está diseñada para eliminar ectoparásitos, el r efle jo e scr otal , bien observable en machos de testículos pendulados, como respuesta termorreguladora, por lo que estos se retraen en el invierno y se relajan en el verano, el r efle jo cre masté ri co , producido con facilidad en el caballo al estimularse la piel a nivel del cóndilo interno del fémur que determina retracción testicular, el r e fle j o ma mar i o bien manifiesto en la hembra bovina como respuesta ante la estimulación de la cara posterior de la ubre, respondiendo el animal con movimientos de aproximación de las extremidades posteriores hacia las anteriores, reduciendo la base de sustentación, por lo que las aleja del punto de excitación, el r efl e jo p la ntar bien definido en el perro cuando hacemos presión sobre una almohadilla plantar que produce flexión de los dedos como si pretendiera atrapar al estímulo, el r e fl e j o a na l como respuesta de todos los mamíferos ante la inserción de un objeto de cualquier índole por el ano que decide la contracción enérgica de la musculatura esquelética perianal que se desempeña como esfínter externo fisiológico del ano. Entre los reflejos de postura y locomoción está el r efl e jo fle x o r que aunque se produce, generalmente, como un reflejo de defensa ya que el mismo permite alejar la extremidad del punto de agresión, se constituye en un reflejo de postura y locomoción por su desarrollo en el accionar ambulatorio o de desplazamiento del cuerpo animal; se puede observar fácilmente en el animal espinal al estimular los receptores cutáneos. Este reflejo presenta características específicas como un arco reflejo multineuronal que decide un tiempo de reflejo largo al igual que un estímulo débil, pero que alcance el umbral de excitación en el nervio aferente, provoca la contracción del músculo flexor en forma parecida a la que se lograría por excitación directa del mismo nervio motor. Si el estímulo es intenso el músculo reacciona con un tétano breve y el miograma revela que ha habido una corriente de reacción postdescarga, que persiste aun después de cortar las fibras sensitivas del músculo en cuestión, es decir, que incluso después de desaparecida la estimulación prosigue la descarga de las motoneuronas sobre el músculo, fenómeno que se interpreta por el paso de impulsos en circuitos de unas a otras células; la respuesta flexora guarda relación en intensidad y duración con la intensidad del estímulo aferente, en función con el número de motoneuronas que participan y, por ende, de fibras musculares; si a la vía aferente se le aplican dos estímulos menores que el fisiológico, el segundo estímulo va seguido de un efecto motor, tratándose posiblemente de una sumación temporal o espacial. 371 El mecanismo neuronal del reflejo flexor se muestra al colocar el animal la pata en un lugar donde le produzca un estímulo doloroso, este estímulo, captado por los receptores, y conducido por la vía aferente llega a las neuronas intercalares y después por las motoneuronas se proyecta hacia los órganos efectores, lo que provoca un acortamiento de los músculos flexores que automáticamente sitúan la extremidad en flexión. El desarrollo de este reflejo establece circuitos nerviosos complejos formados por circuitos divergentes para difundir el reflejo hacia los músculos para la retracci ón, circuito s pa ra i nhi bir los músculos antago nistas de la misma extremidad, lo que facilita la flexión y circuitos estimulantes de la musculatura antagónica de la extremidad contraria, musculatura extensora, que poseen el efecto de sostén del cuerpo. Cuando una extremidad realiza un movimiento de flexión, en este acto se habrán contraído los flexores y relajado los extensores, en virtud de los circuitos de inervación recíproca; pero si la relajación de los antagonistas tiene lugar desde el primer momento y de modo súbito, la contracción de los flexores no encontraría resistencia alguna y el movimiento será brusco, rápido, inmediato, faltándole la presición y finura necesaria. Ahora bien, al comenzar la distensión de los extensores puede producirse en ellos una reacción de acortamiento, con lo cual el movimiento de flexión encuentra cierta resistencia, haciéndose con alguna lentitud; persistiendo la acción de los músculos protagonistas, aumenta la distensión de los antagonistas, siguiendo la reacción de alargamiento que permite la continuación de dicho movimiento de flexión, ya que sin la relajación de los extensores no podría efectuarse. Como es de suponer ambas reacciones tienen gran importancia en la coordinación motora y, por lo tanto en la locomoción. Al referirnos en tópicos anteriores, exactamente, cuando hacíamos alusión al reflejo flexor y extensor, tratamos sobre un elemento de importancia primordial para la locomoción. El r efle j o e xtensor cr uz a do es un mecanismo mediante el cual se produce acción sobre los músculos agonistas y antagonistas. Este reflejo se produce gracias a circuitos intercalares inhibitorios, los cuales actúan sobre los músculos de las extremidades opuestas, ejerciendo una acción contraria, es decir, cuando se produce la distensión de un músculo en una extremidad, gracias al mecanismo de inervación recíproca, se produce la inhibición de distensión sobre los músculos de la otra extremidad. Esto permite que la locomoción se efectué con ritmicidad. El re flej o de po stur a o reacció n po siti va de sosté n se demuestra al realizar una presión sobre la planta de una extremidad de un animal descerebrado que como respuesta hace que la extremidad se extienda en proporción de intensidad contra la presión aplicada. Este reflejo es de tal magnitud que 372 un animal descerebrado, de ser puesto en posición erguida, la presión de sus cuatro extemidades sobre la superficie genera una respuesta de sostén que es capaz, por vía refleja, de producir envaramiento suficiente como para soportar su peso y mantenerlo erguido e inmóvil. Este reflejo recibe el nombre de “reacción positiva de sostén” siendo un reflejo que se ejecuta por un mecanismo neuronal a nivel de la médula, semejante al que se produce en el reflejo flexor o extensor cruzado. Si la presión se aplica a un lado de la pata esta se mueve en la misma dirección de la presión, si dicha presión se desplaza hacia adelante, la pata lo hace hacia la misma dirección o si es hacia atrás, la pata se desplazará hacia atrás. Es decir, la pata se halla constantemente relacionada con la presión que, según el principio de acción-reacción, se le esté aplicando. Esta es la reacción magnética que ayuda al animal a mantener el equilibrio, puesto que si el animal tiende a caerse hacia un lado, este lado de la pata será estimulado por la presión ejercida sobre ella y la extremidad automáticamente se extenderá con mayor inte nsidad ha cia el lado de la caída, evitando esto. Los e sp a smo s o cal a mbr es se producen como actividad refleja de la médula espinal relacionada con diferentes estímulos locales de carácter irritable, ya sean por ruptura de condiciones homeostáticas como el calambre muscular, debido a alteraciones metabólicas y térmicas en un músculo o contracciones espásticas o sostenidas de la musculatura abdominal ante cuadros de apendicitis o peritonitis (abdomen en lata). Los r efle j os de l a vida vegeta ti va se corresponden con acciones subconscientes de carácter regulador de funciones del cuerpo animal, como el control reflejo de la actividad cardiovascular y respiratoria, el reflejo antidrómico vascular vasoconstrictor local en la hemorragia, los reflejos espinales de la micción y la defecación controlados al nivel sacro (S2 -S4 ), los r eflejos reproductivos de erección y eyaculación, así como otras múltiples acciones reflejas relacionadas con los sistemas simpático y parasimpático, ya que es a nivel de las astas laterales de la médula espinal donde se origina el primero (T1 -L3 ) y a nivel sacro se localiza el más importante nervio parasimpático espinal, el nervio pélvico. NIVEL ENCEFÁLICO BAJO (NEB) Se corresponde con un nivel funcionalmente más complejo que el nivel medular. La base morfológica está constituida, en orden de continuidad ascendente, por bulbo, protuberancia, mesencéfalo, región diencefálica y ganglios basales. Contigua a estas estructuras se localiza una masa de 373 tejido nervioso, el cerebelo, que se une al resto del sistema mediante los pedúnculos cerebelosos. El NEB, al igual que el nivel medular, desarrolla dos funciones: refleja y conductora, por lo que se constituye en un punto básico para la actividad de control subconsciente. (Ver Fig. 8.10.). F i gu r a 8.10. Estructuras componentesdel NEB. El bul bo , médul a oblo nga o ta ll o ce re br al es una formación nerviosa más compleja que la médula espinal. Reúne un gran número de circuitos, centros o núcleos neuronales que controlan respiración, función cardíaca, función vascular, función gastrointestinal, movimientos oculares, sostén del cuerpo contra la gravedad y muchos movimientos esteriotipados del cuerpo. El mecanismo de la actividad refleja del bulbo no se diferencia en principio de la actividad refleja de la médula espinal, pero la importancia de la actividad del tronco cerebral es mucho más importante. Al bulbo llegan fibras aferentes de los receptores de la piel del rostro, conjuntiva ocular, cavidad bucal y nasal, de los órganos de la audición y del laberinto, de la laringe, tráquea, pulmones, corazón, senos carotideos y aórticos, estómago, hígado, páncreas e intestino delgado, por lo que se constituye en un área receptora 374 de primer nivel en donde se integran y coordinan, en sus centros nerviosos, la secuencia de eventos fisiológicos de alto valor para el mantenimiento de la vida; del bulbo salen fibras eferentes, axones neuronales, hacia los órganos efectores cuyos impulsos permiten: Regulación de la respiración por la presencia de las áreas inspiradora y espiradora del centro respiratorio. Regulación de la actividad cardíaca y vascular, por la presencia del centro cardiovasomotor. Reflejos defensivos oculares (parpadeo y lagrimeo), respiratorios (estornudo y tos) y digestivos (eructación y vómito o émesis). Movimientos de la musculatura facial, lengua y faringe (mímica emocional, comunicación fonética y actividades motoras diversas). Actividad digestiva motora (prensión, masticación, deglución, motilidad gastrointestinal hasta colon proximal) y secretora (insalivación, jugo gástrico, jugo pancreático y bilis). Intervención en el equilibrio y tono muscular por la presencia de los núcleos de Deiters o vestibulares, que reciben fibras aferentes de los receptores estibulares del aparato vestibular del oído interno y en estos núcleos se origina el fascículo vestíbuloespinal corrector de la posición del cuerpo en relación con la cabeza para el mantenimiento del equilibrio. Es un área de recambio en la transmisión de los impulsos nerviosos de los órganos de los sentidos de la audición (núcleos cocleares), el gusto (núcleos solitarios) y el tacto (núcleos de Goll y Burdach). El bulbo, por lo tanto, se constituye en un área vital para la vida por la presencia de los centros cardiorespiratorios y puede desarrollar una importante actividad en el control de los procesos digestivos, debido a que aquí se localizan los núcleos de origen del X par craneal o nervio vago, el nervio parasimpático más importante de la economía animal. La p ro tube r a nci a o pue nte es una estructura nerviosa que participa en el control de la actividad respiratoria por la presencia de las áreas neumotáxica (protuberancia alta) y apneústica (protuberancia baja), por lo que es también un área vital para la vida, además aquí se originan diversos pares nerviosos craneales que participan en el control motor de la musculatura de la cara y mediante los núcleos pontianos interviene en las vías de control y desarrollo de los movimientos voluntarios e involuntarios de la musculatura esquelética y del equilibrio, en especial por su estrecha relación funcional con el cerebelo. El mesencéfalo o cerebro medio es una formación encefálica situada entre la protuberancia anular o puente de Varolio y la región diencefálica, debajo 375 del cuerpo calloso. Desde el punto de vista fisiológico, dos estructuras en forma de media luna, la sustancia negra o Locus Niger, lo divide en dos partes, el cuerpo o calota que desarrolla función refleja y conductora y los pies, con función conductora; los pies también se conocen como pedúnculos cerebrales. El papel reflejo de l a cal ota queda demo stra do al par ticipar eminentemente e n el control y desarrol lo de la acti vida d motora consciente e invo luntari a, ya que aquí se ubi can los núcleos rojos, donde se originan los fascículos rubroespinales, uno para cada lado, al igual que cua lquier fascículo ne rvio so, constituyé ndose en un centr o fundame ntal para el control de la metri cidad o exactitud del mo vimiento vol untario e involuntar io y del equi libri o, l os núcleos de orige n de l III par craneal o motor ocula r común que par ticipa en el contro l vol unta rio e invo luntario del movimi ento de los ojos y los tubérculos cuadrigéminos, grupos cel ulares que forman do s par es de centros, los anterio res (TCA o nate s) y los p oster iore s (TCP o teste s) que ti enen gran impo rtancia e n la coordinación de refle jos defensivos visuales (TCA) y auditivos (TCP) que permiten la rota ción de los ojos y la cabeza en direcci ón a la fuente de estímulo, por lo que la ex tirpaci ón de estos tubérculos cuadrigéminos altera estos movimientos reflejos. (Ver Fig. 8.11.). F igur a 8.11. Mesencéfalo. 376 Los tubérculos cuadrigéminos anteriores o superiores son indispensables para la realización de los reflejos con punto de partida en la retina (reflejos visuoespinales), mientras los tubérculos cuadrigéminos posteriores o inferiores son indispensables para los reflejos con punto de partida en el órgano de Corti del caracol (reflejos audioespinales). Por otra parte los tubérculos cuadrigéminos anteriores son los responsables del llamado reflejo pupilar, consensual o de adaptación de la pupila a la intensidad luminosa. Esto es, cuando exponemos el ojo a una luz intensa, la pupila, cual diafragma de una cámara fotográfica, disminuye su diámetro (miosis), reduciendo la intensidad lumínica que llega a la retina; por el contrario en la luz crepuscular o aun en la nocturna, la pupila aumenta su diámetro (midriasis) de tal modo que incrementa el nivel de penetración de estímulos lumínicos a la retina. El papel conductor de la calota comprende los paquetes axónicos, nervios o fascículos, que transitan por el área, comunicando estructuras inferiores con superiores y viceversa y los propios del área; los pies o pedúnculos cerebrales ejecutan solo la función conductora, ya que por aquí transitan los fascículos responsables del control del movimiento voluntario, originados en la corteza cerebral, en su camino hasta las neuronas de relevo para su conexión con la musculatura esquelética efectora. Los fascículos motores voluntarios comprenden la vía piramidal, constituida por los fascículos córticoponto, informadora al cerebelo del movimiento que se está efectuando, córticobulbo, para la ejecución del movimiento voluntario de la musculatura de la cara, boca y farínge y córticoespinal, el de mayor cantidad de fibra, al ser el responsable del desarrollo de los movimientos voluntarios de la musculatura del cuello, tronco y extremidades. La región diencefálica está constituida por tálamo, epitálamo, metatálamos e hipotálamo. El tál a mo es un área de extraordinaria importancia en el sistema sensorial consciente, por cuanto se constituye en el discriminador de la información banal, secundaria, sin importancia, que permite, con su bloqueo a este nivel la capacidad de atención a la corteza cerebral. Se plantea que el tálamo bloquea hasta un 99 % de informaciones sensitivas no necesarias por sus vías tálamo-corticales. Además núcleos talámicos se constituyen en centros de recambio en la trasmisión de impulsos nerviosos de los sentidos del tacto y el gusto hacia la corteza. Los me ta tál a mo s son conjuntos neuronales, ubicados a ambos lados del tálamo, que presentan como aspectos más significativos la presencia de estructuras nerviosas, los cuerpos geniculados, que son centros de recambio en la trasmisión de los impulsos nerviosos hacia la corteza de los sentidos de la vista (cuerpos geniculados laterales) y la audución (cuerpos geniculados mediales). (Ver Fig. 8.12.). 377 F igur a 8.12. Región talámica. La glándula pineal o epífisis, es una estructura pequeña localizada en el e p itá l amo , específicamente entre los dos hemisferios cerebrales. En su origen la glándula pineal surge del techo del tercer ventrículo, bajo la parte posterior del cuerpo calloso y está conectada con las comisuras posterior y habenular. Presente en todos los mamíferos y aves se caracteriza por su función fotorreceptora directa en los peces y anfibios, ya que en algunos reptiles posee una actividad reducida e inclusive los cocodrilos carecen de esta glándula. En su constitución histológica la glándula pineal está formada por los pinealocitos o células neuroepiteliales con actividad fisiológica funcional de carácter secretor y por células de la glia nerviosa. La melatonina, una indolamina derivada de la serotonina a partir del triptófano, es la hormona secretada principalmente por la glándula pineal con importante actividad en la reproducción de los mamíferos; se secreta en respuesta a la longitud del fotoperíodo circadiano (24 horas). En los mamíferos la síntesis y liberación rítmica de melatonina obedece a un sistema circadiano que incluye la retina, los núcleos supraquiasmáticos hipotalámicos, el sistema simpático y la glándula pineal, planteándose que sus niveles circulatorios en el plasma son la señal sincronizadora responsable del control de los ritmos circadianos o relojes biológicos en muchas especies de mamíferos y aves. Los niveles más altos de secreción de melatonina por la glándula pineal se producen durante la noche, siguiendo un ritmo circadiano influenciado por la oscuridad para los animales de hábito diurno y viceversa para los de 378 hábito nocturno. El ritmo productor de melatonina, según el hábito de actividad de la especie animal, decide acciones tales como la defensa inmunológica y la actividad reproductiva, explicando por qué la yegua y la gata son hembras de actividad sexual en días largos con noches cortas (primavera-verano), mientras que la carnera y la chiva lo son de noches largas con días cortos (otoño-invierno). El hi p o tá l a mo está constituido por un conjunto de estructuras suprasegmentarias en la porción más rostral y ventral del tubo neural primitivo; el hipotálamo forma las paredes anterior, ventral y laterales del tercer ventrículo. Se considera que es, probablemente, la estructura suprasegmentaria que menos desarrollo en masa adquiere en la escala filogenética si lo comparamos con el desarrollo relativo del tálamo, el cuerpo estriado, el sistema límbico y la neocorteza cerebral. No obstante este desarrollo en masa, relativamente escaso, no guarda relación con la importancia funcional de esta estructura que lo coloca “como el punto vital de relación” del sistema nervioso central con estructuras propias del mismo tales como: el sistema límbico, el área mesencefálica y la formación reticular, con los sistemas nervioso vegetativo y endocrino en forma recíproca. El hipotálamo es una estructura nerviosa del nivel encefálico bajo del sistema nervioso central que produce respuestas vegetativas, ya que la estimulación difusa de su parte anterior genera una respuesta parasimpática, mientras que la estimulación difusa de su parte posterior genera una respuesta simpática, al tiempo que controla la actividad del sistema endocrino. El hipotálamo es, indudablemente, un área vital para el control de la homeostasia del medio interno y, por consiguiente, es “esencial” para la ejecución exitosa de patrones de conducta somatoviscerales con fuerte contenido afectivo y motivacional, elaborados principalmente para mantener dos grandes funciones vitales: la autoconservación y la conservación de la especie. Una gran parte de las primeras investigaciones sobre la función hipotalámica se dedicó a descifrar las relaciones hipotálamo-sistema nervioso autónomo (motor visceral). Por estos estudios se llegó a postular que el sistema autónomo se controlaba por esta vía, así como ejercía el control de la conducta afectiva. En el curso de estas investigaciones se fue descubriendo la implicación del hipotálamo en los mecanismos de control de una larga serie de funciones vitales como la ingestión de alimentos y agua, la secreción y liberación de hormonas adenohipofisiarias relacionadas con el crecimiento, el metabolismo basal, la respuesta ante el estrés, el balance mineral, la reproducción y la secreción láctea y la producción de hormonas propias relacionadas con la eyección de la leche, el mecanismo del parto y el balance hidríco, así como otras funciones más complejas del sistema nervioso en 379 las cuales participa como una parte de la integración y son: la motivación, el aprendizaje, las respuestas emocionales y las conductas alimentarias, sociorreproductiva y maternales. Las funciones hipotalámicas se corresponden con la influencia de un creciente flujo de actividades relacionadas con la vida adaptativa del animal; esta influencia se realiza mediante una serie de circuitos indirectos que lo enlazan al neocórtex por intermedio del rinencéfalo del sistema límbico y la formación reticular del tronco cerebral. De esta manera debemos considerar al hipotálamo como una estructura subcortical que enlaza la neocorteza y el sistema límbico (paleocórtex) con las estructuras del tronco cerebral, que son esenciales para la realización de los patrones de conducta que garantizan la autoconservación y la conservación de las especies. Estos patrones de conductas pueden ser innatos (instintivos o hereditarios) y adquiridos (voluntarios o aprendidos). La estimulación difusa de áreas hipotalámicas desencadena respuestas de carácter vegetativo, por lo que la estimulación difusa de la región hipotalámica anterior produce respuestas parasimpáticas tales como: contracción de la vejiga (micción), miosis, bradicardia, hipotensión arterial, hipermotilidad, e hipersecreción gastrointestinal, además sialorrea. Estas respuestas no son aisladas, sino que en su conjunto forman parte de reacciones más complejas asociadas a la conducta propia del sueño, a las respuestas termorreguladoras ante el calor, a la respuesta ante el bienestar o placer, etcétera. Entre las respuestas de tipo simpático, obtenidas principalmente al aplicar un estímulo eléctrico en forma difusa en el área hipotalámica lateral (pobre en neuronas y rica en fibras de conexión) se describen hipertensión arterial, midriasis, piloerección, taquicardia, sudoración, hiperglicemia, disminución o ausencia de motilidad gastrointestinal y otros signos de hiperactividad simpática. Los estímulos que provocan estas respuestas en el animal intacto no proceden desde las vísceras, sino de situaciones emocionales especialmente reacciones de rabia, ira, miedo, terror, al tiempo que, además, son provocadas como parte de las reacciones encaminadas a conservar la temperatura corporal en caso de que esta disminuyera en condiciones ambientales frías. La estimulación eléctrica a bajo voltaje de la porción media y dorsal del hipotálamo produce vasodilatación en los músculos. Continuamente se produce vasodilatación en la piel y otras regiones para mantener la presión sanguínea a un nivel constante. Esto ha servido para estimar que el hipotálamo es una estación de relevo del llamado sistema vasodilatador simpático colinérgico que, originado en la corteza cerebral, se supone sea el 380 responsable de la vasodilatación muscular al comienzo del ejercicio para el incremento inmediato del suministro de sangre y aporte de oxígeno al tejido muscular esquelético en actividad. La estimulación del núcleo dorsomedial y difusa de la región hipotalámica posterior produce un aumento en la secreción de catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) por el sistema simpático y la médula suprarrenal como respuesta del cuerpo animal ante el miedo, la rabia y la furia. De todo lo anteriormente planteado se puede determinar que en el hipótalamo no existen centros que rijan las actividades autónomas directamente, sino que este se ejerce en concordancia e integridad funcional con otros suprasegmentos del sistema nervioso central que permiten la preparación y consolidación de respuestas defensivas de sobrevivencia. El apetito o hambre, como medio para alimentarse y subsistir, constituye un componente esencial para todos los animales, incluyendo al hombre. Entre las activi dades o patrones de control hipotalámico está l a conducta alimentaria, mediante el control de la ingestión de alimentos a través del centro del hambre (núcleos laterales) y el centro de la saciedad (núcleos mediales), además el centro de la sed (neuronas osmorreceptoras mediales). El hambre connota necesidad de alimentos y está asociada a múltiples y complejas condiciones tales como: hipoglicemia, lipotimia, astenia, vaciamiento gástrico, temperatura, etc., aunque en realidad su sensación se asocia a sistemas complejos que se interrelacionan entre sí. Datos experimentales han demostrado que las lesiones muy localizadas en los núcleos ventromediales producen en el animal una conducta alimentaria alterada, ya que el animal desarrolla una hiperfagia excesiva y hasta voraz, lo cual si se acompaña de un suministro abundante de alimentos lleva al síndrome de la obesidad hipotalámica; estos animales pueden también variar su conducta afectiva, haciéndose algo salvajes y agresivos por el incremento de la sensación de hambre. Por el contrario, la estimulación eléctrica de esta zona en animales intactos produce anorexia total, o sea, el animal cesa de comer. La destrucción de los núcleos laterales anula el instinto de comer, lo que puede llevar rápidamente a la caquexia y a la muerte, si no se les alimenta artificialmente, mientras que la estimulación de estas áreas determina que los animales desarrollen una conducta hiperfágica. En el área preóptica hipotalámica anterior se localiza el centro termorregulador responsable, en los animales homeotermos, del control de la temperatura corporal, determinando la respuesta ante el calor, hipotálamo anterior, o ante el frío, hipotálamo posterior. Otra actividad hipotalámica de extraordinaria importancia se relaciona con su papel endocrino, al ser el área controladora de las hormonas adenohi- 381 pofisiarias, al tiempo que elabora hormonas propias. La interrelación y control hipotalámico-adenohipofisiario se establece por la presencia de un sistema especial de circulación entre la región infundibular hipotalámica y la hipófisis anterior, circulación portal, que permite una estrecha relación de algunos núcleos hipotalámicos de carácter secretor con formación de gránulos y migración axónica de los mismos hacia los telodendrones, donde son liberados a la sangre portal (hormonas liberadoras adenohipofisiarias), por lo que la secreción hormonal de la adenohipófisis es controlada por las hormonas liberadoras respectivas, transportadas por los vasos portales, desde el hipotálamo. De esta forma se controla la secreción de la hormona del crecimiento (GH), de la hormona estimulante del tiroides (TSH), de las hormonas de la respuesta ante el estrés (ACTH), de la hormona estimulante de la secreción láctea (prolactina) y de las hormonas sexuales (gonadoestimulantes). El hipotálamo es además un área endocrina elaboradora de hormonas propias que se almacenan en la neurohipófisis, ADH y oxitocina, que regula la reabsorción facultativa del agua en la nefrona y participa en importantes actividades reproductoras (fecundación, parto y eyección láctea) respectivamente. Los ganglios basales están situados en la base de los hemisferios cerebrales, dentro y en el centro de los mismos y rodeados de sustancia blanca. A este conjunto de formaciones grises también se le conoce como “núcleos subcorticales”. Se considera que los ganglios basales están constituidos básicamente por el núcleo caudado, el globo pálido y el putamen. En los vertebrados inferiores estos núcleos revisten gran importancia, tomando en consideración que la evolución de la corteza es muy limitada, por lo que los ganglios basales presentan más desarrollo y asumen muchas funciones corticales como se puede observar perfectamente en la gartijas y ranas, mientras que en vertebrados superiores con escaso desarrollo de la corteza cerebral, como las aves, el sistema estriopalidal, forma junto con el tálamo, el nivel superior del SNC. La actividad funcional de los ganglios basales se relaciona con el control de los movimientos voluntarios y otras funciones motoras finas como el control de la contracción de la musculatura extensora para el mantenimiento de la postura erguida contra la gravedad, al establecer control sobre las partes facilitadoras de la formación reticular bulbar; para ello envía señales activadoras a la zona inhibidora para que frene o regule la actividad de la zona facilitadora, por lo que la destrucción de los ganglios basales no permite el freno a la formación reticular facilitadora por tal razón esta exalta su función, provocando la rigidez muscular extensora en todo el cuerpo. Los ganglios basales emiten proyecciones, siguiendo la vía talámica a la corteza y a su vez reciben señales procedentes de esta; por otra parte, entre los diversos núcleos existentes se interrelacionan por las numerosas 382 fibras que emiten y reciben. De acuerdo a la magnitud de las lesiones que puedan experimentar los ganglios basales, así serán los síntomas clínicos que se presente n, entre ellos se mencionan l a corea, la atetosi s, el hemibalismo y la enfermedad de Parkinson. La for ma ci ón r eticul ar al comandar el ciclo vigilia-sueño, mediante un sistema de retroalimentación positiva con otras estructuras del sistema nervioso central (corteza cerebral y médula espinal) y del sistema nervioso vegetativo (sistema simpático), presenta una estrecha relación funcional con el sistema límbico y el hipotálamo, por lo que se desempeña como factor importante de la conducta animal. Esta relación funcional con el sistema límbico puede alterar la conciencia, la percepción, la actividad motora voluntaria e involuntaria y modificar indicadores vitales como la respiración y la actividad cardiovascular. El nivel de vigilia del individuo es fundamental para dar la respuesta de conducta adecuada en función del estímulo que la desencadena. La capacidad de percibir y responder ante los estímulos de manera consciente es una actividad inherente a la corteza cerebral activa. Le corresponde a la formación reticular mantener “despierta” la corteza para el control nervioso de las acciones conductuales. El sistema activador reticular ascendente (SARA) lo forma un sistema neuronal en cadena que se extiende desde el tronco encefálico hasta la región diencefálica del nivel encefálico bajo. Le corresponde a las modificaciones del nivel de excitación de la formación reticular determinar si el animal está en vigilia (despierto) o dormido (sueño). La conexión de la formación reticular con la corteza cerebral puede ser mediante dos vías: conexión directa, a través de la cual los axones de las zonas altas se proyectan por vía subtalámica hacia la corteza (SARA) y conexión indirecta con sinapsis en el tálamo y de aquí se distribuyen los impulsos nerviosos hacia casi todas las regiones corticales, estableciéndose el sistema de proyección talámica difusa (SPTD) que se corresponde con la prolongación rostral del SARA. El SARA excitado establece un sistema de alarma general que activa al sistema nervioso y en especial a la corteza cerebral, el sistema límbico, los ganglios basales y el eje hipotalámico-hipofisiario, manteniendo al animal en vigilia-alerta y con capacidad consciente de responder plenamente ante estímulos exógenos del medio ambiente o endógenos de necesidades propias de su fisiologismo. EI cer e bel o , que en latín significa “cerebro pequeño” es un órgano sensitivo sensorial por excelencia interpuesto en la “vía sensitiva profunda inconsciente” propiorreceptora que interviene en el mantenimiento y regulación de los procesos relativos al tono muscular, la postura corporal, el equilibrio estático y dinámico del cuerpo en el espacio, así como en la coordinación de 383 los movimientos voluntarios e involuntarios de la musculatura esquelética y en la orientación y predicciones extramotoras. En estudios de anatomía compara da se divide el cerebelo en tres regione s: el paleoce rebelo, espinocerebelo o vérmix, filogenéticamente la más antigua y común para todos los vertebrados (peces, batracios, reptiles, aves y mamíferos), el arquicere belo o vestibulo cerebelo que se corresponde con el nódulo floculonodular y el neocerebelo o cerebrocerebelo, constituido por los hemisferios cerebel osos. La masa nerviosa cerebelosa que se ubica en contiguidad con el nivel encefálico bajo se une al resto del sistema mediante los pedúnculos cerebelosos. El cerebelo constituye el techo del cuarto ventrículo y aunque solo representa, aproximadamente, el 10 % del total del encéfalo posee más de la mitad de las neuronas de este. En el paleocerebelo residen los centros controladores de los movimientos generales trasmitidos por la herencia para la especie animal como son: caminar, correr, saltar, echarse, levantarse, trepar, nadar y volar en las aves; esta área recibe conexiones aferentes procedentes de la periferia, básicamente, de la médula espinal y se conecta con las vías que van hacia los sistemas piramidal y extrapiramidal responsables de la ejecución motora. El vestibulocerebelo, que se ubica en el lóbulo floculonodular, recibe la mayoría de su información aferente del sistema vestibular del bulbo y del sistema visual, por lo que está estrechamente relacionado con la coordinación del movimiento de la cabeza y los ojos, según la posición de equilibrio. El cerebrocerebelo o neocórtex se desarrolla filogenéticamente al tiempo del cerebro, por lo que inician su despegue en los primates al conjugarse la capacidad de coordinación de los movimientos de los dedos para la actividad prehensil y de la boca y la lengua necesarios para la comunicación oral o locución; ubicada en las partes laterales de los hemisferios cerebelosos se relaciona estrechamente con la corteza cerebral motora y en ella se localizan los centros de los movimientos aislados de las extremidades o de las regiones corporales, por lo que estará más desarrollado en aquellos animales capaces de realizar movimientos más especializados, al constituirse en el área del planeamiento del movimiento. Las conexiones de la masa nerviosa cerebelosa con el resto del sistema se establecen a través de los pedúnculos cerebelosos, estos pedúnculos están formados por axones aferentes y eferentes que conforman fascículos, por lo que la sección de ellos determina una respuesta similar a la ablación del órgano. Los pedúnculos cerebrales son tres pares, anteriores, medios y posteriores, que reciben (sensitivas) y proyectan (motoras) fibras nerviosas de estructuras específicas desde y hacia el resto del SNC, de manera que los anteriores comunican con el mesencéfalo y áreas superiores, los medios con la protuberancia y los posteriores con el bulbo y la médula espinal. 384 El sistema de aferencias cerebelosas comprende fibras procedentes del órgano vestibular, previa sinapsis en el núcleo de Deiters, fibras procedentes de la médula espinal, mediante los fascículos cerebelosos directo y cruzado, fibras procedentes de la formación reticular bulbo-protuberancial y de los tubérculos cuadrigéminos, anteriores y posteriores y fibras procedentes de núcleos pontianos que son sinapsis para la trasmisión del movimiento voluntario que se quiere ejecutar mediante el fascículo corticoponto de la vía piramidal. El sistema de eferencias cerebelosas está conformado por las fibras que emite al núcleo rojo de la calota peduncular, a la formación reticular mesencefálica y al tálamo, de donde parten proyecciones hacia la corteza cerebral motora, lo que permite establecer un sistema de información cerebelo-cerebro para el conocimiento consciente de la ubicación y energía de contracción de todos los músculos esqueléticos de la economía animal. El núcleo fastigii envía fibras a l a formación reticular bulboprotuberancial. Cuando la corteza cerebal motora por el sistema piramidal (voluntario) o el sistema ex trapira midal (involuntario) envía n señal es a lo s músculos esqueléticos para la ejecución de un movimiento es necesaria la participación del cerebelo para que el acto motor sea perfecto, es decir, sea métrico o exacto. El cerebelo recibe en primer lugar la información procedente de los sistemas motores sobre el movimiento a desarrollar, al tiempo que comienza a recibir informaciones de los propios receptores, husos musculares y órganos tendinosos de Golgi, así como del sistema vestibular y de otros receptores sensoriales referentes al movimiento que se está ejecutando, por lo que al comparar la información de la intencionalidad del movimiento con el movimiento en sí que se está efectuando, de no ser iguales, efe ctúa los ajustes necesar ios para equipar arlo s. Los movimientos involuntarios son numerosos y a diario los estamos ejecutando armónicamente, movimientos sinérgicos, y ello se debe a la participación subconsciente del cerebelo; en estos movimientos participan generalmente circuitos neuronales numerosos, por lo que las señales deben establecer varias sinapsis. Un ejemplo es la ejecución del reflejo viso-espinal, reflejo defensivo ya expresado en el estudio del fascículo tectoespinal que se desarrolla perfectamente, pese a que en ocasiones se integran muchos grupos musculares y varios segmentos médulares, gracias a la función cerebelosa. El cerebelo desempeña una importante función en el aprendizaje motor, a partir de la experiencia y la repetición del movimiento deseado, el acto de aprender a montar bicicleta, por ejemplo, en un principio requiere toda la 385 atención consciente de la corteza cerebral fijando el “patrón” motor del accionar del cuerpo, pero una vez adquirida la habilidad, el cerebelo se hace cargo de la cronología del movimiento corporal, por lo que se libera a la corteza cerebral de esta actividad y podemos entonces pensar en otras cosas o sencillamente contemplar el medio ambiente por donde nos desplazamos. De lo antes expresado se infiere que el cerebelo necesita “aprender” la secuencia del movimiento deseado para “hacerlo suyo” y permitir otras actividades corticales, esto es así desde el inicio de la vida, ya que hasta el movimiento, el principio más simple que caracteriza y diferencia a los animales de las plantas, el caminar, requiere al inicio de la actividad consciente, la total concentración en su desarrollo para paulatinamente pasar al control cerebeloso y así podemos, entre otras acciones, comer, pensar, hablar, cantar, interesarnos por cualquier situación medioambiental mientras caminamos. El mantenimiento del equilibrio, estático y dinámico, es otra de las actividades de alta complejidad del cuer po animal. El tono de los músculos extensores, y en cierta medida también el de los flexores, se modifican en dependencia de reflejos que se originan en los receptores del aparato vestibular, los receptores especializados, husos musculares y órganos tendinosos de Golgi, ganglios basales y la formación reticular tienen como centro integrador y coordinador al cerebelo. En el mantenimiento del equilibrio consciente le corresponde a la corteza cerebral desarrollar el papel fundamental. El aparato vestibular del oído interno, sistema bilateral de receptores localizados en dicho oído, está formado por los conductos semicirculares, el utrículo y el sáculo; estos órganos producen sensaciones relacionadas con el equilibrio. Los conductos semicirculares son los responsables de detectar la aceleración y deceleración rotatorias de la cabeza, al tiempo que el utículo y el sáculo detectan la aceleración y deceleración lineal, así como la posición estática de la cabeza en el espacio para el mantenimiento del equilibrio estático y dinámico; el retorno de la cabeza al plano axil posterior a un movimiento de lateralidad es una acción refleja con origen en estos receptores. El sistema vestibular se constituye en el sistema de información sensorial para los reflejos que interesan a las motoneuronas espinales, al cerebelo y a la musculatura extraocular del ojo, permitiendo la posición normal del cuerpo en su sostén contra la gravedad. Es a partir de los reflejos vestibulares que se coordinan los movimientos de la cabeza y de los ojos para incrementar al máximo la agudeza visual durante los movimientos de la cabeza en cualquier plano. 386 NIVEL ENCEFÁLICO ALTO (NEA) El nivel encefálico alto está formado por el neocórtex o corteza cerebral y el paleocórtex o sistema límbico, por lo que la actividad integrada de ambos produce la conducta dirigida a la satisfacción de un objetivo determinado. En principio la corteza cerebral regula, más bien precisa, la comunicación espacio-temporal con el medio ambiente y las capacidades estereognósticas intelectuales-formales en el humano o las capacidades de aprendizaje de los animales con un objeto, mientras que el sistema límbico controla los estados anímicos y disposiciones para la acción, o sea, el complejo de motivaciones y emociones, así como los procesos básicos de la memoria y por ende del aprendizaje. Le corresponde al si ste ma l í mbico clasificar por orden de importancia las informaciones internas (del cuerpo) y externas (del medio) para determinar la conducta característica orientada al cumplimiento de un objetivo por la especie animal (conducta hereditaria). El sistema límbico, también denominado rinencéfalo por su estrecha relación con el sentido del olfato, consiste en un segmento de sustancia gris alrededor del hilio de los hemisferios cerebrales que conforman estructuras profundas asociadas al mismo, como son la amígdala, el hipocampo y el núcleo septal. La palabra límbico significa “frontera”, por lo que comprende formaciones nerviosas que se localizan entre el hipotálamo y sus estructuras re lacionadas (ni vel encefálico bajo) y la co rteza cerebral (nivel encefálico alto). La denominada corteza límbica es filogenéticamente la parte más antigua de la corteza cerebral. El sistema límbico está formado histológicamente por un tipo primitivo de tejido nervioso llamado allocórtex que rodea el hilio del hemisferio cerebral correspondiente y de un segundo anillo de un tipo de corteza de transición conocido por yuxtacórtex, situado entre el primero y el resto del hemisferio cerebral correspondiente a cada lado de la línea media del encéfalo. El tejido cortical de las porciones no límbicas remanentes de los hemisferios cerebrales se denomina neocórtex que se constituye en el tipo de corteza de mayor desarrollo y se diferencia de la corteza límbica en que mientras esta última prácticamente se mantiene igual con la evolución de los animales, la primera fue evolucionando hasta alcanzar su máximo desarrollo en el humano. El sistema límbico comprende un conjunto de estructuras neuronales que, aunque a primera vista parecen no tener relación anatómica alguna, están conectadas desde el punto de vista funcional por una serie complicada de mecanismos que filogenéticamente guardan una estrecha relación con la 387 vía olfatoria para alcanzar en los mamíferos el rango de mayor significación en el cumplimiento de dos grandes funciones vitales: la autoconservación y la conservación de la especie. Las estructuras del sistema límbico intervienen en grado notable en el análisis y elaboración posterior, por analogía con la experiencia pasada (memoria), de los patrones de la conducta emocional con todos sus componentes motores, viscerales y humorales vinculados con la conservación de las especies. Las conexiones aferentes y eferentes de las neuronas componentes del sistema límbico con las estructuras vecinas y entre sí son muy numerosas y solo parcialmente conocidas. Se sabe que presenta fuertes conexiones recíprocas con el hipotálamo y los cuerpos mamilares y a través de estos con otras estructuras mesencefálicas. El sistema límbico comunica con la corteza cerebral mediante sus lóbulos frontal y temporal. El lóbulo temporal transmite principalmente informaciones de las cortezas visual, auditiva y somestésica hacia la amígdala y el hipocampo, mientras que el lóbulo frontal puede considerarse la región neocortical más importante del sistema límbico, siendo la única región que tiene conexión directa con el hipotálamo. Desde el punto de vista anátomo-funcional, el sistema límbico, que funciona como un todo, puede ser dividido en tres componentes: el sistema rinal, el sistema fronto-temporal y el sistema hipocampo-corteza supracallosa. a) El sistema rinal que en sí es el sistema olfatorio; su importancia en los primates y en el humano se encuentra reducida en comparación con otros mecanismos telerreceptores como la vista y el oído, no obstante, puede brindar informaciones acerca de hechos relativamente lejanos espacial y temporalmente. En la mayoría de los mamíferos terrestres, el sistema rinal es un medio importante para el mantenimiento de sus funciones vitales, ya que le permite la información primaria para el desarrollo de patrones de conducta relacionados con la alimentación, la defensa y la reproducción. En numerosas circunstancias, corresponde al olfato proporcionar a los animales la única advertencia de serios riesgos en el medio ambiente. La información olfatoria es un activador inespecífico, significativo de todo un conjunto de actividades corticales responsables de respuestas vitales para el mantenimiento de la vida de relación. La estimulación de este si stema po r sustancias olor osas desagradable s o irri tati vas incrementan significativamente el nivel de vigilia y atención. b) El sistema fronto-temporal es un sistema de alto valor por cuanto establece la relación funcional del sistema límbico con otros niveles del sistema nervioso tales como: el tálamo, el hipotálamo y la formación reticular. La estimulación eléctrica de diferentes partes del sistema fronto-temporal en animales sanos y con libertad de movimientos, determina respuestas 388 comportamentales de tres categorías: 1) de tipo alimentario, como son el lamerse los labios, masticación, etc., además de respuestas asociadas con la búsqueda del alimento que comprende el olfateo, la búsqueda y el ataque en el caso de los carnívoros, 2) determina respuestas de preservación de la especie, como es la defensa en ataque con manifestaciones de cólera y vocalización apropiada o de defensa en huida, como expresión de temor o miedo y vocalización apropiada, y 3) respuestas sexuales que incluye, en el macho, erección, movimientos de cópula y eyaculación y en la hembra ovulación, actividad uterina y parto prematuro. La estimulación eléctrica de la amígdala, estructura nerviosa de este sistema, produce efectos de carácter negativo similares a los inducidos por la estimulación hipotalámica. La amígdala es esencial para el aprendizaje de las emociones, así como para el reconocimiento de las mismas a través de las expresiones del rostro. En el sistema de reconocimiento emocional, la amígdala y otras estructuras vecinas, como son los ganglios basales, permiten reconocer en la relación interanimal estados emocionales por expresiones faciales como la alegría (mirada, sonrisa) o el aburrimiento. Se plantea que antes de que la corteza cerebral produzca reacciones emocionales conscientes, la amígdala las desencadena de una forma casi refleja. Un importante sistema de haces nerviosos penetra en la amígdala para establecer sinapsis con sus áreas de núcleos basales y laterales, al tiempo que del núcleo central amigdalino salen fibras nerviosas que se dirigen a diversos puntos de la corteza cerebral que controlan las reacciones visibles del miedo, como son la taquicardia, la midriasis y el aumento de la tensión muscular esquelética. En la amígdala se almacenan los recuerdos de situaciones de angustia y miedo que al ser, posteriormente, evocados por la memoria dan origen a las crisis de ansiedad en los humanos y que, aunque en menor grado, pueden producirse en los animales que viven con nosotros, perros y gatos, como ocurre por ejemplo ante la muerte del propietario-amigo. Las estructuras del sistema límbico frontotemporal realizan una importante función reguladora de la excitabilidad de mecanismos inferiores (hipotálamo-hipófisis-sistema segmentario) para la fase consumatoria de la conducta innata, por lo que pudiera considerarse como un regulador homeostático que aumenta o disminuye la excitabilidad de los mecanismos inferiores efectores. En la conducta de defensa agresiva actuarían como excitadores, mientras que para la conducta alimentaria y sexual ejercerían un efecto predominantemente inhibidor. También parece ser importante su influencia sobre el concepto de territorialidad, es 389 decir, sobre la actividad animal con su ambiente habitual y del estatus social del animal en su grupo. c) El sistema hipocampo-corteza supracallosa que basado principalmente en la relación hipocampo-neocorteza, dentro del ciclo vigilia-sueño, parece tener un gran valor fisiológico en el control de los rítmos biológicos circadianos (24 horas). Es bien conocido que el rítmo electrocortical del hipocampo en condiciones habituales de vigilia es lento, mientras que la corteza cerebral presenta un rítmo más rápido y de menor voltaje. Durante la estimulación hipotalámica u olfatoria este fenómeno se hace muy evidente, pero cuando el animal duerme, el patrón electroencefalográfico se invierte, por lo que se hace más rápido y de menor voltaje en el hipocampo y más lento y de mayor voltaje en la corteza cerebral. La interacción funcional entre el hipocampo y la amígdala se constituye en el mecanismo básico para la memoria permanente. Para algunos autores, las relaciones anatómicas entre la formación reticular del tronco cerebral y el hipocampo, mediante el circuito de nauta (fibras comunicantes) consti tuirí an la s vía s de e ste mecani smo de acti vació n o desactivación del hipocampo durante las fases del ciclo vigilia-sueño. El hipocampo se origina como parte de la corteza olfatoria, por lo que en los animales desempeña papeles importantes para determinar si es comestible un alimento en particular, si el olor de un objeto sugiere peligro, o le provoca atracción sexual y para establecer otras decisiones importantes para la vida y la muerte. En consecuencia, en una fase muy inicial del desarrollo del cerebro, el hipocampo se constituyó, posiblemente, el mecanismo neuronal crítico para la toma de decisiones, determinando la importancia y tipo de las señales sensoriales aferentes. Posiblemente a medida que se desarrolló el resto del cerebro, las conexiones de las otras áreas sensoriales hacia el hipocampo continuaron utilizando esta capacidad para tomar decisiones Se ha sugerido que el hipocampo actúa como mecanismo de codificación para transformar la memoria a corto plazo en memoria a largo pl azo, es decir, tr aduce las señales de memori a a corto plazo e n una forma apropiada para que puedan ser almacenadas en la memoria a largo plazo y transmi te así mismo, una se ñal adici onal al ár ea de alma cenamiento de la memoria a largo plazo, dete rminando que se establez ca y conso lide la ca pacidad de l recuerdo permanente; cualquiera que sea el mecanismo está demostrada la relación formación reticular-hipocampocorteza temporal para la consolidación de la memoria terciaria o memoria a largo plazo ( memoria per manente). La ablación o destrucción bilateral del hipocampo produce un efecto de incapacidad para aprender. En las personas se ha observado que pueden 390 desarrollar satisfactoriamente la mayor parte de las actividades aprendidas, pero prácticamente no pueden aprender nada nuevo. Lo expresado permite destacar el importante papel que desempeña esta estructura en los mecanismos de aprendizaje, a partir de sistemas de retroalimentación positiva con la corteza cerebral y la formación reticular encefálica. El cerebro de los mamíferos es relativamente grande en proporción con el tamaño corporal, por lo que es capaz de asimilar toda la información que a él llega procedente del cuerpo y del medio ambiente, vía receptores de los órganos de los sentidos y receptores internos del sistema consciente e inconsciente. La masa nerviosa encefálica, que incluye al cerebro, está protegida por los huesos del cráneo en los vertebrados superiores. Anatómicamente el cerebro está formado por los hemisferios cerebrales. La cor tez a ce r ebr al , capa exterior de los hemisferios cerebrales, se corresponde con la sustancia gris de este nivel nervioso, caracterizándose por ser un tejido neuronal muy plegado, a excepción del conejo y los roedores que es lisa, estar formada por seis capas de neuronas organizadas en columnas que contienen entre 10 000 y 12 000 millones de neuronas y tener un grosor que oscila entre 1 y 5 mm, según la especie animal. Más importante que la superficie de la corteza es su profundidad o grosor ya que a “mayor” profundidad mayor capacidad sináptica y por lo tanto mayor nivel de inteligencia de la especie animal. Entre las neuronas corticales se establecen importantes conexiones sinápticas por fibras intracolumnares, fibras intercolumnares y fibras interhemisféricas o comisurales que conectan las neuronas de un hemisferio cerebral con el otro. En posición interna se localiza la sustancia blanca compuesta por millones de axones, la mayoría mielínicos que conectan a la sustancia gris cortical con el resto del sistema nervioso, tanto en sentido ascendente (sensitivo) como descendente (motor). A los efectos evolutivos, el desarrollo cortical en los mamíferos es simultáneo con la división talámica del diencéfalo. El tálamo es un centro receptor integrador más primitivo que la corteza. En el tálamo los impulsos sensoriales dan lugar, en los animales más evolucionados, a una forma de conciencia burda, no crítica. En animales con escaso desarrollo cortical, la región talámica se constituye en el centro integrador de mayor importancia; además de su relación sensorial, el tálamo está en conexión con zonas motoras y es capaz de cierta coordinación por sí mismo, como se puede apreciar en animales decorticados. En los vertebrados superiores (mamíferos) la corteza cerebral resulta muy importante e imprescindible para la visión del color y para la discriminación de figuras y formas; un perro sin lóbulo occipital parece ser solamente capaz de distinguir intensidades de luz. En primates y sobre todo en el humano, la pérdida de la corteza visual provoca la ceguera total. 391 La corteza cerebral es el asiento de la percepción consciente de los órganos de los sentidos y de la vida de relación, la capacidad de aprendizaje y la memoria, la actividad voluntaria y el movimiento animal con el objetivo de satisfacer una necesidad de los reflejos condicionados y, además, en el humano de los fenómenos típicos responsables de su alta diferenciación biológica, como son la conciencia, el intelecto, el pensamiento y el desarrollo del lenguaje. Para el cumplimiento de sus funciones, la corteza cerebral se organiza en áreas motoras, áreas somestésicas o sensitivas y áreas de integración funcional que permiten la capacidad de respuesta integral como un todo. El desarrollo cortical animal está dado por el grado de encefalización filogenético de la especie. En especies menos evolucionadas, como el conejo y la rata, se describen solo áreas de proyección sensoriales y motoras en cada hemisferio, por lo que carecen de áreas de asociación, lo que les impide la posibilidad de recibir y analizar señales nerviosas originadas en otras zonas corticales o subcorticales y así vemos que en el conejo, por ejemplo, las áreas de proyección sensitivas son básicas para la alimentación y supervivencia en el medio ambiente, mientras que las respuestas motoras ante percepciones específicas dependen de programas innatos controlados por el hipocampo del sistema límbico. En perros y gatos, especies intermedias filogenéticas, las áreas de proyección ocupan zonas importantes, al tiempo que aparecen algunas áreas de asociación, planteándose que representan aproximadamente el 20 % de las presentes en el humano; en estas especies, las áreas de asociación se localizan en la corteza frontal, lo que les garantiza cuantificar varias informaciones, valorar la importancia relativa de cada una, compararla con experiencias anteriores (memoria) y seleccionar la respuesta motora adecuada, previendo sus consecuencias, por lo que son animales con más capacidad de “pensar y aprender” que otras especies. Los animales “inteligentes” por la alta capacidad de aprendizaje como el delfín, chimpancé, caballo y elefante, presentan una mayor corteza empleada en áreas de asociación, pero le corresponde a los primates, macaco y chimpancé, tener un desarrollo superior de sus áreas de asociación similar al humano, posiblemente dado por poseer sus extremidades terminadas en dedos que les asegura múltiples acciones motoras de carácter prensil para la ejecución de actividades complejas. El humano presenta alrededor del 85 % de su corteza cerebral organizada en áreas de asociación y solo el 15 % restante se conceptúa como áreas de proyección, destacándose como áreas de asociación zonas exclusivas de la corteza humana, como la localizada en la 392 corteza parieto-temporo-occipital del hemisferio izquierdo, conocida por el área interpretativa general de Wernicke que permite el entendimiento de las palabras y el pensamiento y otra zona ubicada en la corteza parietotemporo-frontal del mismo hemisferio, denominada área de la Broca, responsable de la coordinación de los movimientos de la laringe, cuerdas vocales, labios y lengua en el habla, etc. El cerebro de las aves comparado con el de los mamíferos es pequeño, por lo que la mayoría de ellas no consigue adquirir nuevos conocimientos, sin embargo, las aves nacen con un gran número de “programas” que controlan desde actividades sencillas como el peinado de las plumas hasta actividades de alta complejidad como el instinto de la migración. Los cuervos, que dan nombre a la familia de los córvidos, son considerados las aves más inteligentes. Los hemisferios cerebrales desarrollan funciones diferentes en el humano, el izquierdo controla la fonación, el lenguaje, la habilidad analítica y la acción de calcular, mientras que la percepción espacial y la habilidad creativa predominan en el derecho. A los efectos comparativos, una diferencia importante del humano con los primates es la franca oposición del dedo pulgar con los otros dedos de la mano y la habilidad del empleo principal de una mano, básicamente la derecha, sobre la otra. El nivel de conexión de las neuronas de la corteza cerebral es altamente complejo, por cuanto está la conexión interna de la sustancia gris mediante las fibras intracolumnares que relacionan las diferentes capas de neuronas de una misma columna, las fibras de asociación o intercolumnares que conectan las columnas neuronales de distintas áreas de una corteza, al tiempo que se proyectan y llegan las fibras comisurales que relacionan entre sí a los dos hemisferios cerebrales, formando el cuerpo calloso interhemisférico que permite la integración funcional de ambos hemisferios como una unidad; además las conexiones corticales que se establecen mediante las fibras aferentes o sensitivas procedentes, la mayoría, de la región diencefálica, donde hacen sinapsis las fibras nerviosas de los niveles encefálicos bajo y medular y las fibras eferentes o motoras que se proyectan hacia los niveles nerviosos inferiores para la ejecución del movimiento consciente. Los tres últimos sistemas de fibras constituyen la sustancia blanca de los hemisferios cerebrales, mientras que los dos primeros se localizan en la sustancia gris o corteza cerebral. Como punto central de recepción, procesamiento y toma de decisiones, la corteza cerebral establece una íntima relación de sus neuronas entre sí y de sus neuronas con el resto del sistema nervioso. En las aves, los ganglios basales asumen el papel que la corteza motora desempeña en los mamíferos para el control de un gran número de patrones conductuales complejos. (Ver Fig. 8.13.). 393 F i gur a 8.13. La organización generalde la corteza cerebral. En los mamíferos, la corteza cerebral va adquiriendo, cada vez más, una significación superior, por lo que va dominando la conducta y se va erigiendo en el centro coordinador de los patrones comportamentales, lo que se demuestra con su ablación o destrucción. Con la destrucción de la corteza cerebral se produce una pérdida total de la percepción consciente de cualquier tipo de estímulo, sea de carácter endógeno o exógeno, por lo que el animal pierde la vida de relación, desapareciendo todo tipo de conducta, tanto para satisfacer necesidades propias como para relacionarse con el medio ambiente, por ejemplo: el animal pierde la sensación de hambre y aunque tenga la comida a su lado es incapaz de comer, por lo que mueren por inanición. La organización funcional de la corteza muestra zonas especializadas. Las áreas de proyección sensorial se corresponden con las áreas somestésicas I y II ubicadas respectivamente en la corteza parietal, por detrás del surco central y en la corteza parieto-temporal a nivel del surco de Silvio, ambas relacionadas con los sentidos del olfato, tacto y gusto; el área de la audición en la corteza temporal y el área de la visión en la corteza occipital. A los efectos interpretativos de la sensibilidad, dos zonas que se hallan en el extremo posterior de la cisura de Silvio, el lóbulo temporal y la circunvolución angular, desempeñan un gran papel en la valoración de las distintas experiencias sensoriales, lo que se evidencia como consecuencia de lesiones en estas zonas. Posterior a una lesión en estas áreas, las per sonas pue den desarro llar una lectura o reconocimie nto auditivo de palabras, pero los 394 símbolos escritos o hablados no pueden ordenarlos en frases o pensamientos coherentes. Estas zonas están implicadas en la interpretación de las diferentes experiencias sensitivas del patrón complejo, por lo que se plantea que la memoria pasa, de alguna forma, por un almacenamiento en el lóbulo temporal y en la circunvolución angular, al tiempo que se señala que la acción no es igual en los dos hemisferios cerebrales. Ciertas funciones interpretativas del lóbulo temporal y de la circunvolución angular están en el humano muy desarrolladas en solo uno de los hemisferios cerebrales (hemisferio dominante). En el 90-95 % de las personas el hemisferio dominante es el izquierdo, por lo que la inmensa mayoría somos diestros (derechos) debido al control de tipo contralateral. Se ha comprobado que el hemisferio izquierdo posee los centros implicados en el habla, por lo que se le concede gran importancia en la expresión verbal y la interpretación de las experiencias sensoriales. No obstante, con las experiencias del “cerebro hendido”, donde se cortan o separan a nivel del cuerpo calloso las fibras de asociación entre ambos hemisferios se han podido conocer las funciones que se asientan en cada uno de ellos, comprobándose que el hemisferio menor o derecho es un cerebro bien desarrollado que posee muchas capacidades, pero que no puede dar lugar a la expresión de las palabras. El hemisferio izquierdo o dominante es el único que se relaciona con el lenguaje; hay que tener en cuenta, no obstante, que en el cerebro normal existe un flujo inmenso de información a través del cuerpo calloso entre los dos hemisferios, intercambiando datos continuamente. Por ello es difícil ofrecer un modelo de cómo las capacidades de cada hemisferio, explotadas gracias a la técnica del “cerebro hendido”, se interrelacionan en un todo funcional. Las áreas de proyección motora se localiz an en las áreas motoras y premotoras ubicadas por delante del surco central en la corteza parietofrontal. En la corteza motora existe una representación somatotrópica de todos los músculos del cuerpo con la particularidad de que a mayor precisión en el movimiento de un músculo, mayor área nerviosa cortical representada, es decir, mayor número de neuronas interviene en su control. En el humano, la representación cortical de la musculatura ocular (movimiento fino y exacto de los ojos), de la musculatura de los labios (articulación fonética) y de la musculatura de los dedos en general (alta complejidad prensil)y del dedo índice en particular ocupan importantes áreas neuronales de la corteza motora. Le corresponde a la corteza motora la dirección y ejecución de los movimientos voluntarios mediante señales que responden al correspondiente programa motor, por lo que determina el orden secuencial, la intensidad y otras característica que deben activarse en los músculos agonistas o participantes. La entrada en acción de las áreas asociativas corticales permiten crear un proyecto motor que ha de transformarse en un programa 395 motor; en esta transformación participan los ganglios basales (control de los movimientos lentos) y los hemisferios cerebelosos (control de los movimientos rápidos) vía talámica. Los ó rga no s de l os se nti dos captan y transmiten hacia los centros superiores informaciones del ambiente que determinan la puesta en marcha de patrones de conducta. La información procedente de estos órganos no solo excita a los animales para iniciar una respuesta comportamental sino que también pueden modificar la respuesta inicialmente desencadenada. El desarrollo del sistema de los órganos de los sentidos no es uniforme, por lo que en el proceso evolutivo de las especies cada una ha respondido a diferentes conjuntos de estímulos en estrecha significación con su supervivencia y su reproducción. El sistema de los órganos de los sentidos comprende la existencia de receptores específicos para captar sus respectivos estímulos, una vía nerviosa de transmisión del impulso y un área cortical donde se hace consciente. En principio se describen en el cuerpo de los animales vertebrados superiores la presencia de cinco órganos de los sentidos: vista, olfato, oído, gusto y tacto, de ellos los tres primeros se clasifican como telerreceptores o receptores de distancia y los últimos como receptores de contacto. El se ntido de l a vi sta se origina en el globo ocular. El globo ocular de los vertebrados superiores comprende tres capas: la esclerótica o parte blanca del ojo constituida por tejido duro, resistente, rígido y opaco que tiene como función mantener la forma del globo ocular, la coroides o cubierta media que se caracteriza por ser muy vascularizada y pigmentada en la parte anterior, constituye el iris y la capa más interna, la retina que contiene los elementos nerviosos que dan origen al sentido de la vista. En el globo ocular se localizan cuatro sistemas que funcionan armónicamente entre sí para garantizar el cumplimiento de su objetivo: 1. Sistema óptico formado por la cór nea , cubierta externa transparente que reemplaza a la esclerótica para la penetración de la luz, el humo r a cuo so , líquido transparente pobre en proteínas; el i ri s, membrana pigmentada, perforada por un orificio central llamado pupila, de diámetro regulable que controla el nivel de penetración de la intensidad luminosa, que varía su forma anatómica con la especie animal, siendo en el humano circular, en caballos y ovejas oval, aunque en la mayoría de los ungulados es en forma de hendidura horizontal, mientras que en el gato es vertical; el cr ista l ino , que enfoca los objetos sobre la retina, según la distancia y el humo r vítr eo , un gel de líquido extracelular con colágeno y ácido hialurónico. Los delfines han desarrollado un sistema muscular 396 capaz de modificar el cristalino como adaptación para la visión, tanto dentro como fuera del agua. 2. Sistema nervioso constituido por la retina o capa más interna del globo ocular y compuesta por 10 estratos de neuronas en donde se destacan los receptores (conos y bastones), las células bipolares, las células ganglionares y el nervio óptico, constituyéndose en un sistema altamente complejo. 3. Sistema motor que comprende la musculatura esquelética formada por los músculos rectos superiores, laterales y ventrales que mueven al globo ocular hacia arriba, hacia el lado y hacia abajo y los músculos oblicuos superiores e inferiores que mueven al glóbulo ocular hacia abajo y afuera y hacia arriba y afuera, garantizando su posibilidad de movimiento hacia el lugar en que se requiera fijar la atención y la musculatura lisa que comprende a los músculos circulares (cierre-miosis) y meridianos (apertura-midriasis) de la pupila. 4. Sistema de protección que se corresponde con los párpados, membranas móviles de armazón cartilaginosa cubiertas de piel que protegen a los ojos ante acciones irritantes o mecánicas, así como con su cierre bloquean la penetración de la luz al sistema (acción de dormir) y las glándulas lagrimales que elaboran un líquido con función lubricante, desinfectante, de limpieza y humectante del ojo anterior (córnea y esclerótica). En el humano las pestañas y las cejas cumplen también una función de protección. La musculatura esquelética de los párpados es prácticamente la única que se contrae durante el sueño. En la penúltima capa de retina se localizan los fotorreceptores, conos y bastones, responsables de transformar la energía electromagnética, el estimulo luminoso, en impulso nervioso. Los conos son los responsables de la visión de los colores y la agudeza visual, mientras que los bastones se asocian a la intensidad luminosa. La relación cuantitativa entre conos y bastones siempre será favorable a los últimos, independientemente de la especie animal y el tipo de vida. Los animales de hábitos nocturnos se desenvuelven en un ambiente relativamente oscuro donde el color como tal no existe, ya que todo tiene una tonalidad negro-gris-blanco, por lo que en la retina solo se describe la presencia de bastones, mientras que en los animales de hábitos diurnos, producto de la luz solar, los colores se manifiestan en su tonalidad y brillantes, lo que decide la existencia de conos, aunque siempre en menor cantidad que los bastones que son los que predominan, es decir, los bastones siempre están presentes independientemente del tipo de hábito de la especie animal. Los axones del nervio óptico se proyectan hacia los cuerpos geniculados laterales del metatálamo y de aquí salen los impulsos 397 por la vía genículo-calcarina hacia la corteza occipital donde está representada el área de la visión. Los cuerpos geniculados laterales también establecen conexiones nerviosas con los tubérculos cuadrigéminos anteriores de la calota mesencefálica, lo que permite la instauración de los reflejos visoespinal (defensivo) y pupilar (abertura de la pupila según la intensidad luminosa). (Fig. 8.14.). F igu r a 8.14. La vía óptica. La última capa de la retina, en el sentido de penetración de la luz, es la pigmentada que tiene como objetivo absorber los rayos y evitar su refracción, lo que impide la sobreexcitación de los receptores. En la mayoría de los mamíferos, la capa pigmentada está ausente y en su lugar aparece una capa receptora en la coroides que se denomina tapetum lucidum, estructura opaca y brillante responsable del brillo de los ojos de los animales cuando se les ilumina en la oscuridad. El tapetum, ausente en el cerdo y en el humano, está constituido por célul as re fractantes en l os ca rnívo ros depredadores y por fibras colágenas en los herbívoros. El color del tapetum varía mucho entre las diferentes especies, siendo con frecuencia sorprendentemente bello. La paca (Agouti paca) es un roedor de hábitos nocturnos con un tapete lucidum bien definido, lo que obliga a los animales a protegerse en ambientes sombreados cuando buscan alimentos por el día. Los gatos pueden percibir en la oscuridad formas y contornos a una distancia de 10 m, siendo su sensibilidad a la luz seis veces superior a la del hombre. 398 La visión de los colores, aunque no está muy extendida en el mundo animal, si lo está en todas las clases de vertebrados, pero no en todas las especies; en las aves es fuerte, mientras que humanos y primates son de la minoría de los mamíferos que la poseen. La capacidad para percibir los colores del medio ambiente es una propiedad de los conos de la retina. Según la teoría tricromática de la visión la sensación de cualquier color depende de la proporción relativa de estímulos de los tres tipos de conos, a saber, azul, verde y rojo que son los colores primarios que mezclados adecuadamente dan origen a cualquier color del espectro en función de los pigmentos retinianos. La alteración de la visión que impide percibir correctamente algunos colores se denomina daltonismo. Prácticamente casi todos los mamíferos son daltónicos, por lo que no disponen de una visión cromática correcta como las personas. En sentido general la mayoría se orienta de manera casi exclusiva por la calidad de la luz. Los perros y gatos tienen una visión para el color muy parecida a las personas daltónicas para el rojo-verde y el azul-verde. La ceguera para los colores es un carácter hereditario recesivo y ligado al sexo, siendo más frecuente en el hombre y raro en la mujer. Los mamíferos de hábitos diurnos utilizan preferentemente la combinación vista (que predomina) con olfato o audición y los de hábitos nocturnos combinan audición con olfato. En la mayoría de las aves, al ser de hábitos diurnos utilizan como percepción vista-audición, ya que el sentido del olfato prácticamente no es utilizado como sistema de percepción porque, en principio, el vuelo es más rápido que la velocidad de las señales químicas. El se nti do de l o l fa to se origina en los receptores o células olfatorias (quimiorreceptores de alta sensibilidad), ubicados en la mucosa nasal, capaces de responder a concentraciones muy bajas de sustancias químicas presentes en el aire inspirado que procede de fuentes cercanas o distantes al animal. Para los mamíferos, en general, el sentido del olfato es mucho más importante que el sentido del gusto, ya que el mismo es más sensible, porque reacciona a una cantidad más amplia de sustancias químicas, por lo que desencadena múltiples acciones conductuales y participa activamente en acciones de comunicación o relaciones interanimales y evita la ingestión de sustancia potencialmente venenosas por sus olores desagradables. El sentido del olfato es altamente sensible por su bajo umbral de excitabilidad, de manera que sustancias en concentraciones minúsculas son capaces de desencadenar sensaciones olfativas como por ejemplo: e n las personas, la metilmercaptano que es capaz de olerse en concentraciones de solo una 25 milmillonésima parte de miligramo por mililitro de aire. 399 Los mamíferos, ungulados, roedores y carnívoros poseen un fino sentido del olfato a distancia, o sea, son excelentes venteadores. El perro es un animal que confía más en su olfato que en la vista, mientras que en el gato es a la inversa, aunque es extremadamente sensible a olores que le resultan molestos. La denominada mucosa olfatoria está limitada a una pequeña área de la porción dorso-caudal de la cavidad basal y a islotes de epitelio olfatorio en el cornete medio, comprendiendo un área relativamente pequeña de 2,0 a 3,0 cm2 en cada fosa nasal, según la especie animal; en el hombre es de aproximadamente unos 2,4 cm2 . El área y número de células receptoras que contiene la mucosa olfatoria dependen de la especie animal. En la mucosa olfatoria se describe la presencia de tres tipos de células: las células receptoras u olfatorias, las células basales responsables de la regeneración de las células receptoras y las células de sostén o compactación. Las células olfatorias o de Shultze son de tipo neuronal bipolar, de origen nervioso central, que emiten, por su extremo apical o mucoso de 6 a 12 cilios de hasta 200 micras de longitud, recubiertos por el moco nasal y por su extremo basal un axón amielínico que se proyecta hacia el bulbo olfatorio, a través de la lámina cribosa del etmoides en la base del cráneo. Los axones amielínicos procedentes de la mucosa nasal olfatoria se organizan en haces de fibras nerviosas que conforman el nervio olfatorio o primer par craneal, proyectándose en un sistema de amplia convergencia hacia las células del bulbo olfatorio a nivel de los glomérulos. El bulbo olfatorio es una excrecencia anterior del tejido cerebral situado sobre la base de la lámina cribosa del etmoides. Los glomérulos se constituyen en unidades de destino de hasta 25 000 o más, según la especie animal, de los axones de las células olfatorias Como ejemplo de este alto grado de convergencia tenemos que axones procedentes de 1 000 células olfatorias hacen sinapsis en una célula mitral de los glomérulos olfatorios. Los axones de las células mitrales y de las células de penacho o de asociación constituyen el haz olfatorio responsable de trasmitir los impulsos nerviosos hacia el sistema nervioso central, proyectándose por vía subtalámica de una manera generalizada hacia la corteza somestésica, en su área medial, donde asienta el sistema olfatorio más antiguo y lateral para el olfato menos antiguo y más reciente. Las células mitrales y de penachos están continuamente activadas, por cuanto al ser constante la activida d respiratoria, e n su fase inspiradora, se produce cíclicamente la penetración del aire hacia los pulmones y en este aire están presente sustancias olorosas que estimulan a las células de Shultze, por lo que serán los propios impulsos producidos por el nivel de concentración de los estímulos olfatorios los que autorregulen la frecuencia de estímulos hacia el sistema. (Ver Fig. 8.15.). 400 F igu ra 8.15. Lavía olfatoria. El área olfatoria medial se localiza por delante del hipotálamo, destacándose l os núcleos se ptales que co nectan a la vía olfa toria con núcleos hipotalámicos y del sistema límbico relacionados con el desencadenamiento de respuestas conductuales innatas o heredadas más primitivas ante estímulos olorosos, como son la salivación y el lamerse los labios al percibirse olores agradables asociados con la alimentación o relacionados con la actividad reproductiva, como es la secreción adenohipofisiaria de hormonas gonadoestimulantes en el macho cuando detecta el olor característico de su hembra en celo, mientras el área olfatoria lateral ubicada en zonas del sistema límbico, como la corteza piriforme, los núcleos amigdalinos y el hipocampo se relaciona con acciones de aprendizaje de lo que gusta o no un alimento o la fragancia de un perfume, es el área responsable de que una persona desarrolle aversión a un alimento que anteriormente le produjo náuseas o vómitos. La vía olfatoria se relaciona también con la formación reticular mesencefálica, lo que explica la importancia del olfato para el mantenimiento de la vigilia. En sentido general se define que una sustancia es más efectiva como estímulo olfativo cuanto más volátil sea. Según su capacidad olfatoria, los animales se clasifican en tres grupos: macrosmáticos que como el perro y el cerdo poseen un sentido del olfato bien desarrollado; microsmáticos como los humanos, para los que el olfato prácticamente se reduce a la detección de olores agradables o desagradables, ya que realmente este sentido no participa en acciones conductuales naturales o innatas, al perder su vínculo con la alimentación, la defensa y la 401 reproducción en la vida de relación, por lo que se asocia a olores artificiales tales como: la aplicación de condimentos a la comida para acciones de alimentación, el olor de los perfumes para acciones sexuales y sociales, etcétera y anosmáticos que como en la mayoría de las aves significa pérdida total de la capacidad de olfacción por los hábitos carroñeros o la conducta de coprofagia. Aunque en general el epitelio olfatorio tiene mayor extensión en los animales en los que el olfato está más desarrollado o animales macrosmáticos, hay especies como el conejo que poseen una superficie de epitelial olfatoria igual a la del humano y en vez de ser microsmáticos son macrosmáticos. Sin embargo el perro tiene una superficie 10 veces mayor que la del hombre. Entre los sentidos de la vista y el olfato existe una relación inversamente proporcional; los animales que más huelen menos ven y viceversa, ya que mientras más próxima a la superficie terrestre tenga la cabeza la especie animal mayor es la importancia del sentido del olfato para sus acciones de conducta. Los animales presentan en sus secreciones corporales sustancias químicas que estimulan a los receptores olfatorios, cuando proceden de individuos de la misma especie se llaman feromonas y cuando son de individuos de especie diferente se conocen como alomonas. Estas sustancias químicas de estimulación olorífica presentes en la orina, heces fecales o en las secreciones de las glándulas cutáneas permiten la identificación entre individuos, especies, sexo, estado reproductivo, estado emocional, detección de las presas por los depredadores, detección de peligro por la posible cercanía de un agresor, etc., es decir, se constituyen en un importante sistema de comunicación animal. El se nti do de l a a udi ció n como telerreceptor representa una modalidad sensorial importante. Desde el punto de vista anatómico, el oído se subdivide en externo, medio e interno. El oído externo y el medio canalizan las ondas sonoras hacia la cóclea en el oído interno donde se encuentran los receptores auditivos u órganos de Corti. El pabellón auricular y el meato auditivo externo guían las ondas sonoras hacia la membrana timpánica que transmite las vibraciones al sistema de huesecillos auditivos del oído medio: martillo, yunque y estribo y estos a su vez las transmiten a la ventana oval. Las vibraciones de la ventana oval establecen una serie de ondas que viajan en la perilinfa de la escala del vestíbulo y producen vibraciones en la membrana basilar donde se encuentran las células ciliadas del órgano de Corti que se estimulan, generando potenciales de acción que viajan hacia el ganglio de Corti, donde se localizan las somas neuronales de los axones que forman la raíz auditiva del octavo par craneal o nervio auditivo que se proyectan hacia los núcleos cocleares del bulbo. El oído medio regula la presión 402 sobre el sistema de huesecillos mediante su comunicación con la faringe a través de la trompa de Eustaquio. Desde los núcleos cocleares los impulsos son conducidos en forma ascendente a través de las fibras cocleares hacia los tubérculos cuadrigéminos posterior es del mesencéfal o, lo que permite el desarrollo de l reflejo audioespinal (defensivo) y hacia los cuerpos geniculados mediales del metatálamo. A los cuerpos geniculados mediales llegan fibras cocleares del oído del mismo lado (homolaterales) y del oído del lado contrario (contralaterales) y de aquí salen las fibras genículo-corticales que se proyectan en la corteza temporal donde se encuentra el centro de la audición y se hace consciente el sonido. La proyección de la audición de ambos oídos (binaural) en la corteza temporal de cada hemisferio cerebral permite la orientación espacial, por lo que puede reconocerse rápidamente la dirección de una fuente sonora, ya que al estar un oído más lejos de la fuente que el otro y como el sonido se propaga con velocidad límite incide más tarde en el oído que está más lejos y además con menor intensidad, por lo que la corteza temporal al ser capaz de evaluar la intensidad de ambos sonidos determina la dirección y distancia correcta de la fuente. (Fig. 8.16.). F igu ra 8.16. Lavía auditiva. 403 Al pabellón auricular u oreja le corresponde la función de recepción de las ondas sonoras, al tiempo que las dirigen hacia el meato auditivo externo. Al recibir las ondas en cierto sentido las distorsiona dependiendo del lugar de la fuente, por lo que coopera en la orientación espacial de esta. La mayoría de los mamíferos presentan un sistema muscular auricular que les permite el movimiento de las orejas hacia la fuente del sonido, facilitando su localización y ampliación. En el gato, los pabellones auriculares móviles se ajustan a las señales como antenas parabólicas, localizando el lugar, la distancia, la dirección y la velocidad del sonido con total precisión; ambas orejas pueden ser giradas independientemente una de otra en un ángulo de 180 grados y registran entre 20 y 65 000 oscilaciones por segundos. El se nti do de l gusto se relaciona prácticamente solo con la conducta alimentaria al determinar acciones de aceptación o rechazo del alimento. Sus células sensoriales, las células gustativas, se localizan en los corpúsculos o yemas gustativas que se distribuyen en la superficie de la lengua y clasifican como quimiorreceptores. La exposición de los corpúsculos del gusto a una continua acción mecánica con el alimento hace preciso que se reemplacen frecuentemente, por lo que la vida promedio de un corpúsculo gustativo es del orden de las 250 horas, aunque en el humano se desconoce. Las yemas gustativas constituidas por las células sensoriales y las células de sostén (sustentaculares y basales) presentan un polo lingual que proyecta las microvellosidades de las células gustativas que se constituyen en la superficie receptora del gusto y en contacto con el polo basal se sitúa el entramado terminal ramificado de las fibras nerviosas gustativas del nervio craneal que lo inerva; en la proximidad de la membrana basal en contacto con las fibras nerviosas, las células receptoras presentan vesículas que contienen una sustancia neurotrasmisora que generaría el impulso nervioso en función de su excitación. En la proximidad de la membrana basal las papilas linguales, donde se localizan los corpúsculos gustativos, se distribuyen en las regiones anterior, lateral y posterior de la lengua y se clasifican como fungiformes (antero-lateral), filiformes (latero-posterior) y caliciformes (posterior). El número de papilas depende de la especie. El estímulo químico transformado en impulso nervioso es conducido por fibra s aferentes de lo s nervios craneale s facial (área antero-late ral), glosofaríngeo (posterior) y vago (faringe) hacia los núcleos del tracto solitario del bulbo, para de aquí, por el haz solitario, proyectarse hacia el tálamo, núcleo ventral posteromedial, de donde neuronas de tercer orden se dirigen hacia las áreas corticales somestésicas I (postcentral) y II. Directamente desde el tracto solitario se envían impulsos hacia los núcleos salivales superior e inferior para el control de la producción salival durante los procesos de 404 masticación y deglución La solubilidad de las sustancias en el agua es requi sito indispensa ble, aunque par a otras e s también impor tante su solubilidad en los lípidos. En las personas se describen cuatro sensaciones gustativas primarias: dulce, salado, ácido o agrio y amargo, planteándose una quinta cualidad, el sabor metálico, para papilas localizadas en la mucosa de la faringe. En los animales, experimentos conductuales muestran que son capaces de diferenciar las mismas cualidades que el humano, pero al no tener la posibilidad de expresar la cualidad entonces el efecto sabor se clasifica como satisfactorio o palatable para los alimentos que ingieren con avidez, insatisfactorio o no palatable para los alimentos que rechazan e indiferente para el sabor que puede o no estar en la dieta y no influye en su consumo. (Ver Fig. 8.17.). F i gu r a 8.17. Lavía gustativa. El sentido del gusto disminuye sus funciones con la edad y se solapa con el sentido del olfato, al retrodifundir olores procedentes de la cavidad bucal que penetran a la cavidad nasal por las coanas, por lo que en la ingestión de alimentos las sensaciones olfatorias y gustativas forman sensaciones mixtas. El se nti do de l ta cto se corresponde con un sistema de receptores de contacto, por lo que los estímulos deben actuar directamente sobre la piel. Este 405 órgano de los sentidos incluye tres modalidades básicas de sensaciones con proyección cortical: el tacto propiamente dicho, la temperatura y el dolor. La modalidad sensorial del tacto propiamente dicho comprende las sensaciones de presión, contacto, vibración y cosquilleo, y se corresponde con la excitación de un conjunto de receptores dérmicos especializados, formados por los discos de Merkel y los corpúsculos de Ruffini que son de adaptación lenta , los corpúsculos de Meissner de adaptación rápida y los corpúsculos de Paccini de adaptación muy rápida. Según la intensidad y duración del estímulo, así será la excitación del receptor, permitiendo discriminar las diferentes sensaciones táctiles y el punto exacto de estimulación. La concentración y distribución dérmica de los mecanorreceptores no es uniforme en toda la piel, por lo que el umbral de discriminación de dos puntos de la piel depende del área cutánea que se estimule; en el hombre las áreas de mayor umbral discriminativo son la piel de las manos, cara y dedos de los pies. En los mamíferos la sensibilidad táctil es particularmente elevada en las áreas de pelos y el área genital; en la piel pilosa faltan los corpúsculos de Meissner y en su lugar aparecen los llamados sensores de los folículos pilosos que son una inervación particular de las raíces de los pelos. La actividad independiente de cada tipo de receptor permite en su generalidad la percepción y localización de las señales de tacto fino (discriminativo) en áreas superficiales específicas del cuerpo, las señales de tacto grueso o pesado que mantienen estados de deformación continua de la piel, el desplazamiento de objetos ligeros (insectos por ejemplo) sobre la superficie cutánea, el desplazamiento de objetos abrasivos y las sensaciones de vibración. Los pelos de los bigotes de ciertos animales como el gato, son mucho más largos que los del resto del cuerpo; estos pelos tienen unas células sensoriales capaces de detectar cualquier movimiento y aunque la mayor parte de ellos se localizan en la cara, algunos mamíferos los poseen en las patas o espalda. Además de tener estos tipos de pelos en las zarpas y la nariz, los gatos poseen alrededor de 30 fibras nerviosas denominadas vibrisas que son los pelos más gruesos que crecen alrededor de la nariz, el hocico y las cejas, percibiendo a través de ellos estímulos exteriores como vibraciones, temperatura y presión atmosférica, muy útiles para la información sensorial en la oscuridad. Los receptor es térmicos son especí ficos, por lo que se clasifica n en termosensores para el frío y en termosensores para el calor, conociéndose hasta el presente que los sensores del frío presentan una formación terminal especial y una mayor distribución corporal que los sensores del calor. Los termorreceptores ocupan puntos discretos de la piel sin que solapen sus campos receptores y dependiendo del área del cuerpo de que se trate; 406 en unas especies predominan más un tipo de receptor que en otras. Los termorreceptores son relativamente insensibles a la estimulación mecánica y sus campos de recepción son pequeños. Lo que detectan los receptores térmicos no es la temperatura ambiente, sino la temperatura de la piel a la profundidad donde se encuentran situados; por ello, los cambios en la temperatura ambiente originan sensaciones térmicas que modifican la actividad de excitación con cierta rapidez. (Ver Fig. 8.18.). F igu ra 8.18. Lavía táctil. Los receptores para el dolor (algiógenos) son terminaciones libres situadas en la epidermis donde alcanzan el estrato granuloso, y también localizadas en el estrato papilar de la dermis, aunque en realidad cualquier estímulo con mucha intensidad sea mecánico, vibrador o térmico puede producir, a través de cualquier receptor cutáneo, sensaciones dolorosas al dañar los tejidos. Por lo tanto un estímulo doloroso brusco produce una sensación dolorosa punzante inmediata que sigue durante un segundo o un poco más por una sensación de dolor quemante más duradera. EL dolor punzante probablemente informa rápidamente al sujeto de una situación de peligro, desempeñando así un papel importante en la reacción rápida para alejarse del estímulo. Por otra parte, la sensación quemante tardía tiende a hacerse 407 más intensa con el tiempo. Esta sensación es la que hace tan desagradable el dolor. Los estímulos específicos para cada tipo de receptor serán transformados en impulsos nerviosos que alcanzarán la médula espinal por las raíces dorsales o sensitivas para ser conducidos por los fascículos del cordón dorsal (Goll y Burdach) y del cordón latero-ventral (espinotalámicos) hacia el nivel encefálico bajo alcanzando directa o indirectamente los núcleos talámicos para finalmente proyectarse hacia las zonas somestésicas I y II de la corteza cerebral. La información sensorial táctil de la cabeza discurre por las ramas sensitivas de los nervios craneales trigémino, facial y glosofaríngeos. La proyección cortical es una copia ordenada de la superficie corporal. El sentido del tacto influye en acciones conductuales de carácter afectivo como la relación madre-hijo, de carácter social como el contacto entre animales de un rebaño, de carácter reproductivo relacionada con las actividades de excitación y de monta o cópula y de carácter regulador como es la detección de la temperatura ambiente. LOS REFLEJOS CONDICIONADOS Los reflejos condicionados o condicionamiento clásico responden a los conocidos reflejos condicionados de Pavlov, eminente neurofisiólogo ruso de los inicios del siglo XX, que se caracterizan por necesitar de un período de aprendizaje en función de su repetición, corresponderse por lo tanto con la “experiencia de vida” del individuo o del colectivo que juntos reciben el estímulo, crearse siempre sobre la base de reflejos incondicionados y no ser constantes, ya que pueden reafirmarse o desaparecer. Para explicar la formación de los reflejos condicionados Pavlov invocó el principio de la dominancia, al plantear que cuando un centro nervioso es asiento de una actividad intensa, esta actividad domina relativamente a los otros centros y todo sucede como si aquel atrajera los influjos recogidos por otras partes del SNC y como si estos influjos contribuyeran a reforzar su propia actividad. Por ejemplo, un sonido que reiteradamente preceda a la aplicación de un excitante rápido hará entrar en acción al centro salivar; con el tiempo la actividad de este último se vería desviada por los influjos de la corteza auditiva y una conexión se establecería entre el área acústica y la del centro salivar. En el curso del establecimiento de un reflejo condicionado el animal puede ofrecer una conducta anómala, un estado de neurosis que impide proseguir el experimento; unas veces, después de haber aceptado la inmovilizacion en el soporte, durante algún tiempo, se muestra agresivo, agitado, o somnoliente y apático. El reflejo, de haberse llegado a crear, puede desaparecer; en 408 otras ocasiones los estímulos condicionados pierden su especificidad o dan lugar a reacciones paradójicas. De lo expresado se deduce la estrecha intervención de la corteza en la aparición de los reflejos condicionados, puediéndose afirmar que sin la función de los centros superiores y entre ellos no habrá la aparición de reflejos condicionados. El ejemplo clásico de este tipo de conducta adquirida es la secreción salival condicionada en el perro ante estímulos condicionados. Si un perro es alimentado en horario nocturno, al principio de encender la luz del local para ofertarle la comida no le dice nada puesto que la luz se comporta inicialmente como un estímulo indiferente y no tiene para el animal ningún significado, ya que la producción de saliva (respuesta incondicionada) lo hará frente a la comida (estímulo incondicionado), ahora bien, la repetición de la mecánica de encender la luz, manteniendo el reflejo incondicionado (comida-saliva), produce un efecto positivo de aprendizaje en donde el encender la luz, como paso previo a la oferta del alimento, hace que se convierta paulatinamente en un estímulo condicionado y a partir de aquí, el hecho de encender la luz producirá una secreción de saliva en el animal (respuesta condicionada), por cuanto el animal conoce que a continuación se le ofertará el alimento. Un ejemplo de condicionamiento clásico colectivo se observa en los rebaños bovinos lecheros en donde el inicio de los preparativos del ordeño, como es la llegada de los ordeñadores, el sonido de los cubos, la puesta en marcha del sistema de ordeño mecánico, etc., hace que el rebaño comience a ordenarse para su entrada al salón e inclusive en la espera se observa la eyección de leche por los pezones en varias hembras, debido a la descarga de oxitocina como respuesta condicionada, a partir de la percepción consciente visoauditiva. En las personas un reflejo condicionado típico es “hacerse la boca agua” cuando evocamos el recuerdo de una comida apetitosa. Para el establecimiento de los reflejos condicionados, el animal debe estar en buen estado de salud y hallarse libre de cualquier influencia simultánea. Es importante señalar que el cambio del estímulo incondicionado relacionado con el estímulo condicionado produce un cuadro de neurosis experimental muy agudo en los animales. Un animal condicionado a esperar la comida al ver un círculo rojo y evitar un choque eléctrico al ver un círculo verde, de cambiarse la relación bruscamente, se le crea un estado de inseguridad que se manifiesta por jalonear la correa con la que habitualmente se sujeta y por morder a las personas que lo manipulan. Esta situación de neurosis experimental puede persistir durante horas e inclusive en ocasiones los animales no se recuperan. (Ver Fig. 8.19.). 409 F igu ra 8.19. Elreflejo condicionado. Para el establecimiento de los reflejos condicionados de carácter excitador o positivo, se requiere que los animales estén en buen estado de salud y su SNC se encuentre libre de cualquier influencia simultánea; estos reflejos solo podrán desarrollarse sobre la base de otros reflejos ya existentes, que pueden ser condicionados o incondicionados, por lo que la aparición de los mismos jamás se hará de un modo espontáneo y cualquier estímulo mental, incluso, aquellos que son en un principio indiferentes para el animal, empleados en forma repetitiva, son capaces de suscitar respuestas condicionadas positivas. Los reflejos condicionados de carácter inhibidor son aquellos que despiertan en el animal un mecanismo que es capaz de hacer desaparecer un estímulo positivo. Por ejemplo, cuando administramos a un perro la comida precedida de un estímulo luminoso o sonoro, se puede crear un reflejo negativo si hacemos aparecer un ataque de furia en el animal, tanto por agresión física sobre él o por la presencia de un gato. Esta acción, manifestada a través del sistema vegetativo, determina una inhibición de la secreción de las glándulas salivales por acción simpática. Entre las propiedades de los reflejos condicionados se menciona la característica de que cuando el reflej o incondi cionado e s débil, r esulta di fícil 410 edificar sobre él uno condicionado; igual sucede cuando el estímulo neutral que se trata de convertir en condicionado es de poca importancia, los estímulos condicionados de poca cuantía suman sus efectos si son aplicados simultáneamente, siendo menester que un estímulo condicionado, para que mantenga su carácter, vaya seguido del incondicionado, el cual actúa como refuerzo del primero. Constituyen estímulos condicionados eficaces la atenuación o desaparición de un agente natural. Un perro acostumbrado al toque de campana o a un estímulo luminoso a ntes de l a oferta del alimento, una vez suprimi do este estímulo condicionado, se observará que la atenuación o cesión de los estímulos se acompaña de secreción salival, aun por un período de tiempo en función de la hora del día. Un lapso de tiempo puede obrar también como estímulo condicionado de manera que, ofertándole comida a un perro cada 30 minutos, pasado un período de tiempo equivalente, el perro segregará saliva, aun sin darle el alimento. Se conoce como reflejos condicionados secundarios aquellos que se establecen sobre otros reflejos condicionados previamente arraigados. Un reflejo condicionado esta blecido ante un estímulo dado, no conduce a la formación de otros reflejos condicionados. La inhibición de los reflejos condicionados puede ser externa o indirecta e interna o directa. La inhibición externa se refiere a que durante o poco antes de la producción de reflejos condicionados, de ser impresionado el sistema nervioso por algún e xcitante e xtraño que despierten curiosi dad o desvíe la atención del animal, como ruidos raros, olores no habituales en el entorno o luces no acostumbradas, el reflejo se debilita, tanto más cuanto mayor sea la fuerza de aquel. Este es un tipo de inhibició n tempora l, ya que si el estímulo extraño es repetido y se hace familiar para el animal, su efecto inhibitorio puede desaparecer para constituirse en un estímulo condicionado. En relación con l a inhibicion interna o directa se describen diferentes modal idades: cuando un e stímulo condicionado se repi te un númer o variado de vece s sin ir seguido del incondicionado , es deci r, el refue rzo no se lleva a cabo, el reflejo condiciona do se debilita gra dualmente y termi na por ex tinguirse ; esta i nhibición se acompaña de procesos inhibidores en los centros corti cales. Dando un tiempo de descanso, una o dos ho ras, el reflejo se recobra espontáneamente, por lo que no se trata simplemente de una fatiga de los centros corticales o del ó rgano efecto r, demostra da por el hecho de que después de la extinción completa pueda restablecerse el reflejo, reforzándolo con el estímulo condicionado; 411 en este caso se recupera en un menor tiempo del que fue necesario para su aprendizaje normal. La inhibición condicionada es igualmente una extinción producida cuando se superpone un número de estímulos diferentes durante la fase activa del condicionado. La inhibición por retardo se consigue al aumentar progresivamente el intervalo que separa el estímulo condicionado del incondicionado, ya que el animal en el tiempo se “desanima”. La inhibición discriminativa es de gran interes, se ha demostrado que la especificidad de los reflejos condicionados, dentro de un mismo receptor, no es perfecta, por ejemplo: si un sonido de 800 vibraciones por segundo es el estímulo condicionado para la secreción salival, otros estímulos, de 200 o 300 vibraciones, más o menos parecido al primero, dan lugar también a reflejos accesorios. Si estos estímulos accesorios son aplicados sin ir acompañados del excitante incondicionado, pierden rápidamente toda su eficacia y en cambio, el reflejo original no se afecta, haciéndose, en consecuencia más específico, por lo que se dice entonces que los estímulos similares han sufrido diferenciación o discriminación a partir del estímulo primario, constituyéndose la denominada inhibición interna diferenciada. Los reflejos condicionados constituyen un importantísimo mecanismo de adaptación de la conducta de los animales en función de la experiencia que reciben continuamente al permitirles señalar o preveer ciertos acontecimientos y permiter al organismo anticiparse a ellos. Los reflejos condicionados de tipo excitador amplían el límite de acción de los reflejos congénitos permitiendo que actúen una variedad de estímulos no habituales que se renuevan de continuo, mientras que los inhibitorios contribuyen al ahorro de energía y sustancia. Los reflejos condicionados de acuerdo con lo ya estudiado prestan gran servicio en las actividades productivas con los animales de granja y en la relación con los animales afectivos, al tiempo que se constituyen en un método importante de aprendizaje para el entrenamiento de animales para los servicios de seguridad y recreación. SISTEM A NERVIOSO VEGETATIVO (SNV) Existen puntos de vista erróneos que confieren a este sistema una autonomía funcional, es decir, la capacidad de excitarse y funcionar en forma independiente, de ahí que algunos autores lo denominen también como sistema nervioso autónomo. Estas concepciones llevan a una contraposición totalmente falsa, entre la regulación de los órganos internos y de la conducta 412 animal en su relación con el medio circundante. No existe una actividad autónoma del sistema neurovegetativo, dado que este sistema nunca funciona en forma aislada e idendependiente de las restantes formaciones nerviosas, incluyendo la corteza cerebral. No existen reflejos vegetativos independientes, la transmisión de impulsos hacia los centros nerviosos es una respuesta a la estimulación de los receptores del sistema nervioso central y la actividad refleja de los centros vegetativos, con la participación en muchos de ellos de la corteza cerebral, no se limita nunca a la transmisión de impulsos solo a las neuronas vegetativas. Se relacionan con el sistema neurovegetativo todas las neuronas aferentes del sistema nervioso central, con excepción de las neuronas motoras cuya excitación provoque la contracción de los músculos esqueléticos y cuyo cuerpo celular se encuentre en las astas ventrales de la médula espinal y en determinados núcleos del bulbo, protuberancia y mesencéfalo. El sistema nervioso vegetativo difiere del sistema nervioso central, al menos en dos aspectos, los órganos blancos y el número de neuronas en los circuitos periféricos; mientras que el SNC inerva la musculatura esquelética responsable de movimiento, el SNV inerva al músculo liso de toda la economía (vascular, digestivo, respiratorio y renal), al músculo cardíaco, a las glándulas exocrinas digestivas y cutáneas y a la glándula adrenal. En relación con el número de neuronas, el SNV es más simple en la trasmisión del estímulo al estar formado, básicamente, por vías bi neuronales (pre y postganglionares). Las funciones de las neuronas del sistema neurovegetativo no se diferencian, en rasgos generales, de las funciones de las neuronas del sistema nervioso central. Todas las neuronas aferentes (sensitivas) y eferentes (motoras), tanto vegetativas como somáticas, no son otra cosa que eslabones funcionales de diversos arcos reflejos. En ambos sistemas, desde el punto de vista reflejo, las neuronas solo trasmiten a los fectores impulsos que surgen en los centros nerviosos en respuesta a la estimulación de los receptores. Como es conocido el sistema neurovegetativo es una parte del sistema nervioso periférico que se distribuye por los músculos lisos y los sistemas glandulares de todo el organismo. En estructura y función se halla perfectamente integrado en el resto del sistema nervioso. Morfológicamente el SNV se divide, de acuerdo con la localización de las neuronas preganglionares, en dos porciones: simpático y parasimpático. Una composición de dos cadenas neuronales caracterizan la formación de los nervios vegeta tivos. El cuerpo celular de la neuro na pr imari a o 413 preganglionar (presináptica) se sitúa a nivel del sistema nervioso central, enviando su axón para tomar contacto con la segunda neurona, la neurona secundaria o postganglionar (postsináptica) que se ubica en uno de los ganglios vegetativos fuera del sistema nervioso central y cuyos axones van a los órganos efectores (distribución terminal). La relación entre ambas es ampliamente divergente, por cuanto las neuronas postganglionares sobrepasan en número a las preganglionares, en proporción de alrededor 32:1; una sola neurona primaria puede servir para descargar a un elevado número de neuronas postganglionares, y así, las funciones de un área terminal extensa pueden ser controladas por un número de conexiones centrales relativamente escasas. El sistema neurovegetativo anatómicamente se divide por su origen, en función de la localizacion de las neuronas preganglionares, en dos porciones: porción simpática o toracolumbar y porción parasimpática o cráneo sacra. El sistema simpático presenta su origen en el nivel medular a nivel de las astas laterales de la médula espinal de las vertebras T1 a la L3 de donde se proyecta hacia la cadena ganglionar espinal simpática, por lo que se caracteriza por poseer neuronas preganglionales cortas y postganglionales largas, mientras que el sistema parasimpático se origina en dos niveles nerviosos, el encefálico bajo proyectando sus fibras con las fibras nerviosas de los pares craneales III, V y IX para ubicar a nivel del bulbo los núcleos de origen del nervio parasimpático más importante, por su amplia trayectoria de la economía animal, el vago o X par craneal y a nivel medular, S2 -S4, donde se origina el nervio pélvico responsable de la inervación parasimpática del segmento terminal del intestino grueso y el sistema urogenital; este sistema posee la particularidad de que los ganglios se ubican a nivel de los órganos inervados, por lo que presenta las fibras preganglionales largas y las postganglionales cortas. Las terminaciones nerviosas del sistema nervioso central de las fibras musculares esqueléticas emplean como neurotrasmisor a la acetilcolina; esto también es cierto para las neuronas preganglionares del sistema simpático y del para simpá tico , ade más para l as ne urona s postganglionares del parasimpático. Por lo tanto se dice que todas estas fibras son colinérgicas porque secretan acetilcolina en sus terminaciones nerviosas. Unas pocas terminaciones postganglionares del sistema nervioso simpático secretan acetilcolina, son fibras colinérgicas, pero la gran mayoría de las terminaciones simpáticas secretan catecolaminas, en primer lugar noradrenalina, por lo que se conocen como fibras adrenérgicas. Así pues, existe una diferencia funcional básica entre las neuronas postganglionares respectivas de los 414 sistemas simpático y parasimpático, de manera que en el primero unas descargan cetilcolina y las otras principalmente noradrenalina. La acetilcolina y la noradrenalina secretadas por las neuronas postganglionares actúan sobre los diferentes órganos, causando efectos respectivamente parasimpáticos o simpáticos, por lo que estas sustancias se conocen como neurotrasmisores simpáticos y parasimpaticos respectivamente. (Ver Fig. 8.20.). F i gur a 8.20. Sistemas simpático y parasimpático. Los sistemas simpático y parasimpático son antagónicos por efecto, pero no por órgano efector. Como efecto, por ejemplo: el simpático produce dilatación pupilar (midriasis), mientras que el parasimpático produce contracción pupilar (miosis), lo que traduce un antagonismo, pero en la respuesta simpática el órgano efector son las fibras meridianas pupilares, mientras que en la respuesta parasimpática son las fibras circulares de la pupila. Otro ejemplo clásico se co nstata en la secreción salival en donde la estimulación parasimpática produce una saliva abundante y fluida por estimulación directa de las células de los acinis glandulares, mientras que la estimulación simpática produce una saliva densa y escasa, debido a que establece una vasoconstricción local con reducción del aporte de sangre a la glándula, por lo que al disponer de menos sangre dispondrá de menos agua y la producción volumétrica de saliva se reduce. (Ver Fig. 8.21.). 415 F i gu r a 8.21. Elno antagonismo vegetativo. PAPELES FISIOLÓGICO S DEL SISTEMA NERVIOSO SIMPÁTICO El sistema simpático se constituye por el sistema que prima durante la vigilia, por lo que bajo su actividad dominan los procesos metabólicos de tipo catabólicos, es el sistema que reacciona ante el estrés, determinando respuestas rápidas adaptativas ante múltiples estímulos agresores. Los impulsos transmitidos por las fibras simpáticas pueden ejercer también influencia sobre los músculos esqueléticos. Se ha establecido experimentalmente que la capacidad de trabajo del músculo esquelético fatigado se eleva a consecuencia de la estimulación de las fibras del simpático. Por sí sola, la estimulación de las fibras simpáticas no provoca la contracción muscul ar, pero mo difican el estado del tejido muscular, eleva ndo su receptividad para los impulsos transmitidos por los nervios motores, ya que acorta la cronaxia, alargada por la fatiga muscular y conduce a determinados cambios de las propiedades físico-químicas del músculo. Los impulsos simpáticos influyen sobre las sinapsis mioneuronal, que es el sitio de pasaje de las excitaciones del nervio motor a la fibra muscular. Las propiedades del tejido muscular se modifican en forma secundaria. Los influjos simpáticos se manifiestan en forma análoga a los resultados de la acción de la adrenalina; esta aumenta la excitabilidad y la capacidad de trabajo del músculo fatigado, al tiempo que produce vasodilatación muscular, aumentando la irrigación sanguínea. La influencia simpática sobre la actividad de 416 los músculos esqueléticos tiene gran importancia en la actividad muscular de todo organismo; durante la excitación emocional se puede realizar un gran trabajo muscular. Se ha demostrado que el simpático, y con toda seguridad el parasimpático y los nervios motores, ejercen una acción trófica sobre los tejidos; las influencias tróficas deben ser comprendidas como influencias sobre el aporte de sustancias nutritivas a los tejidos. La excitación del sistema nervioso simpático desencadena una respuesta fisiológica general del cuerpo animal que se manifiesta por midriasis (dilatación de la pupila), aumento de la frecuencia cardíaca (taquicardia), del volumen sistólico por unidad de tiempo, vasoconstricción periférica y visceral con vasodilatación muscular, lo que determina un cuadro de hipertensión, aumento de la frecuencia respiratoria (taquipnea) y broncodilatación, elevación de la capacidad de trabajo de los músculos, disminución de la actividad motora y secretora del tubo digestivo, relajación vesical, movilización del glucógeno hepático, aumento de la velocidad de coagulación sanguínea, etc. Participa en el mantenimiento de la temperatura corporal ante el peligro de enfriamiento (respuesta ante el frío) por un co mplejo si stema que i ncluye el aumento de l metaboli smo basal y la resp uesta reductora de pé rdida de calor como el efecto vascula r con enérgica contriccion de los vasos periféricos y la piloerección; produce cambios en la secreción de las glándulas cutáneas, lo que determina modificaciones en la conductibilidad de la piel. Todos estos procesos, que transcurren bajo influencias de impulsos simpáticos, conducen a un marcado aumento de la adaptación del organismo frente a exigencias extraordinarias que le son planteadas por cambios del medio externo. El papel en el control de la homeostasis es de importancia capital para la conservación del medio interno. En uno de los indicadores del medio interno como la termorregulacion su actividad de redistribución de la sangre (que depende de vasocontriccion y vasodilatacion) y de la actividad de los reservorios hemáticos, así como el refuerzo de la desintegración del glucógeno hepático por descenso de la glicemia hace que todos estos procesos no puedan realizarse normalmente con la exclusión del sistema simpático, no obstante en el mantenimiento de la homeostasis desempeñan, también, un papel importante las neuronas motoras del SNC y el sistema parasimpático. Todo el proceso de homeostasis se realiza, nomalmente, por medio del equilibrio del organismo con el medio externo, que se logra con la participación obligatoria de la actividad consciente y refleja condicionada de la sección superior del encéfalo. 417 PAPELES FISIOLÓGICOS DE L SISTEMA PARASIMPÁTICO El sistema parasimpático se constituye en el sistema que prima durante el sueño, por lo que bajo su actividad dominan los procesos metabólicos de tipo anabólicos, es el sistema del placer que ajusta el cuerpo animal para su funcionamiento armónico en su momento recuperador. La actividad parasimpática solo se manifiesta si la estimulación simpática se reduce o inhibe, es decir, situaciones de agresión impiden la manifestación de la actividad parasimpática. La excitación del sistema nervioso parasimpático establece una respuesta fisiológica general del cuerpo animal que se manifiesta por la acción de las fibras acompañantes del sexto par craneal o nervio motor ocular común que actúa sobre la pupila, produciendo su contracción (miosis). Además estimula la actividad motora y secretora del tubo digestivo, que se evidencia en las glándulas salivales, al producir una saliva fluida (hacerse la boca agua), en el sistema respiratorio reduce la frecuencia respiratoria (bradipnea) y contrae los bronquios. Sobre el sistema cardiovascular disminuye la frecuencia cardíaca (bradicardia) y el volumen sistólico por unidad de tiempo, con vasodilatación periférica y visceral, además vasoconstricción muscular, lo que determina un cuadro de hipotensión que favorece la micción y la defecación. BIBLIOGRAFÍA AFRICAN SAFARI: El paraíso de los animales salvajes en libertad, México, 1996. ALFONSO, O.: Fisiopatología Veterinaria. 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