GTP_T2.Salud y fisiologia humanas I

Salud y Fisiología Humanas I
5ª Parte: Nervios, hormonas y homeostasis
Tema 2 de Biología NS
Diploma BI
Curso 2013-2015
Antes de comenzar
Pregunta guía
¿Qué importancia tiene para el funcionamiento del sistema nervioso que
el sistema excretor realice bien el control de los niveles iónicos?
Conocimientos previos
Actividad1 de la wiki, ¿conoces la estructura de la neurona?
Componentes del Sistema nervioso
Sistema Nervioso
Sistema Nervioso Central
(SNC)
Sistema Nervioso Periférico*
(SNP)
Autónomo
Encéfalo
Simpático
Médula Espinal
Parasimpático
Homeostasis
Control involuntario
Entérico
(estrés: Adrenalina) (normalidad: Acetilcolina) Control sistema
digestivo
Sensoriales (de receptor a SNC)
* SNP (nervios) Transmisores (entre el SNC)
Motores (de SNC a efector)
Somático
- Recibe estímulos externos
- Control voluntario del músculo
Componentes del Sistema nervioso
El sistema nervioso está formado por neuronas, que son células
especializadas en la transmisión rápida de impulsos eléctricos.
El Sistema Nervioso Central (SNC) está formado por las neuronas
que forman el encéfalo y la médula espinal. El SNC recibe la información
de los receptores sensoriales procedentes de todo el cuerpo. La
información es procesada e interpretada antes que el SNC inicie la
respuesta adecuada.
Componentes del Sistema nervioso
El Sistema Nervioso Periférico (SNP) está formado por los nervios
y neuronas que residen o se extienden fuera del SNC, y cuya función
principal es conectar el sistema nervioso central (SNC) a los miembros
y órganos.
Sistema Nervioso Periférico
Autónomo
Somático
- Recibe estímulos externos
- Control voluntario del músculo
Video1
Homeostasis
Control involuntario
Parasimpático
(normalidad)
Simpático
(estrés)
La neurona
Las neuronas son células especializadas en la transmisión rápida de
impulsos eléctricos.
Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) fue médico especializado en
histología y anatomía patológica que obtuvo el premio Nobel en
Medicina y Fisiología en 1906.
Video2
Ramón y Cajal desarrolló la teoría neuronal, que mantenía que el tejido
nervioso estaba compuesto de billones de células independientes
dispuestas sin contacto directo entre ellas pero con capacidad para
comunicarse.
Tipos de neuronas: Actos voluntarios
Existen 3 tipos de neuronas humanas:
Neuronas sensoriales: Forman los nervios sensoriales. Poseen largos
axones y transmiten los impulsos nerviosos desde los recepetores
sensoriales repartidos por todo el cuerpo, hasta el SNC.
Estímulo
Neurona sensorial
Asociación
Video3
Respuesta
Neurona motora
Neuronas transmisoras o de asociación: Células mucho más pequeñas
pero con muchas interconexiones, que transmiten los impulsos nerviosos
dentro del SNC .
Neuronas motoras: Forman los nervios motores. Poseen también largos
axones y transmiten los impulsos nerviosos desde el SNC a los efectores
(músculos y gládulas) repartidos por todo el cuerpo.
Estructura de la neurona motora
Típica neurona motora:
Placas motoras
terminales
Dendritas
Células musculares
Terminaciones
nerviosas
axón
Cuerpo
celular
Nódulos de
Ranvier
Núcleo
citoplasma
Células de
Schwann
impulso
impulso
Vaina de mielina
La sinapsis es la unión
entre dos neuronas.
Video4
Sección transversal de una neurona motora
electrónico
microscopio
A) Axón
B) Núcleo
óptico
No corte transversal.
(Solo tinción)
C) Célula de Schwann
D) Membrana plasmática
Actos involuntarios o reflejos
•
Receptor a SNC: neuronas sensoriales
•
En el SNC: neuronas asociación
•
SNC a efectores: neuronas motoras
Video5
Neurona asociación
Neurona
sensorial
Neurona
motora
Frente a estímulos repentinos e inesperados (quemarnos) se necesita
generar una respuesta inmediata (retirar la mano).
Estos actos reflejos son acciones involuntarias sin control llevadas a
cabo para protegernos.
No involucran el cerebro, sino que la respuesta se genera en la
médula espinal.
http://www.sumanasinc.com
La membrana celular es semipermeable
La membrana celular deja pasar
libremente algunos gases y pequeñas
moléculas
sin
carga,
pero
es
impermeable
a
la
mayoría
de
moléculas solubles en agua (polares).
Por tanto, se requiere la presencia en
la membrana de ciertas proteínas para
el transporte de moléculas solubles e
iones a través de ella.
Estas
proteínas
transportadoras
forman un canal a través de la
membrana por el que se pueden
mover simultáneamente un gran
número de moléculas. Estos canales
son
fundamentales
en
el
funcionamiento de las neuronas y en
la transmisión de impulsos nerviosos.
Potencial eléctrico de membrana
La membrana plasmática contiene
canales proteicos que permiten a
los principales iones celulares (Na+,
K+, Ca2+ y Cl-) difundir a través de la
membrana siguiendo su gradiente de
concentración (transporte pasivo).
Por otro lado, la bomba sodio/potasio
gasta ATP (transporte activo) para
simultáneamente bombear 3Na+ al
exterior celular y 2K+ al interior.
La combinación de la bomba Na/K y
de estos canales causa una diferencia
estable en sus concentraciones a
ambos lados de la membrana,
estando el sodio más concentrado
en el exterior y el potasio en el
interior celular.
Animación1
Potencial eléctrico de membrana
En
la
mayoría
de
células
animales el valor de dicho
potencial es de -70 mV (el signo
negativo indica que el interior de
la célula presenta carga negativa
respecto al exterior). La célula
está polarizada.
Esta diferencia de concentración de
iones crea una diferencia de
potencial eléctrico entre el interior
y el exterior celular. A esta diferencia
de potencial eléctrico se la denomina
Potencial de Membrana.
Video6
Medida del potencial eléctrico de membrana
El potencial a través de la membrana
plasmática de células suficientemente
grandes puede medirse con un
microelectrodo insertado en la célula
y un electrodo de referencia colocado
en el fluido isotónico extracelular.
Ambos se conectan a un voltímetro
(osciloscopio)
capaz
de
medir
pequeñas diferencias de potencial.
El potencial de membrana de la mayoría de
las células animales normalmente no varía
con el tiempo. Sin embargo, las neuronas
y células musculares son eléctricamente
excitables, es decir, pueden cambiar su
potencial de membrana. Esta es la base
del impulso nervioso.
http://bcs.whfreeman.com
Potenciales de membrana en el sistema nervioso
axón
El impulso nervioso es el resultado
de un cambio en las concentraciones
de iones sodio (Na+) y potasio (K+) a
través de las membranas de la
neurona.
Estos
cambios
se
denominan
despolarización y polarización.
Potencial de reposo (polarización) es el potencial
eléctrico negativo a través de la membrana plasmática
de una neurona que no está conduciendo un impulso
nervioso.
Potencial de acción (despolarización) es el potencial
eléctrico positivo a través de la membrana plasmática
de una neurona que está conduciendo un impulso
nervioso.
Repolarización es el cambio en el potencial eléctrico
cuando se vuelve del potencial de acción positivo al
negativo de potencial de reposo.
Potencial de reposo
Es el potencial eléctrico a través de la
membrana plasmática de una neurona
que no está conduciendo un impulso
nervioso.
Este potencial es mantenido mediante
transporte activo (antiporte bomba
3Na+/2K+).
Iones sodio
bombeados
fuera
Iones potasio
bombeados dentro
PR
•
Algunos iones potasio
difunden hacia fuera,
dejando el exterior más
positivo y el interior
más negativo.
Potencial de reposo
El potencial eléctrico de reposo es
de -70 mV y se debe únicamente a
un ligero exceso de cationes en el
exterior celular.
Está presente en células que no
conducen ningún impulso nervioso.
Este
potencial
es
mantenido
mediante la bomba Na+/K+ de
transporte activo (gasto de enegía).
Potencial de acción
Es el reverso (despolarización) y la restauración (repolarización) del
potencial eléctrico a través de la membrana de una neurona a medida
que un impulso nervioso pasa por ella.
Está presente en células que conducen un impulso nervioso.
Este potencial se debe a la activación de canales de Na+ dependientes
de voltaje (sin gasto de enegía).
Animación2
Potencial de acción
1) El potencial de reposo es
mantenido por la bomba Na+/K+,
estando el sodio más concentrado en el
exterior, y siendo el interior negativo.
2) La llegada de un potencial de
Acción
(PA)
causa
la
despolarización de las secciones
adyacentes de la neurona.
- Esto causa la difusión local de Na+ y
de una corriente.
- Si la corriente es suficiente para
superar un umbral de potencial,
canales de sodio dependientes de
voltaje se abren y más Na+ entra. Se
alcanza una polarización inversa al ser
el interior más positivo que el exterior
(despolarización).
Potencial de acción
3) Canales de K se abren e iones K+
salen. El interior tiene carga negativa
pero
de
nuevo
(repolarización),
estando el sodio más concentrado en el
interior, es decir, a la inversa.
4) El perido refractario es el tiempo
que necesita la bomba Na+/K+ para
hacer que de nuevo el sodio esté más
concentrado en el exterior y alcanzar
otra vez el potencial de reposo.
Animación3
Potencial de acción
•
El potencial de acción consta de dos
fases:
Despolarización
y
Repolarización.
•
Cuando una célula en reposo (PR) se
estimula, ocurre un pequeño cambio
en el potencial de membrana de la
neurona.
•
Este cambio es detectado por
canales de sodio dependientes de
voltaje, que se abren cuando se
alcanza el umbral (U) de - 40 mV.
•
Na+ entra haciendo el interior más
positivo.
•
A
esta
fase
se
denomina
Despolarización (PD) porque es el
contrario (interior positivo) de la
polaridad normal (interior negativo)
en reposo.
PA
tiempo
PD
PRe
U
PR
PR
PRF
Potencial de acción
•
Al continuar entrando Na+ se
supera los 0 mV y canales de
potasio dependientes de voltaje
se abren.
tiempo •
El potasio (K+) sale a favor de
gradiente.
•
Esto vuelva a hacer el interior
más negativo.
•
Dado que restaura la polaridad
original (interior negativo), esta
fase se denomina Repolarización
(PRe).
PA
PD
PRe
U
PR
PR
PRF
Potencial de reposo
PA
•
A continuación, los canales de
Na+ y K+ se cierran y la bomba
de Na+ /K+ restaura la polaridad
original, con el sodio más
concentrado en el exterior.
•
Esta fase se denomina Periodo
refractario (PRF).
tiempo
PD
PRe
U
PR
PR
PRF
Propagación del impulso nervioso (sin mielina)
•
Una vez que un potencial de acción ha comenzado, éste se propaga
automáticamente y unidirecionalmente a lo largo del axón.
(a) El axón está en el potencial refractario (PRF), por lo que no puede
ser despolarizado, ya que sus canales iónicos están cerrados y la bomba
Na+ /K+ está recuperando la polaridad normal de membrana.
a) Potencial refractario
b) Potencial acción
c) Potencial reposo
(b) Los canales dependientes de voltaje se han abierto y hay una alta
concentración interna de Na+ en el axón. Este sodio difunde a las áreas
cercanas en potencial de reposo (PR), activando los canales dependientes
de voltaje y despolarizando la membrana (PD).
(c) El Na+ difunde hasta esta área y cuando el voltaje alcanza el umbral
(U), los canales de sodio se abrirán y el Na+ entrará creando un nuevo
potencial de acción.
Animación4
Propagación del impulso nervioso (con mielina)
•
El potencial de acción puede viajar a lo largo del axón con una velocidad de
0.1-100 m/s, llegando los impulsos nerviosos de una parte del cuerpo a
otra en unos pocos milisegundos (respuesta rápida a estímulos). Esta
velocidad depende de 3 factores: temperatura, diámetro del axón y poseer
vaina de mielina.
Animación5
•
Solo los vertebrados tienen vaina de mielina rodeando el axón.
•
Los canales iónicos dependiente de voltaje solo se encuentran en los nodos
de Ranvier, y entre nodos, la mielina actúa como un aislante eléctrico.
•
El potencial de acción salta grandes distancias de nodo a nodo (1mm), en
un proceso denominado “propagación saltatoria”.
•
Esto incrementa drásticamente la velocidad de propagación, de un máximo
de 1 m/s en neuronas sin mielina, a un máximo de 100 m/s con ella.
La sinapsis
La sinapsis es la unión entre dos
neuronas, para la transmisión del
impulso nervioso.
Consta de una neurona presináptica
(axón), una hendidura sináptica y una
neurona postsináptica (dendrita).
En la sinapsis, la información
eléctrica (impulso nervioso) es
convertida
en
información
química (neurotransmisores), ya
que ambas neuronas no están
completamente unidas (hendidura
sináptica).
Animación6
Video7
neurona presináptica
Transmisión sináptica
El impulso nervioso alcanza la parte
terminal del axón de la neurona
presináptica.
La despolarización causa la apertura de
canales de Ca2+ dependientes de voltaje
y el catión calcio entra.
axón
El Ca2+ induce la fusión de las vesículas
sinápticas con la membrana celular.
Los NTs almacenados en las vesículas
difunden a lo largo de la hendidura
sináptica.
mitocondria
Los NTs se unen específicamente a un
receptor en la membrana de la neurona
postsináptica.
hendidura
sináptica
Canales
Ca2+
dendrita
canales
Na+
hendidura sináptica
neurona postsináptica
http://bcs.whfreeman.com/
Canales de sodio se abren y Na++
entra, permitiendo la despolarización
de la neurona postsináptica. Un
potencial de acción es iniciado.
El impuslo nervioso se propaga a lo
largo de la neurona postsináptica.
Enzimas de la hendidura sináptica
degradan los NTs. Los productos
generados
son
reabsorbidos
activamente (mitocondrias) por la
neurona presináptica y reutilizados.
Principales neurotransmisores
Nombre
Función
Estructura química
Acetilcolina
Contracción muscular
CH3COOHCH2CH2N+(CH3)3
Dopamina
Aprendizaje y
recompensa
(C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2)
Serotonina
Placer y humor
C10H12N2O
Noradrenalina
Reacción de
lucha/huida
C8H11NO3
Sistema endocrino
Está formado por un conjunto de glándulas endocrinas capaces de
producir hormonas.
Las
hormonas
son
sustancias
químicas que se vierten a la sangre
(control de la hipófisis)
para
actuar,
como
mensajeros
químicos,
sobre
determinados
(control del resto
órganos diana.
(Tiroxina)
de glándulas)
(insulina/glucagón)
Las respuestas de este sistema frente
a un estímulo, son mucho más lentas
que en el SN, pero más permanentes.
El sistema nervioso y endocrino están
estrechamente interrelacionados, ya
que la secrección de hormonas está
bajo control del SNC.
La misión de ambos sistemas es el
mantenimiento del medio interno
dentro de unos valores constantes
(homeostasis).
(adrenalina)
(estrógenos)
(testosterona)
Homeostasis
La homeostasis implica el mantenimiento del medio ambiente
interno del cuerpo dentro de unos límites.
El medio interno lo forman la sangre y los fluidos de los tejidos.
Medio externo
Medio interno corporal
La homeostasis incluye
la regulación del:
- pH de la sangre,
- concentración de CO2,
Grandes
fluctuaciones
externas
Mecanismos
homeostáticos
- concentración de glucosa
en sangre,
Pequeñas
fluctuaciones
internas
- temperatura corporal,
células
- balance hídrico.
Homeostasis
• Balance hídrico (osmorregulación)
Casi el 90% del volumen
sanguíneo
se
pierde
por
deshidratación.
Riñones & hormonas (excreción)
• Concentración de CO2
10-13 kPa
Riñones (excreción)
Circulación (respiración
frecuencia cardíaca)
• Concentración glucosa en sangre
80 mg dl-1 - 110 mg dl-1
páncreas & hígado
insulina & glucagón
••pH de
sangre
pH la
sangguíneo
&
pH 7.35 - 7.45
Agentes tamponadores
Riñones (excreción)
Circulación (respiración &
frecuencia cardíaca)
• Temperatura corporal (termorregulación)
36-38ºC
Vasodilatación y sudar (calor)
vasoconstricción y tiritar (frío)
Video8
Componentes de un sistema homeostático
Un sensor para detectar cambios en el medio interno.
Un coordinador que fija el punto de referencia del sistema. El punto de
referencia será la condición óptima bajo la cual el sistema opera.
Un efector que lleve de vuelta el sistema al punto de referencia.
Un control de retroalimentación negativa, que detiene el sistema
cuando se vuelve a los condiciones fijadas.
Un sistema de comunicación que conecte las diferentes partes del
sistema.
Perturbación
en el medio
interno
Sensor
Coordinador
Efector
Vuelta a la
normalidad
del medio
interno
Sensor
Web de la Universidad de Nueva Gales del Sur
Retroalimentación
negativa
Retroalimentación negativa
La homeostasis conlleva el control de los
niveles internos y la corrección de los
cambios de niveles mediante mecanismos
de retroalimentación negativa.
Video9
Coordinador
La retroalimentación negativa
es un tipo de realimentación en el
cual el sistema responde en una
dirección opuesta a la perturbación
con objeto de mantenerse en
condiciones constantes.
d
i
s
m
i
n
u
i
r
Okay
Muy alto
Muy bajo
a
u
m
e
n
t
a
r
Control de la temperatura corporal: Termorregulación
La temperatura del cuerpo humano se
mantienen constante de 36.5 a 37.5ºC.
La parte central del cuerpo humano
incluye los órganos del tórax, abdomen y la
cabeza, donde se localizan los órganos
vitales cuyos sistemas enzimáticos deben
operar en condiciones óptimas.
La periferia del cuerpo puede presentar
alguna desviación respecto a esta parte
central.
El cuerpo debe mantener su nivel de temperatura (homeotermos):
* Se gana calor:
- por conducción del aire cálido que rodea al cuerpo.
- por la actividad metabólica del cuerpo que genera calor (movimiento muscular).
* Se pierde calor:
- por conducción y radiación al aire frío (o agua).
- por evaporación del sudor de la superficie corporal (propiedades del H2O).
Control de la temperatura corporal: Termorregulación
Dentro del encéfalo, el hipotálamo es
el coordinador en la homeostasis de
la temperatura, enviando impulsos al
cuerpo para aumentarla o disminuirla.
Los sensores se encuentran tanto en
el hipotálamo como en la piel
(termorreceptores).
Los efectores se encuentran en la
piel y los músculos.
La hipotermia ocurre cuando la
temperatura corporal bajo tanto que
dificulta las reacciones metabólicas
(muerte cuando Tª < 32 ºC).
La hipertermia (golpe de calor)
ocurre cuando la temperatura corporal
sube tanto que daña los tejidos
(muerte cuando Tª > 40 ºC).
Hipotálamo
Se sitúa por debajo del tálamo y
se
considera
el
centro
integrador
del
sistema
nervioso autónomo, dentro del
sistema nervioso periférico.
Tiene
también
función
de
glándula endocrina y conjunto
con la hipófisis, realiza la
homeostasis del organismo,
por medio de un sistema de
retroalimentación negativa.
Control de la temperatura corporal: Termorregulación
La termorregulación es un mecanismo homeostático que regula la
temperatura corporal mediante retroalimentación negativa.
Mantenerse cálido
Permanecer fresco
Disminuir el flujo sanguíneo por la
piel, reduciendo la conducción y
radiación de calor al exterior del
cuerpo.
Incrementar el flujo sanguíneo por
la piel, aumenta la conducción y
radiación de calor al exterior del
cuerpo.
Reducir la sudoración disminuye Incrementar la secreción
la evaporación.
sudor, aumenta la evaporación.
de
Incrementar
los
escalofríos, Reducir la actividad muscular.
aumenta de 2 a 5 veces el calor
producido por el músculo.
Músculos que erizan el vello se
contraen, el pelo erecto retiene
aire caliente cercano, reduciendo el
gradiente de Tª, evitando perder
calor.
Músculos que erizan el vello están
relajados. No se retiene aire
caliente y se favorece la pérdida
de calor.
Función de la piel en la termorregulación
El intercambio de calor con el medio tiene lugar a través de la piel, por lo
que ésta ejerce un papel principal en la regulación de dicho intercambio.
En la piel se encuentran:
- Termorreceptores que
transmiten los impulsos al
hipotálamo.
- Arteriolas que forman una
red de vasos sanguíneos
que
pueden
contraerse
(vasoconstriccón)
o
dilatarse (vasodilatación).
- Glándulas sudoríparas
que producen sudor para su
evaporación.
- Músculo erector del
pelo, que puede contraerse
o relajarse.
Función de la piel en la termorregulación
Cuando aumenta la temperatura corporal, el hipotálamo media:
- La vasodilatación de las arteriolas, aumentando el flujo de sangre
cerca de la piel, cediéndole el calor que transporta, que posteriormente se
libera al medio. La temperatura central disminuye al transferir calor
mediante la sangre hacia la superficie del cuerpo.
- La liberación de sudor por las glándulas sudoríparas.
Debido a que el agua tiene un elevado calor específico,
para evaporarse necesita absorber calor, el cual obtiene
del tejido cutáneo, con lo que la piel se enfría y
consecuentemente refresca al organismo.
- Que el músculo erector del pelo esté relajado, de
manera que el vello no esté erecto y no se retenga aire
en las proximidades de la piel, manteniendo un
gradiente de temperatura entre la piel y el aire.
Función de los músculos y el metabolismo en la termorregulación
- La disminución de las contracciones musculares, impidiendo los
temblores y disminuyendo la actividad muscular.
- La inhibición de la glándula suprarrenal y la glándula tiroidea,
evitando que produzcan hormonas que aumenten la actividad metabólica.
Por último, también existen mecanismos de conducta, como la
disminución de la actividad para reducir la temperatura corporal, o
aumentar la superficie expuesta, para incrementar la pérdida de calor.
Aumento de la temperatura corporal
Temperatura corporal
central >37°C
Músculos erectores
del vello se relajan
Termorreceptores
Menos aire se
retiene cerca de
Músculos de la
la piel.
pared de las
Metabolismo
Hipotálamo
Mayor
arteriolas de la
disminuye
intercambio de
piel se relajan
energía con el
Glándulas
Músculos
exterior
sudoríparas
reducen su
incrementan
Dilatación de las
actividad
la secreción
arterias de la piel
y más sangre
Menos calor
llega a la piel.
Más
agua
se genera
radiación
cubre la piel. Mayor
& conducción de
Mayor
Menos calor
calor
evaporación
se genera
Aumento de la temperatura corporal
Retroalimentación negativa
Tª sangre
Músculos erectores
del vello se relajan
Músculos de la
pared de las
Termorreceptores
arteriolas de la
piel se dilatan
nervios
Tªcorporal
central
>37°°C
Termorreceptores
Glándulas
sudoríparas
aumentan la
secreción
Hipotálamo
hormonas
Metabolismo
disminuye
Animación Whfreeman
Cuerpo
pierde
más
calor
nervios
Músculos
reducen
actividad
Cuerpo
gana
menos
calor
Regreso
a 37°C
Descenso de la temperatura corporal
Temperatura corporal
central <37°C
Músculos erectores
del vello se contraen
Termorreceptores
Metabolismo
aumenta
Músculos
tiritan
Más calor
se genera
Músculos de la
pared de las
arteriolas de la
piel se contraen
Hipotálamo
Glándulas
sudoríparas
reducen la
secreción
Más calor
se genera
Menos agua
cubre la piel.
Menor
evaporación
Más aire se
retiene cerca de
la piel.
Menor
intercambio de
energía con el
exterior
Constricción de las
arterias de la piel y
menos sangre llega
a la piel.
Menor radiación
& conducción de
calor
Descenso de la temperatura corporal
Retroalimentación negativa
Tª sangre
Músculos erectores
del vello se contraen
Músculos de
la pared de las
arteriolas de
la piel se
contraen
Termorreceptores
nervios
Tªcorporal
central
<37°°C
Termorreceptores
Glándulas
sudoríparas
reducen la
secreción
Hipotálamo
Cuerpo
pierde
menos
calor
hormonas
Metabolismo
aumenta
nervios
Músculos
tiritan
Cuerpo
gana
calor
Regreso
a 37°C
Control de la concentración de glucosa en sagre
La concentración de glucosa en sangre debe ser regulada (5 mmol dm-3)
por muchas razones, destacando:
- Ósmosis; el contenido de
glucosa en un tejido está
determinado
por
su
concentración en los tejidos
circundantes.
- Respiración; algunos tejidos
son enteramente dependientes
de la concentración de azúcar
como
sustrato
respiratorio
siendo incapaces de almacenar
la glucosa del metabolismo de
los lípidos.
La concentración de glucosa en sangre es regulada por la acción del
páncreas y del hígado.
El páncreas como glándula endocrina
Las células endocrinas (alfa y beta)
del páncreas se localizan en los
islotes de Langerhan.
Existen de 1 a 2 millones de islotes
en un páncreas humano.
Los islotes tienen un color rojo
diferente que el tejido que lo rodea
debido al rico aporte sanguíneo.
La sangre de los islotes liberan su
contenido a la vena portahepática
que vierte directamente al hígado.
Las células α (20% del total)
secretan glucagón.
Las células β (75% del total)
secretan insulina.
Control de la concentración de glucosa en sagre
Glucagón
(b)
Células
alfa
(d) añade
glucosa
Hígado
Páncreas
retira glucosa
(g)
Células
beta
(e)
Sangre
(a) Bajos niveles de glucosa en
sangre son detectados por el
páncreas.
(b) Las células alfa de los islotes
pancreáticos secretan glucagón.
(c) Glucagón viaja por la sangre
hasta receptores en las células
del hígado.
(d) El hígado responde añadiendo
glucosa al torrente sanguíneo a
partir de glucagón.
(h) Altos niveles de glucosa en
sangre estimulan a las células
beta del páncreas.
Insulina
Comida
(e) Las células beta pancreáticas
secretan insulina.
tiempo
Punto fijado
de regulación
Animación7 y Animación Whfreeman
(f) La insulina viaja por la
hasta receptores en las
del hígado.
(g) La insulina estimula al
para que retire glucosa
sangre y la almacene
glucógeno (insoluble).
sangre
células
hígado
de la
como
La insulina y las JJNN de Canadá
Esta hormona fue descubierta en 1921 por el canadiense Frederick
Banting y Charles Best, por lo que recibió el Premio Nobel en 1923.
El descubrimiento se realizó junto con el profesor de
fisiología J.J.R. Macleod, en su laboratorio de la
Universidad de Toronto.
En agosto de 1921 administraron la insulina obtenida
de los islotes de Langerhans a perros diabéticos
comprobando que descendían los niveles de azúcar
en sangre y orina y desaparecían los síntomas típicos
de la enfermedad. Repitieron varias veces los
experimentos con resultados distintos, en función de
la pureza de la insulina utilizada.
La insulina más pura posible la emplearon por vez
pocas semanas después en un muchacho diabético de
catorce años, que mejoró de forma extraordinaria de
su enfermedad.
La insulina y las JJNN de Canadá
El neurofisiólogo canadiense David Hubel recibió junto con Torsten
Wiesel y Roger Sperry el Premio Nobel en 1981 por sus trabajos sobre
la fisiología de la corteza cerebral, específicamente aquella parte del
cerebro que se relaciona con la visión. Falleció el 23 septiembre 2013.
La corteza del cerebro visual pasó de concebirse como una estructura de
millones de células cada una las cuales participando en la reconstrucción
de la escena visual, a que cada célula se activa solo por su propio
estímulo, lo que quiere decir que está señalando algo específico de la
naturaleza de la imagen en una región particular del campo visual.
Diabetes mellitus
Enfermedad causada por una reducida capacidad para controlar los
niveles de glucosa mediante insulina.
Aumenta la glucosa en el torrente sanguíneo y llega a aparecer en
la orina (glucosuria).
Alta concentración de glucosa en sangre
(hiperglucemia) resulta en un movimiento
de agua desde las células por ósmosis. Este
fluido extra en la sangre resulta en una
mayor producción de orina.
Una carencia de glucosa en las células
significa que lípidos y proteínas tienen que
metabolizarse en la respiración (pérdida
de peso).
La degradación de proteínas, en particular,
para la obtención de energía, provoca daño
a los órganos.
Tratamiento: Dosis intravenosa u oral de
insulina a intervalos regulares y comidas
Video
24 (2:18): Diabetes
(dietas y horario)
estrictas.
Video11
Diabetes juvenil o tipo I
Enfermedad autoimmune en
la que las células beta
pancreáticas son destruidas.
Puede desencadenarse por
infecciones durante la infancia
(paperas).
Incapacidad
insulina.
Responde bien a inyecciones
regulares de insulina.
Posibilidad de
hereditaria.
de
producir
enfermedad
Diabetes adulta o tipo II
Reducida sensibilidad de las
células del hígado a la insulina.
La
insulina
normalmente.
Reducido
número
de
receptores en la membrana de
las células del hígado.
Asociada con la obesidad y el
sedentarismo.
La obesidad también tiene una
predisposición genética.
Cada vez aumenta más el
número
de
personas
con
diabetes tipo II.
se
Video12
fabrica
Diabetes y TdC
Variación de la tasa de diabetes tipo II en diferentes poblaciones
humanas.
Especialmente llamativo
en
poblaciones
de
inmigrantes
cuando
siguen dietas distintas a
las de sus antepasados
al llegar a un nuevo país.
Existen
diferencias
genéticas
en
la
capacidad de asimilar
altos niveles de azúcares
refinados y grasas.
También existen diferencias en la propensión a la obesidad.
Diabetes y TdC
http://redalyc.uaemex.mx/pdf/690/69040205.pdf