1. Organización funcional del cuerpo humano y control del medio interno

La fisiología se encargará de estudiar el funcionamiento de nuestro cuerpo y sus diversos aparatos y sistemas, dicha ciencia se divide en otras ramas más específicas como es el caso de fisiología vírica, fisiología bacteriana, fisiología celular, fisiología vegetal, fisiología de los invertebrados, fisiología de los vertebrados, fisiología de los mamíferos, fisiología humana y muchas otras subdivisiones.

1.2. Fisiología humana

2. LAS CELULAS COMO UNIDADES VIVAS DEL CUERPO

La unidad viva básica del cuerpo es la célula. Cada célula está caracterizada para cumplir especialmente para realizar una o más funciones concretas. Los eritrocitos, son un ejemplo cuya cantidad asciende aproximadamente a 25 billones en cada ser humano, transportan el oxígeno desde los pulmones a los tejidos. Las células tienen características básicas y similares entre sí. Por ejemplo, el oxígeno reacciona con los hidratos de carbono, grasas y proteínas para liberar la energía necesaria para mantener las funciones de todas las células. Las células tienen la capacidad de reproducirse formando más células de su propia descendencia, es decir puede regenerar una zona afectada.

3. LIQUIDO EXTRACELULAR: MEDIO INTERNO

El cuerpo humano está constituido en un 60% de líquido, principalmente una solución acuosa de iones y otras sustancias. Se conoce como líquido intracelular, al que está dentro de la célula, aproximadamente una tercera parte se encuentra en los espacios exteriores a las células y se denomina líquido extracelular, el cual está en movimiento constante y se transporta rápidamente en la sangre circulante para mezclarse después entre la sangre y los líquidos tisulares por difusión a través de las paredes capilares. En este líquido están los iones y nutrientes que necesitan las células para mantenerse vivas, por lo que todas ellas viven esencialmente en el mismo entorno de líquido extracelular, denominado medio interno del organismo. Las células tienen la capacidad de realizar sus funciones especiales, siempre que el líquido extracelular disponga de las concentraciones adecuadas de oxígeno, glucosa, distintos iones, aminoácidos, sustancias grasas y otros componentes.

3.1. Diferencias entre liquido

El líquido extracelular tiene un alto contenido de iones sodio, cloruro y bicarbonato adicionado de nutrientes para las células, como oxígeno, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. Contiene dióxido de carbono, que es transportado desde las células a los pulmones para ser excretado junto con otros residuos celulares que se transportan a los riñones para su excreción. El líquido intracelular contiene grandes cantidades de iones potasio, magnesio y fosfato y en el líquido extracelular iones sodio y cloruro.

4. Homeostasis

En 1929, Walter Cannon (1871-1945) fisiólogo estadounidense acuñó el término homeostasis al referirse al mantenimiento de unas condiciones casi constantes del medio interno. Los distintos tipos iones, nutrientes, productos de desecho y otros componentes del organismo están regulados en un intervalo de valores, estos no poseen valores fijos. Por ejemplo, las variaciones en la concentración de iones hidrógeno en la sangre se sitúan por generalmente por debajo de 5 nanomoles por litro (0,000000005 moles por litro. Existen poderosos sistemas de control para mantener las concentraciones de sodio e hidrógeno, así como la mayoría de los demás iones, nutrientes y sustancias del organismo, en niveles que permitan que las células, los tejidos y los órganos lleven a cabo sus funciones normales, pese a grandes variaciones ambientales y a las dificultades derivadas de lesiones y enfermedades. Las funciones del organismo exigen acciones integradas de células, tejidos, órganos y los múltiples sistemas de control nervioso, hormonales y locales que contribuyen conjuntamente a la homeostasis y a la buena salud. Se considera enfermedad un estado de ruptura de la homeostasis. Períodos de tiempo prolongados de presión arterial alta puede provocar perjuicios en diversos órganos, entre ellos, los riñones, nos lleva a cadena en aumentos de la presión arterial y, con ello, más daños renales. La fisiopatología pretende explicar cómo se alteran los diversos procesos fisiológicos en la estancia de enfermedades y lesiones.

Primero definiremos que el líquido extracelular se dividirá en dos etapas, la primera de ellas consiste en el movimiento de la sangre por el cuerpo dentro de los vasos sanguíneos, y la segunda es el movimiento del líquido entre los capilares sanguíneos y los espacios intercelulares entre las células tisulares, con forme avanza esta etapa el líquido extracelular se encuentra entre porción del plasma de la sangre y liquido intersticial que es el que rellena los espacios intercelulares. Las paredes de los capilares son permeables a la mayoría de las moléculas del plasma sanguíneo, excepto en proteínas plasmáticas, porque son demasiado grandes para pasar con facilidad atravesar dichos capilares.

 Pocas células se encuentran a más de 50 μm de un capilar, lo que garantiza la difusión de casi cualquier sustancia desde el capilar hacia la célula en pocos segundos, es decir, que el líquido extracelular de cualquier zona del organismo, tanto en plasma como en líquido intersticial, se está mezclando continuamente, manteniendo la homogeneidad del líquido extracelular en todo el organismo.  

4.2. Origen de los nutrientes en el líquido extracelular

4.2.1. Aparato respiratorio

 La membrana que separa los alvéolos y la luz de los capilares pulmonares, es decir, la membrana alveolar, tiene un grosor de tan solo 0,4 a 2 μm y el oxígeno se difunde rápidamente por el movimiento molecular a través de esta membrana para entrar en la sangre. Difiriendo así del movimiento cinético antes mencionado en el proceso de difusión de las moléculas en el plasma y liquido intersticial.

Una gran porción de la sangre que bombea el corazón atraviesa las paredes del aparato digestivo, donde se absorben los distintos nutrientes, incluidos los hidratos de carbono, los ácidos grasos y los aminoácidos, desde el alimento ingerido hacia el líquido extracelular de la sangre.

Los músculos nos ayudan a desplazar los alimentos que se necesitan para la nutrición, también permite la movilidad como protección frente al entorno.

Al mismo tiempo que la sangre capta el oxígeno en los pulmones, se libera el dióxido de carbono desde la sangre hacia los alvéolos y el movimiento respiratorio de aire que entra y sale de los pulmones transporta el dióxido de carbono hacia la atmósfera. El dióxido de carbono es el más abundante de todos los productos del metabolismo.

Al pasar la sangre a través de los riñones se eliminan del plasma la mayoría de las sustancias:

• dióxido de carbono
•  urea
• ácido úrico
• iones
•  agua de los alimentos

Los riñones realizan su función filtrando primero una gran cantidad de plasma a través de los capilares de los glomérulos hacia los túbulos y reabsorbiendo hacia la sangre:

• Glucosa
• Aminoácidos
• cantidades apropiadas de agua

La mayoría de las demás sustancias que el organismo no necesita, en especial los productos de desecho metabólicos, como la urea, se reabsorben mal y atraviesan los túbulos renales hacia la orina.

Los productos residuales restantes que no son eliminados en la orina, se eliminan a través de las heces, gracias a la ayuda del aparato digestivo.

Tiene funciones de detoxificación o eliminación de numerosos fármacos y productos químicos que se ingieren. Secreta muchos de estos residuos en la bilis para su eliminación ulterior en las heces.

Conformado por tres partes principales:

• La porción de aferencia sensitiva (órganos de los sentidos, receptores en la piel…)
• El sistema nervioso central o la porción integradora (cerebro [almacena información, genera los pensamientos, crea la ambición y determina las reacciones que debe manifestar el cuerpo en respuesta a las sensaciones] y médula espinal)
• La porción eferente motora

Un segmento importante del sistema nervioso es el sistema nervioso autónomo o neurovegetativo, que funciona a escala subconsciente y controla muchas de las funciones de los órganos internos.

El organismo tiene ocho glándulas endocrinas mayores y varios órganos y tejidos que segregan hormonas. Las hormonas se transportan en el líquido extracelular a otras partes del cuerpo para regular las funciones celulares.

1. Insulina controla el metabolismo de la glucosa.
2. Hormonas corticosuprarrenales controlan los iones sodio y potasio y el metabolismo proteico.
3. Hormona paratiroidea controla el calcio y el fosfato en el hueso.

 El sistema nervioso regula numerosas actividades musculares y secretoras del organismo, mientras que el sistema hormonal regula muchas de las funciones metabólicas. Normalmente, los sistemas nerviosos y hormonales trabajan de forma coordinada para controlar esencialmente todos los sistemas orgánicos del cuerpo.

El sistema inmunitario está integrado por los glóbulos blancos, células tisulares derivadas de los glóbulos blancos, el timo, nódulos linfáticos y vasos linfáticos que protegen el cuerpo de patógenos como bacterias, virus, parásitos y hongos. Proporcionando un mecanismo para que el cuerpo:

1) diferencie sus propias células de las células y sustancias extrañas

2) destruya al invasor por fagocitosis o mediante la producción de linfocitos sensibilizados o proteínas especializadas

Hay muchos otros sistemas de control que actúan dentro de los órganos para controlar las funciones de sus componentes, otros actúan a través de todo el organismo para controlar las interrelaciones entre los órganos.

El organismo tiene un mecanismo de control especial para mantener una concentración casi exacta y constante de oxígeno en el líquido extracelular que depende principalmente de las características químicas de la hemoglobina, se conoce como función amortiguadora de oxígeno de la hemoglobina.

Primero la hemoglobina se combina con el oxígeno a medida que la sangre atraviesa los pulmones, después cuando la sangre atraviesa los capilares tisulares, su propia afinidad química por el oxígeno permite que no lo libere en los tejidos si ya hay demasiado. No obstante, si la concentración de oxígeno

La concentración de dióxido de carbono en el líquido extracelular está regulada de una forma muy diferente ya que es el principal producto final de las reacciones oxidativas de las células. La concentración por arriba de lo normal de dióxido de carbono en la sangre excita el centro respiratorio, haciendo que el individuo tenga una respiración rápida y profunda. Esta aumenta la espiración de dióxido de carbono y, por tanto, elimina el exceso de dióxido de carbono de la sangre y los líquidos tisulares. El descenso de la presión arterial por debajo de lo normal relaja los receptores de estiramiento y hace que el centro vasomotor se vuelva más activo de lo habitual, con lo que se provoca vasoconstricción y un aumento de la acción de la bomba cardíaca.  

Diversos sistemas de control del organismo actúan mediante una retroalimentación negativa, por ejemplo, la regulación de la concentración del dióxido de carbono, la ventilación pulmonar aumenta cuando dicha concentración se eleva en el líquido extracelular, provocando que el aumento de la ventilación pulmonar disminuya la concentración de dióxido de carbono en el líquido extracelular porque los pulmones espiran cantidades mayores de dióxido de carbono del organismo. Por el contrario, una concentración de dióxido de carbono que disminuye demasiado produce una retroalimentación que tiende a aumentar la concentración. En general, si algún factor se vuelve excesivo o deficiente, un sistema de control inicia una retroalimentación negativa que consiste en una serie de cambios que devuelven ese factor hacia un determinado valor medio, con lo que se mantiene la homeostasis.

El grado de eficacia con el que un sistema de control mantiene las condiciones constantes está determinado por la ganancia de la retroalimentación negativa. El sistema de control por retroalimentación provoca una corrección. La ganancia del sistema se calcula utilizando la fórmula siguiente:

Es decir, en el sistema de barorreceptores la corrección es de –50 mmHg y el error que persiste es de +25 mmHg. Por tanto, la ganancia del sistema de barorreceptores de esa persona en cuanto al control de la presión arterial es de –50 dividido por +25, o –2, es decir, un trastorno que aumente o disminuya la presión arterial tiene un efecto de tan solo un tercio de lo que ocurriría si no actuara el sistema de control. Las ganancias de algunos otros sistemas de control fisiológicos son mucho mayores que las del sistema de barorreceptores.

Si una persona tiene bruscamente una hemorragia de 2 l, la cantidad de sangre del organismo disminuye hasta un nivel tan bajo que no queda sangre suficiente para que el corazón bombee eficazmente, por consecuencia, cae la presión arterial y disminuye el flujo de sangre que llega hacia el músculo cardíaco a través de los vasos coronarios, por lo tanto el corazón se debilita, el efecto de bomba pierde eficacia, disminuye aún más el flujo de sangre coronario y el corazón se debilite aún más; este ciclo se repite una y otra vez, hasta que se produce la muerte.

Este proceso continúa hasta que el orificio del vaso se tapona y cesa la hemorragia, aunque a veces, este mecanismo se descontrola y provoca la formación de coágulos no deseados. Este proceso es el que inicia la mayoría de los ataques cardíacos, que pueden deberse a la formación inicial de un coágulo en la superficie interna de una placa ateroesclerótica en la arteria coronaria cuyo crecimiento continúa hasta que se bloquea la arteria. El parto es otro ejemplo en el que la retroalimentación positiva tiene gran importancia, el estiramiento del cuello uterino, envía señales a través del músculo uterino que vuelven hasta el cuerpo del útero, provocando contracciones aún más potentes

Existen mecanismos de control interconectados, muchos de estos son sistemas de retroalimentación simples similares, pero tienen un grado de rapidez y complejidad mayor. Algunos movimientos del organismo son tan rápidos que no hay tiempo suficiente para que las señales nerviosas se desplacen desde la periferia del organismo hasta el cerebro y vuelvan a la periferia para controlar el movimiento, por lo que el cerebro aplica un principio que se conoce como control anterógrado, que hace que se contraigan los músculos apropiados, es decir, las señales del nervio sensible de las partes en movimiento informan al cerebro si el movimiento se está realizando correctamente.

En caso contrario, el cerebro corrige las señales anterógradas que envía hacia los músculos la siguiente vez que se necesite ese movimiento.

Después, si necesita nuevas correcciones, este proceso se realizará de nuevo en los movimientos sucesivos; es lo que se denomina control adaptativo, que, hasta cierto punto es una retroalimentación negativa retardada.

Resumen: Automatismo del organismo.

El objetivo es destacar la organización global del organismo y también la inter relación que existe entre los diversos sistemas y las contribuciones que aportan al organismo para mantener la homeostasis. Mientras se mantengan las condiciones normales en el medio interno, las células del organismo continuarán viviendo y funcionando correctamente. Existe un automatismo continuo del organismo por parte de las células al contribuir a la homeostasis y beneficiarse de ella. La disfunción extrema provoca la muerte y la disfunción moderada provoca la enfermedad.