TEMA 20: LÍQUIDOS CIRCULANTES PDF

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TEMA 20: LÍQUIDOS CIRCULANTES LÍQUIDOS CORPORALES Tipos de líquidos corporales: Sangre: en sistemas circulatorios cerrados. Hemolinfa: en sistemas circulatorios abiertos. Líquido celómico: único liquido circulante en metazoos. Funciones: Transporte: Nutrientes: glucosa, aminoácidos, etc. Gases: O2 y CO2. Precursores macromoleculares. Desechos: productos nitrogenados, xenobiótico. Hormonas. Defensa: Inmunidad. Hemostasia. Endurecimiento de cubiertas: artrópodos. Fotoprotección. Repulsión de depredadores. Otras: pH. Lubricación. Anticongelación. Termorregulación. Esqueleto hidrostático: en anélidos o equinodermos. Ecdisis: en artrópodos. Locomoción hidráulica: en arácnidos. Formación túnica: en tunicados. Cicatrización: en insectos. Volumen: Hay muchos factores que lo determinan: Hábitat: Los de agua dulce, con un medio mucho mas diluido tendrá un volumen de liquido circulatorio menor en comparación con animales muy similares pero de hábitats de medio marino o terrestre.

Tipo de sistema circulatorio: En los abiertos va a ser muy grande (del 30%), va a ser una gran cantidad del volumen total del cuerpo. En los cerrados solo será entre el 5-8%.

Desarrollo: Puede haber cambios de volumen en determinados momentos del desarrollo. Es el caso de la muda en los artrópodos. Inmediatamente antes de las mudas hay una duplicación de la hemolinfa. Después de la muda se recupera el volumen normal. Esto se debe a que aprovechan ese aumento de volumen para crecer entre muda y muda por la retención de fluido. En los insectos sirve incluso para expandir las alas en la ultima muda.

Composición básica: Componente líquido: Similar al liquido intersticial, lógico por la relación directa que tienen. Las diferencias serán hablando de moléculas de gran tamaño. Serán agua, iones inorgánicos, solutos órganos y proteínas (componente importante especializadas en funciones muy importantes). Componente celular: O hematocrito. Eritrocitos: o glóbulos rojos. Los mayoritarios, encargados del transporte de oxígeno. Leucocitos: o glóbulos blancos. Agrupados por su función de defensa, son parte del sistema inmune. Trombocitos: o plaquetas. Función de hemostasia, frente a daños del sistema vascular.

Composición en vertebrados: El hematocrito en mamíferos será aproximadamente de un 42%.

Composición en humanos: Hay pocos componentes equilibrados con el liquido intracelular. La urea es una de ellas, pues es permeable a las membranas celulares. La diferencia entre liquido intersticial y plasma esta sobre todo en las proteínas.

Proteínas: Componente mayoritario, y muy variado. Se suelen denominar en fracciones sometiendo las proteínas a una electroforesis.

Albumina sérica o seroalbúmina: Constituye casi el 60%, por lo que los efectos osmóticos se deben sobre todo a ella, cambios en su cantidad tendrán efecto en el equilibrio osmótico. Tiene funciones mas especificas, que se van a basar en su estructura: tiene acúmulos de aa hidrofóbicos, haciendo que puedan unir sustancias poco solubles o hidrofóbicas. Transporta ácidos grasos, vitaminas liposolubles (como la A), hormonas (esteroidicas).

Globinas o globulinas: Se han dividido en fracciones según su distancia al pico de la albúmina. Fracción α: α-antitripsina y α-fetoproteína. Transporte de Zn, Ni, TBG (T4/T3). Fracción β: Transferrina (Fe). Factores del complemento y coagulación. Fracción γ: Inmunoglobulinas: anticuerpos.

Composición en invertebrados: La referencia es de insectos. Si nos fijamos en los carnívoros o hematófagos su composición de hemolinfa recuerda a la de los vertebrados (poco K+ y mucho Na+). Los fitófagos lo tienen invertido debido a un efecto de su dieta. La composición iónica de las plantas es así, de ahí que recuerden a su alimento. Tienen una gran cantidad de aminoácidos en circulación, posiblemente se usa como transporte energético, pero no está muy claro. Su abundancia de proteínas puede ser muy baja (celentéreos y equinodermos) o muy alta, incluso superior a vertebrados (decápodos, gasterópodos y cefalópodos) debido a que su proteína transportadora de oxigeno es soluble en plasma, lo que hace que aumente el porcentaje.

TIPOS Y FUNCIONES DE HEMOCITOS FUNCIÓN

HEMOCITO Prohemocitos

PRECURSORES

Progenitoras Hemoblastos Médula ósea Eritrocitohemoglobina

O2 TRANSPORTE Nutrientes

Desechos Metales

Celomocitoshemoeritrina Cianocitoshemocianina Glucógeno Eleocitos (glucógeno) Adipohemocitos Nefrocitos Células mórula (V)

GRUPO Onicóforos Artrópodos Equinodermos Tunicados Vertebrados Equinodermos Vertebrados Anélidos* Lofoforados* Quelicerados Crustáceos Anélidos* Artrópodos Tunicados Tunicados

FUNCIÓN

HEMOCITO Leucocitos

Fagocitosis

Plasmocitos Amebocitos

Encapsulación Nacrezación Citotoxicidad

Amebocitos Plasmatocito Linfocitos Células cristalinas Trombocitos Cistocitos Amebocitos

INMUNIDAD

HEMOSTASIA

GRUPO Vertebrados Lofoforados* Insectos Anélidos (*) Crustáceos Equinodermos* Anélidos* Insectos Vertebrados Equinodermos* Vertebrados Insectos Crustáceos

*Celomocitos

Invertebrados: Hemocitos en insectos: También tienen células, siendo su abundancia muy baja: solo tienen 50000 celulas/ml. Pero tienen muchos tipos celulares distintos. Se ha propuesto que sea una misma línea celular, una célula que va pasando por distintos tipos celulares: prohemocito-plasmocito-granulocitoesferulocito.

Encapsulación/nacrezación: En vez de fagocitar un parásito, lo van a aislar. Células sanguíneas son capaces de pegarse a objetos mucho mayores (como parásitos), y este proceso de agregación permitirá aislar a ese organismo extraño. Si la capsula se mineraliza se forma nácar (como en las ostras).

Vertebrados: Hemocitos: Transporte: Eritrocitos: función de transporte de O2, se forman por eritropoyesis. Defensa: Inmunidad: son los leucocitos, formados por leucopoyesis. Fagocitosis: neutrófilos, monocitos-macrófagos. Citotoxicidad: linfocitos, basófilos y eosinófilos. Hemostasia: son los trombocitos/plaquetas, formados por trompoyesis. En otros vertebrados no mamíferos hay trombocitos, que son células completas.

Tejidos hematopoyéticos: Todas estas células pueden durar solo unas pocas horas en circulación, produciéndose de forma continua durante toda la vida del organismo. Esa formación de células sanguíneas es la hematopoyesis, que tiene lugar en los tejidos hematopoyéticos. Aves y mamíferos: Depende de la etapa del desarrollo. Embrión inicial: saco vitelino. Embrión avanzado: hígado. Feto: bazo. Feto, adulto: médula ósea. Otros organismos: Condrictios: bazo. Osteictios: riñón anterior. Anfibios: bazo, médula ósea, hígado, submucosa intestinal. Reptiles: bazo, médula ósea.

Estructura del tejido: Tejido muy laxo, formado por células en cuyo o en cuya proximidad se van a formar células sanguíneas. Tienen un gran aporte de sangre y los capilares son sinusoidales, muy permeables, permitiendo entrada de células completas. Fibras reticulares forman el estroma, donde estarán las células madre y todos los tejidos intermedios hasta las células maduras, que finalmente saldrán a los sinusoides.

Otra función: Almacén temporal de este tipo de células. El 75% de los glóbulos blancos se encuentra almacenado en la médula ósea, y si hay una infección serían liberados rápidamente. Hay también una reserva de eritrocitos. Hematopoyesis: Las células sanguíneas se diferenciarán desde células madre hematopoyéticas (multipotentes), siendo el último paso de maduración su paso a la sangre. A partir de la misma célula madre derivarán las demás por mitosis y posterior diferenciación.

Células madre: Se sabe que hay células madre multipotentes, pero su proporción es de 1/100000, lo que nos señala la dificultad del aislamiento. Actualmente, se piensa que la forma de distinguirlas sería por los marcadores presentes en su membrana plasmática, distintos para cada tipo de células sanguíneas. Sin embargo, no hay ningún tipo único de células madre, sino una combinación de varios marcadores propios de células madre. La forma de comprobar cuales son los marcadores que corresponden con células madre es mediante un ensayo funcional. Señales de diferenciación: Las células recibirán señales, que serán transducidas y activarán TF que transcribirán genes relacionados con la diferenciación. El factor es el CSF (factor estimulante de colonias). Activarán TFs presentes o inducirán la expresión de un gen que codifica para esos TFs, relacionados con la diferenciación a una de las 10 rutas posibles. En realidad, combinaciones de varios CSFs son los que dirigen a las células hacia las distintas rutas. Unos son mediadores químicos locales (eritropoyetina) y otros pasan al torrente sanguíneo. Las células endoteliales y los fibroblastos sintetizan y secretan estos factores, así como los propios linfocitos. Es importante que su producción esté muy controlada por señales, y dependerá de las necesidades del organismo. Formación de eritrocitos: dependiendo de la PO2. Si disminuye la PO2 (esto lo capta el riñón), produce Epo, que aumenta la vía de eritrocitos. Formación de neutrófilos: en respuestas inflamatorias se produce MCSF, que activará la vía de neutrófilos. Capacidad proliferativa de la línea hematopoyética: La capacidad proliferativa de las células madre la ejercen muy controladamente y escasamente (protección contra posibles mutaciones). Las células madre se localizan en unos nichos, donde las células a las que se adhieren (células del estroma, osteoclastos) las regulan, las van señalando para su supervivencia y proliferación. Lo hacen mediante señales insolubles (ligandos de Kit). Por otro lado, las células madre sólo pueden proliferar una serie de ciclos, hasta que no las queda más remedio que diferenciarse. A esto se le denomina diferenciación terminal. Células amplificadoras transitorias: Amplifican el número de células que proceden de la célula madre. Esto es de gran utilidad, ya que para evitar la proliferación excesiva de células madre, se puede recurrir al precursor inmediato al tipo celular del que requerimos una mayor cantidad. Este precursor inmediato se divide el número de ciclos adecuado y aumentará ese tipo celular. Así se dejan a las células madre en estado quiescente. Los distintos tipos celulares se regulan de forma independiente para hacer este proceso posible.

Proceso:

ERITROCITOS Morfología y otras características: El tamaño es muy variable entre especies. En mamíferos, algunos peces y salamandras se pierde en núcleo, mientras que en el resto de vertebrados son nucleados. Una excepción más extrema son los peces árticos, que no tienen eritrocitos. La concentración corpuscular de hemoglobina se conserva entre especies. El hematocrito es mayor en machos que en hembras. Por último, existe una correlación entre metabolismo y hematocrito: a mayor metabolismo, mayor hematocrito.

Oxigenación y tamaño eritrocitario: In vitro: se han realizado una serie de estudios in vitro, en los que se ha visto que en los eritrocitos pequeños la difusión es más rápida, por lo que se oxigena mas rápido, se satura antes. Los más grandes tardan mas en saturarse. In vivo: en condiciones in vivo los resultados no son tan dispares, ya no se da esa diferencia en saturación. Aun no se ha dado una explicación satisfactoria.

Eritropoyesis: A partir de una célula madre ya comprometida con ese destino, se van multiplicando, y cada una se va diferenciando, básicamente porque se va acumulando hemoglobina (y en mamíferos se pierde el núcleo). Tiene una vida media de 100-120 días. Hay cambios muy pequeños en sus niveles durante toda la vida. Regulación: La regulación tan fina se realiza porque hay un tejido sensor que mide cuanto oxígeno transporta la sangre: es el tejido intersticial de la corteza del riñón, muy irrigado. Cualquier caída en el oxígeno dispara la formación de nuevos eritrocitos. Responden a la hipoxia, aunque la razón de la hipoxia sea muy variada (una hemorragia, anemia, cambios de altitud o flujo renal bajo). El factor HIF se une al promotor de la EPO, una hormona que actúa desde la célula madre hasta el ultimo paso, acelerándose la producción de eritrocitos cuando llegue a los tejidos hematopoyéticos. La EPO es la principal aunque otras pueden moderarlo: los estrógenos suelen disminuir la eritropoyesis (explicación del hematocrito mas bajo en hembras); y la testosterona, GH y hormonas tiroideas lo potencian en bajo grado. Se requiere Fe, por lo que otros órganos van a intervenir en este proceso: el intestino lo absorbe, la transferrina lo transporta en la sangre, y posteriormente el hígado lo almacena unido a la ferritina. Tras el final de su vida útil, los eritrocitos son fagocitados por los macrófagos del bazo (a su paso por los capilares), pero el Fe se recicla (no así el grupo hemo, que da lugar a la bilirrubina, que se tendrá que eliminar por la orina o por las heces).

TROMBOCITOS Y HEMOSTASIA Mecanismos de hemostasia: Lesión en un vaso: La lesión puede provocar su contracción, reduciéndose el tamaño y reduciendo la perdida. Aparece en anélidos y moluscos como único, en otros aparece pero junto con otros sistemas.

Coagulación: El líquido circulante se puede transformar en una consistencia de gel, impidiendo el movimiento y la perdida de sangre. Cascadas enzimáticas: Hay proteasas, que actúan en cadena. La estimulación de las proteasas, liberadas por células sanguíneas, hace que actúen sobre proteínas y las pasen de un estado soluble a uno insoluble al generarles cortes. Ejemplo de artrópodos: Se basa en la transglutaminasa, enzima que se encuentra en células sanguíneas que en caso de que se de un daño los cistocistos generan esta enzima, cuya función será entrecruzar proteínas.

Caso de vertebrados: Contracción vascular: por mensajeros químicos que producen este efecto. Coagulación: se forma un coagulo estable que tapa la lesión. Hay muchos elementos, que interaccionan entre sí. Plaquetas: células o fragmentos de células. Proteínas del plasma. Es además es primer paso para la cicatrización.

Morfología de las plaquetas: Las plaquetas son células con RE, mitocondrias, citoesqueleto estructurado (actina y miosina) y muchos gránulos que contienen mensajeros, y siempre hay un numero casi constante de ellos en circulación.

Trombopoyesis: La trombopoyesis esta también regulada por factores hormonales. Se parte de una célula madre, el promielocito, el cual sufre una mitosis especial: se divide el núcleo pero no la membrana. Se forma así una célula grande y polinucleada, que madura su citoplasma, llegando a megacariocito. Este fragmentará su citoplasma, y los fragmentos son los que se vierten a la sangre. La vida media será de 5-9 días. La regulación está en concreto en una sustancia de la plaqueta, la trombopoyetina, liberándose cuando las plaquetas se utilicen para formar un coágulo. El factor llega a la medula iniciando la trombopoyesis. Reacción plaquetaria: Si no hay daño vascular la plaquetas están inactivas, debida a que el endotelio intacto produce una cantidad basal de prostaciclinas (un tipo de prostaglandina especial) y NO. Cuando hay una lesión, se rompe la continuidad del endotelio, permitiéndose la interacción de las plaquetas con fibras de colágeno, hecho que desencadena un bucle de retroalimentación positiva: se van agregando cada vez más plaquetas. Además, el endotelio dañado genera un factor que provoca la agregación plaquetaria, y las plaquetas liberan unos factores que atraerán a más plaquetas.

Activación de las plaquetas: Membrana plaquetaria: PAF: favorece la síntesis del tromboxano, la agregación y la inflamación. Tromboxano A2: este genera directamente la agregación y la vasoconstricción. Gránulos plaquetarios: La plaqueta libera sus gránulos, que contienen especialmente serotonina. Serotonina: actúa sobre la vasoconstricción de la zona, y actúa sobre otras plaquetas promoviendo la agregación de mas plaquetas. PDGF: es un factor de crecimiento que actúa sobre fibroblastos y el músculo liso. Mitocondrias plaquetarias: La mitocondria también intervine: se libera ADP, promoviendo la agregación plaquetaria.

Formación de la red de fibrina: Factores de coagulación:

Coagulación: En un principio el fibrinógeno, tiene carga neta negativa en los extremos, impidiendo que los monómeros se unan entre sí. Sin embargo, la trombina elimina esos extremos, polimerizando el fibrinógeno, que formará una red donde se van a retener las otras células sanguíneas, y de esta forma se consigue formar el coágulo. Por otro lado, la trombina hace que la plasmina se active y se disuelva el coágulo cuando ya no sea necesario.

Cascada de factores de coagulación: Se van activando unas proteínas a otras por proteólisis parcial. Hay dos formas de inicio: Vía intrínseca: tiene lugar en el propio vaso, debido a la rotura de la pared vascular. El colágeno al exponerse activa el factor XII. Vía extrínseca: el detonante esta fuera de los vasos. Requiere un daño tisular, que expone al factor III. Culminan ambas con la activación de la trombina. El Ca2+ y los fosfolípidos son importantes. Para que sea rápido el procesos hay retroalimentación positiva, estimulando a pasos anteriores. El plasminógeno queda en el coagulo, y se estimula por la trombina y el factor XII dando a la plasmina (anticoagulante), que hidroliza la red de fibrina. Su actividad es lenta, siendo progresiva la degradación del coagulo. También hidroliza el fibrinógeno.

LEUCOCITOS

Movilidad y quimiotaxis: Proceso:

Sustancias quimiotácticas: Toxinas bacterianas. Productos de degradación celular. Productos de lesión tisular (fibrina y colágeno). Productos del sistema de complemento. Productos del sistema de coagulación.

Fagocitosis: Llevada a cabo por macrófagos (que se consideran monocitos fuera de un tejido) y neutrófilos. Se van a encargar de eliminar agentes infecciosos por digestión o por biocidas lisosomales. Biocidas lisosomales: Las oxidasas y peroxidasas son las que producen estos oxidantes. Hidrolasas: Proteasas. Lipasas. Oxidantes: Radical superóxido (O2-·). Radical hidroxilo (HO·). Peróxido de hidrógeno (H2O2). Hipoclorito (HOCl·). Óxido nítrico (NO·). Digestión: Bacterias atrapadas por pseudopodios. Formación del fagosoma. Fusión del lisosoma y fagosoma. Digestión. Eliminación de residuos. Tipos de fagocitosis: No específica: No va dirigida hacia un compuesto determinado. Reconoce patrones generales en la superficie de determinados patógenos (como azúcares de hongos y lipopolisacáridos de bacterias). El sistema no específico debe evitar fagocitar células propias. Para ello, las células sanas tendrán marcadores en su superficie que inhiben la fagocitosis. Las células dañadas o muertas pierden esa glicoproteína marcadora. Específica: Este tipo se da cuando la partícula expresa en su superficie mensajeros específicos que dirigen la fagocitosis. Es el proceso de la opsonización. Las opsoninas serán varios componentes que provocan la fagocitosis: anticuerpos.

Sistema reticuloendotelial: Son células que van a llevar a cabo la función de presentación de antígeno. No se sabe aún si pueden proceder de la misma célula madre o no. Monocitos: En los tejidos se activan y se denominan macrófagos. Derivados de macrófagos: Osteoclastos: localizados en el hueso, con función de disolución de la matriz de este. Están formados por la fusión de varios macrófagos. Células de la glía: en el sistema nervioso. Se duda si son inmortales. Histiocitos: en la piel. Células gigantes de Langhans: se los encuentra en los granulomas, masas de células inmunes que se forman cuando el sistema inmunológico intenta aislar sustancias extrañas que ha sido incapaz de eliminar. Células de Kupffer: en el hígado, son los que fagocitan los eritrocitos viejos.

Células dendríticas: Son células inmóviles centinelas, que reconocen posibles patógenos, los fagocitan y van por el sistema linfoide hasta los ganglios, presentando el antígeno. ...