Intercambio capilar de líquidos, nutrientes y hormonas. El objetivo de este artículo es examinar las presiones que causan el movimiento y posterior intercambio de los líquidos entre los capilares y los espacio intersticiales. Explicar cómo se da todo este intercambio e interacción entre los líquidos intra y extracelulares que pueden contener nutrientes, hormonas, productos de desecho o productos tóxicos y patógenos, etc.
La misión de todo el aparato cardiovascular es mantener a la sangre fluyendo a través de los capilares para permitir el intercambio capilar, el movimiento de sustancias entre la sangre y el líquido intersticial. En cada momento, el 7% de la sangre dentro de los capilares sistémicos está continuamente intercambiando materiales con el líquido intersticial. Las sustancias entran y abandonan los capilares por tres mecanismos básicos: difusión, transcitosis y flujo de masa o masivo.
El método más importante de intercambio capilar es la difusión simple. Muchas sustancias, como oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), glucosa, aminoácidos y hormonas, entran y salen de los capilares por difusión simple. Como normalmente el O2 y los nutrientes se encuentran en altas concentraciones en la sangre, difunden según sus gradientes de concentración hacia el líquido intersticial y luego hacia el interior de las células del organismo.
El CO2 y otros desechos liberados por las células corporales están presentes en mayores concentraciones en el líquido intersticial y por lo tanto difunden hacia la sangre.
Las sustancias en la sangre o en el líquido intersticial pueden cruzar las paredes de un capilar difundiendo a través de las hendiduras intercelulares o fenestraciones, o hacerlo a través de células endoteliales. Las sustancias hidrosolubles, como la glucosa y los aminoácidos, atraviesan las paredes de los capilares a través de las hendiduras intercelulares o fenestraciones.
Los materiales liposolubles, como el O2, CO2 y hormonas esteroideas, pueden atravesar las paredes de los capilares directamente a través de la bicapa lipídica de la membrana plasmática de las células endoteliales. La mayoría de las proteínas plasmáticas y de los eritrocitos no pueden pasar a través de las paredes de los capilares continuos y fenestrados porque son demasiado grandes para atravesar las hendiduras intercelulares y fenestraciones.
En los capilares sinusoides, sin embargo, las hendiduras intercelulares son tan grandes que permiten pasar a través de sus paredes incluso a las proteínas de las células sanguíneas. Por ejemplo, los hepatocitos (células hepáticas) sintetizan y liberan muchas proteínas plasmáticas, como el fibrinógeno (principal proteínas coagulante) y la albúmina, las cuales difunden hacia el torrente sanguíneo a través de los capilares sinusoides. En la médula ósea roja se forman células sanguíneas (hemopoyesis) y luego ellas entran al torrente sanguíneo a través de los capilares sinusoides.
A diferencia de los sinusoides, los capilares del cerebro sólo permiten a unas pocas sustancias moverse a través de sus paredes. La mayoría de las áreas del cerebro contienen capilares continuos; sin embargo, estos capilares son muy "estrechos". Las células endoteliales de la mayoría de los capilares cerebrales están selladas entre sí por uniones estrechas.
El resultando bloqueo del movimiento de sustancias hacia dentro y hacia fuera de los capilares cerebrales se conoce como la barrera hematoencefálica. En las áreas del encéfalo donde falta la barrera hematoencefálica, por ejemplo el hipotálamo, la glándula pineal y la glándula hipófisis, las sustancias se intercambian en los capilares con mayor facilidad.
Una pequeña cantidad de material cruza las paredes capilares por transcitosis. En este proceso, las sustancias en el plasma sanguíneo son englobadas dentro de pequeñas vesículas pinocíticas que primero entran a las células endoteliales por endocitosis, luego cruzan la célula y salen por el otro lado por exocitosis. Este método de transporte es importante principalmente para moléculas grandes, insolubles en lípidos, que no pueden cruzar las paredes de los capilares de ninguna otra forma. Por ejemplo, la hormona insulina (una proteína pequeña) entra al torrente sanguíneo por transcitosis, y ciertos anticuerpos (también proteínas) pasan desde la circulación materna hacia la circulación fetal por transcitosis.
El flujo de masa es un proceso pasivo en el cual un gran número de iones, moléculas o partículas disueltas en un líquido se mueven juntas en la misma dirección. Las sustancias se mueven a velocidades mucho mayores de las que pueden alcanzarse únicamente por difusión. El flujo de masa se establece desde un área de mayor presión hacia un área de menor presión, y continúa mientras exista esta diferencia de presión.
La difusión es más importante para el intercambio de solutos entre la sangre y el líquido intersticial, pero el flujo de masa es más importante para la regulación de los volúmenes relativos de la sangre y del líquido intersticial. El movimiento generado por la presión de los líquidos y solutos desde los capilares sanguíneos hacia el líquido intersticial se llama filtración. El movimiento generado por la presión desde el líquido intersticial hacia los capilares sanguíneos se llama reabsorción.
Dos presiones promueven la filtración: la presión hidrostática sanguínea, presión generada por la acción de bomba del corazón y la presión osmótica del líquido intersticial. La parincipal presión que promueve la reabsorción del líquido es la presión osmótica coloidal o coloidosmótica de la sangre. El balance de estas presiones, llamado presión neta de filtración, determina si el volumen de sangre y de líquido intersticial permanece en equilibrio o cambia. En general, el volumen de líquidos y solutos reabsorbidos en condiciones normales es casi tan grande como el volumen filtrado. Esta proximidad al equilibrio se conoce como la Ley de Starling de los capilares. A continuación se explica cómo se equilibran estas presiones hidrostáticas y osmóticas.
En los vasos, la presión hidrostática se debe a la presión que el agua del plasma sanguíneo ejerce contra las paredes de los vasos sanguíneos. La presión hidrostática sanguínea es de alrededor de 35 milímetros de mercurio (mm de Hg) en el extremo arterial de un capilar, y de alrededor de 16 mm de Hg en el extremo venoso. La presión hidrostática sanguínea "empuja" el líquido fuera de los capilares hacia el líquido intersticial. La presión del líquido intersticial que se le opone, llamada presión hidrostática del líquido intersticial, "empuja" líquido desde los espacios intersticiales de vuelta hacia los capilares. Sin embargo, esta última es cercana a cero. En esta exposición se asume que la presión hidrostática del líquido intersticial es igual a 0 mm de Hg a todo lo largo de los capilares.
La diferencia en la presión osmótica a través de la pared capilar se debe casi completamente a la presencia de proteínas plasmáticas en la sangre, que son demasiado grandes para atravesar tanto las fenestraciones como las brechas entre las células endoteliales. La presión osmótica coloidal de la sangre (presión coloido-osmótica) se debe a la suspensión coloidal de estas grandes proteínas en el plasma y promedia los 26 mm de Hg en la mayoría de los capilares. El efecto de esta presión es la de "atraer" líquido de los espacios intersticiales hacia los capilares.
Oponiéndose a la presión osmótica coloidal de la sangre, se presenta la presión osmótica del líquido intersticial, que "atrae" líquido de los capilares hacia el líquido intersticial. Normalmente, esta presión es muy pequeña (0,1 a 5 mm de Hg) porque sólo mínimas cantidades de proteínas están presentes en el líquido intersticial. El pequeño número de proteínas que se filtra desde el plasma sanguíneo dentro del líquido intersticial no se acumula allí porque entra en la circulación linfática y es devuelta a la sangre.
Que un líquido abandone o entre en los capilares depende del equilibrio de presiones. Si las presiones que expulsan el líquido hacia fuera de los capilares excede a las presiones que atraen el líquido dentro de los capilares, el líquido se moverá desde los capilares hacia el espacio intersticial (filtración). Si en cambio, las presiones que expulsan el líquido fuera del espacio intersticial hacia los capilares excede las presiones que expulsan el líquido fuera de los capilares, entonces el líquido se moverá desde el espacio intersticial hacia los capilares (reabsorción).
Si la filtración excede en mucho a la reabsorción, el resultado es un edema, un incremento anormal en el volumen del líquido intersticial. Habitualmente el edema no se detecta en los tejidos hasta que el volumen de líquido intersticial aumenta más del 30% de su valor normal. El edema puede resultar tanto de un exceso de filtración como de una reabsroción inadecuada.
Hay dos situaciones que pueden causar un exceso de filtración:
1. El incremento en la presión hidrostática del capilar produce una mayor cantidad de líquido filtrado desde los capilares.
2. El incremento de la permeabilidad de los capilares aumenta la presión osmótica del líquido intersticial al permitir que algunas proteínas plasmáticas escapen. tal filtración puede ser causada por los efectos destructivos de agentes químicos, bacterianos, térmicos o mecánicos sobre las paredes de los capilares.
Una situación produce habitualmente reabsorción inadecuada:
La disminución en la concentración de las proteínas plasmáticas disminuye la presión osmótica coloidal de la sangre. La síntesis inadecuada o la pérdida de proteínas se asocian con enfermedad hepática, quemaduras, desnutrición y enfermedad renal.
La misión de todo el aparato cardiovascular es mantener a la sangre fluyendo a través de los capilares para permitir el intercambio capilar, el movimiento de sustancias entre la sangre y el líquido intersticial. En cada momento, el 7% de la sangre dentro de los capilares sistémicos está continuamente intercambiando materiales con el líquido intersticial. Las sustancias entran y abandonan los capilares por tres mecanismos básicos: difusión, transcitosis y flujo de masa o masivo.
Difusión
El método más importante de intercambio capilar es la difusión simple. Muchas sustancias, como oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), glucosa, aminoácidos y hormonas, entran y salen de los capilares por difusión simple. Como normalmente el O2 y los nutrientes se encuentran en altas concentraciones en la sangre, difunden según sus gradientes de concentración hacia el líquido intersticial y luego hacia el interior de las células del organismo.
El CO2 y otros desechos liberados por las células corporales están presentes en mayores concentraciones en el líquido intersticial y por lo tanto difunden hacia la sangre.
Las sustancias en la sangre o en el líquido intersticial pueden cruzar las paredes de un capilar difundiendo a través de las hendiduras intercelulares o fenestraciones, o hacerlo a través de células endoteliales. Las sustancias hidrosolubles, como la glucosa y los aminoácidos, atraviesan las paredes de los capilares a través de las hendiduras intercelulares o fenestraciones.
Los materiales liposolubles, como el O2, CO2 y hormonas esteroideas, pueden atravesar las paredes de los capilares directamente a través de la bicapa lipídica de la membrana plasmática de las células endoteliales. La mayoría de las proteínas plasmáticas y de los eritrocitos no pueden pasar a través de las paredes de los capilares continuos y fenestrados porque son demasiado grandes para atravesar las hendiduras intercelulares y fenestraciones.
En los capilares sinusoides, sin embargo, las hendiduras intercelulares son tan grandes que permiten pasar a través de sus paredes incluso a las proteínas de las células sanguíneas. Por ejemplo, los hepatocitos (células hepáticas) sintetizan y liberan muchas proteínas plasmáticas, como el fibrinógeno (principal proteínas coagulante) y la albúmina, las cuales difunden hacia el torrente sanguíneo a través de los capilares sinusoides. En la médula ósea roja se forman células sanguíneas (hemopoyesis) y luego ellas entran al torrente sanguíneo a través de los capilares sinusoides.
A diferencia de los sinusoides, los capilares del cerebro sólo permiten a unas pocas sustancias moverse a través de sus paredes. La mayoría de las áreas del cerebro contienen capilares continuos; sin embargo, estos capilares son muy "estrechos". Las células endoteliales de la mayoría de los capilares cerebrales están selladas entre sí por uniones estrechas.
El resultando bloqueo del movimiento de sustancias hacia dentro y hacia fuera de los capilares cerebrales se conoce como la barrera hematoencefálica. En las áreas del encéfalo donde falta la barrera hematoencefálica, por ejemplo el hipotálamo, la glándula pineal y la glándula hipófisis, las sustancias se intercambian en los capilares con mayor facilidad.
Transcitosis
Una pequeña cantidad de material cruza las paredes capilares por transcitosis. En este proceso, las sustancias en el plasma sanguíneo son englobadas dentro de pequeñas vesículas pinocíticas que primero entran a las células endoteliales por endocitosis, luego cruzan la célula y salen por el otro lado por exocitosis. Este método de transporte es importante principalmente para moléculas grandes, insolubles en lípidos, que no pueden cruzar las paredes de los capilares de ninguna otra forma. Por ejemplo, la hormona insulina (una proteína pequeña) entra al torrente sanguíneo por transcitosis, y ciertos anticuerpos (también proteínas) pasan desde la circulación materna hacia la circulación fetal por transcitosis.
Flujo de masa: filtración y reabsorción
El flujo de masa es un proceso pasivo en el cual un gran número de iones, moléculas o partículas disueltas en un líquido se mueven juntas en la misma dirección. Las sustancias se mueven a velocidades mucho mayores de las que pueden alcanzarse únicamente por difusión. El flujo de masa se establece desde un área de mayor presión hacia un área de menor presión, y continúa mientras exista esta diferencia de presión.
La difusión es más importante para el intercambio de solutos entre la sangre y el líquido intersticial, pero el flujo de masa es más importante para la regulación de los volúmenes relativos de la sangre y del líquido intersticial. El movimiento generado por la presión de los líquidos y solutos desde los capilares sanguíneos hacia el líquido intersticial se llama filtración. El movimiento generado por la presión desde el líquido intersticial hacia los capilares sanguíneos se llama reabsorción.
Dos presiones promueven la filtración: la presión hidrostática sanguínea, presión generada por la acción de bomba del corazón y la presión osmótica del líquido intersticial. La parincipal presión que promueve la reabsorción del líquido es la presión osmótica coloidal o coloidosmótica de la sangre. El balance de estas presiones, llamado presión neta de filtración, determina si el volumen de sangre y de líquido intersticial permanece en equilibrio o cambia. En general, el volumen de líquidos y solutos reabsorbidos en condiciones normales es casi tan grande como el volumen filtrado. Esta proximidad al equilibrio se conoce como la Ley de Starling de los capilares. A continuación se explica cómo se equilibran estas presiones hidrostáticas y osmóticas.
En los vasos, la presión hidrostática se debe a la presión que el agua del plasma sanguíneo ejerce contra las paredes de los vasos sanguíneos. La presión hidrostática sanguínea es de alrededor de 35 milímetros de mercurio (mm de Hg) en el extremo arterial de un capilar, y de alrededor de 16 mm de Hg en el extremo venoso. La presión hidrostática sanguínea "empuja" el líquido fuera de los capilares hacia el líquido intersticial. La presión del líquido intersticial que se le opone, llamada presión hidrostática del líquido intersticial, "empuja" líquido desde los espacios intersticiales de vuelta hacia los capilares. Sin embargo, esta última es cercana a cero. En esta exposición se asume que la presión hidrostática del líquido intersticial es igual a 0 mm de Hg a todo lo largo de los capilares.
La diferencia en la presión osmótica a través de la pared capilar se debe casi completamente a la presencia de proteínas plasmáticas en la sangre, que son demasiado grandes para atravesar tanto las fenestraciones como las brechas entre las células endoteliales. La presión osmótica coloidal de la sangre (presión coloido-osmótica) se debe a la suspensión coloidal de estas grandes proteínas en el plasma y promedia los 26 mm de Hg en la mayoría de los capilares. El efecto de esta presión es la de "atraer" líquido de los espacios intersticiales hacia los capilares.
Oponiéndose a la presión osmótica coloidal de la sangre, se presenta la presión osmótica del líquido intersticial, que "atrae" líquido de los capilares hacia el líquido intersticial. Normalmente, esta presión es muy pequeña (0,1 a 5 mm de Hg) porque sólo mínimas cantidades de proteínas están presentes en el líquido intersticial. El pequeño número de proteínas que se filtra desde el plasma sanguíneo dentro del líquido intersticial no se acumula allí porque entra en la circulación linfática y es devuelta a la sangre.
Que un líquido abandone o entre en los capilares depende del equilibrio de presiones. Si las presiones que expulsan el líquido hacia fuera de los capilares excede a las presiones que atraen el líquido dentro de los capilares, el líquido se moverá desde los capilares hacia el espacio intersticial (filtración). Si en cambio, las presiones que expulsan el líquido fuera del espacio intersticial hacia los capilares excede las presiones que expulsan el líquido fuera de los capilares, entonces el líquido se moverá desde el espacio intersticial hacia los capilares (reabsorción).
Edema
Si la filtración excede en mucho a la reabsorción, el resultado es un edema, un incremento anormal en el volumen del líquido intersticial. Habitualmente el edema no se detecta en los tejidos hasta que el volumen de líquido intersticial aumenta más del 30% de su valor normal. El edema puede resultar tanto de un exceso de filtración como de una reabsroción inadecuada.
Hay dos situaciones que pueden causar un exceso de filtración:
1. El incremento en la presión hidrostática del capilar produce una mayor cantidad de líquido filtrado desde los capilares.
2. El incremento de la permeabilidad de los capilares aumenta la presión osmótica del líquido intersticial al permitir que algunas proteínas plasmáticas escapen. tal filtración puede ser causada por los efectos destructivos de agentes químicos, bacterianos, térmicos o mecánicos sobre las paredes de los capilares.
Una situación produce habitualmente reabsorción inadecuada:
La disminución en la concentración de las proteínas plasmáticas disminuye la presión osmótica coloidal de la sangre. La síntesis inadecuada o la pérdida de proteínas se asocian con enfermedad hepática, quemaduras, desnutrición y enfermedad renal.