TRABAJO PRÁCTICO DE INTRODUCCIÓN:
LOS MECANISMOS DE FILTRACIÓN Y OSMOSIS EN
ACCIÓN
Actividad 1:
Luego de repasar el video de Osmosis
(
https://www.youtube.com/watch?v=yvStL7g_5ek) conteste las siguientes preguntas:
a) ¿Qué es el coeficiente de reflexión (σ) de un soluto?
Es la relación entre la cantidad de moléculas de soluto que difunden y las
que chocan contra la membrana.
A alguien se le ocurre otra manera de definirlo?
Es la permeabilidad relativa de la membrana para determinado soluto, es
decir, la capacidad de penetración del soluto a través de la membrana.
Es un valor que indica si un soluto es permeable o impermeable a una
membrana
Es la propiedad tanto del soluto como de la membrana para permitir o no el
pasaje del soluto de un lado a otro de la membrana.
Es un valor, entre el 0 y el 1, que mide la permeabilidad de un determinado
soluto frente a una membrana específica.
Existen partículas que pueden o no atravesar la membrana celular. La
capacidad de penetración de un soluto a través de ésta, se expresa como
Coeficiente de reflexión.
Sería un indicador de la permeabilidad o de la impermeabilidad de un
soluto en una membrana?
Es la relación entre la cantidad de partículas que no atraviesan una
determinada membrana sobre el total de partículas dadas para una
determinada membrana.
Es una propiedad que define el coeficiente que está en relación con la
fracción de moléculas de soluto (en movimiento dentro de un
compartimiento) que chocan contra la membrana, no la atraviesan y se
reflejan.
b) ¿Es una propiedad del soluto o de la membrana?
De ambos. Del soluto, ya que depende de su forma y tamaño; y de la
membrana, ya sea por las características de esta como el tamaño de los
poros, presencia de canales, transportadores, entre otras.
Ya que esta relación está dada por la interacción entre un soluto dado y la
membrana lógicamente depende de las características de ambos,entre
algunas de las cuales están las antes mencionadas.
c) ¿Qué significa que el σ sea igual a 1? ¿y a 0?
Igual a 1 significa que la membrana es impermeable para dicho soluto. Igual
a 0 implica que la membrana es permeable al soluto .
Es decir, que a medida que aumenta el valor, las posibilidades de atravesar
la membrana, disminuye.
d) ¿El σNa
+
es igual para la membrana plasmática que para el endotelio?
Justifique
No. En la membrana plasmática es igual a 1 para el Na. Y en el endotelio es
igual a 0-para el Na.
Es importante tener en cuenta que al hablar de la membrana de la célula
propiamente dicha se tienen en cuenta los y canales,y que al hablar del
epitelio como tejido también se consideran las propiedades de las uniones
intercelulares(desmosomas) y posibles fenestraciones.
e) Explique la diferencia entre presión osmótica y presión osmótica
efectiva
La diferencia radica en que la presión osmótica es un cálculo que sólo toma
a consideración el comportamiento de las partículas disueltas, como si
fuesen partículas de gases nobles, por lo cual se emplea la fórmula de los
gases, e ignora la interacción entre las partículas y la membrana. En
cambio la presión osmótica efectiva toma en consideración esta relación,
entre las partículas y la membrana, al incluir el coeficiente de reflexión (σ).
La diferencia es que la presión osmótica efectiva tiene en cuenta el
coeficiente de reflexión, y además se mide experimentalmente, mientras
que la presión osmótica teórica no. Es decir que para un soluto cuyo
coeficiente de reflexión sea 0, la presión osmótica efectiva también es 0
(no ejerce presión osmótica porque atraviesa libremente la membrana).
La presión osmótica es la magnitud de la fuerza necesaria para evitar la
ósmosis de un compartimiento. La presión osmótica efectiva tiene en
cuenta el coeficiente de reflexión, es decir considera la presencia de iones
no penetrantes e ignora los penetrantes, (que se equilibran entre los
compartimientos); es la que determina el pasaje de agua.
Cómo se pueden calcular?
P osmotica ef= OSM.R.T.σ P osmotica= OSM.R.T
OSM=M.i
A la fórmula de la osmolaridad se le podría agregar el coeficiente osmótico
(Osm=M.i.g
) ya que
Agregarlo se puede siempre que tengamos en claro que es el coeficiente
osmótico?
En una solución pueden haber electrolitos en alta concentración (por ejemplo NaCl)
que por su fuerte atracción electrostática pueden no comportarse como partículas
totalmente independientes. El coeficiente osmótico sirve para corregir esta
desviación en su comportamiento y obtener un resultado más exacto.
Actividad 2:
Se realiza un experimento en el cual se sumergen muestras de glóbulos rojos en
soluciones con distinta osmolaridad según indica el cuadro (s = coeficiente de
reflexión):
a) Analice el flujo neto de solvente en cada caso y cuál es la consecuencia
(EFECTO) sobre el volumen celular.
Tubo
SoluciÓn
Osmolaridad
S / σ
efecto
1
NaCl 0.9%
308
~1
Ninguno, hay
difusión neta igual
a cero. No hay
osmosis(solución
isotónica respecto
al glóbulo rojo)
2
NaCl 0.45%
154
~1
Entra al GR.
(Hipotonica)
3
NaCl 1.2%
410
~1
Sale del GR
(hipertonica)
4
Urea 1.8%
300
~0,2
Entra al GR.
b) ¿Cómo puede explicar que las respuestas para las soluciones de los
tubos 1, 2 y 3 sean distintas estando las tres constituidas por el mismo
soluto?
Si bien están constituidas por el mismo soluto, las concentraciones de las
soluciones son distintas y esta variable (la concentración) también es un
determinante de la presión osmótica.
Solo importa la concentración?
No, también hay que tener en cuenta la osmolaridad de las soluciones.
También hay que tener en cuenta el coeficiente de reflexión.ya que determina
cuál será la presión osmótica efectiva respecto a la teórica(si el soluto
fuera totalmente impermeable,es decir,con un coeficiente de
staverman=1)
Que es la osmolaridad?
La osmolaridad es una unidad de concentración. Su manera de calcularlo es:
M.i.
Es la concentración de partículas osmóticamente activas (solutos que atraen
H2O ante una diferencia de osmolaridad) contenidas en una solución.
Es la concentración de un soluto en una solución, que puede ser expresada
al tener en cuenta el número de partículas disueltas. La unidad de medida
es osmol/litro.
Y los coeficientes de reflexión, aunque en este caso no toman importancia ya
que nos referimos a los mismos solutos y la misma membrana.
¿Qué ecuación relaciona la osmolaridad con la presión osmótica?
La ecuación de la presión osmótica: Posmotica = R x T x Osmolaridad
R es la constante de los gases y T es la temperatura expresada en grados
kelvin.
c) ¿Cómo explica la modificación del volumen celular para los glóbulos rojos
del tubo 4?
El coeficiente de reflexión de la membrana plasmática para la urea es de 0,2
y por lo tanto la membrana es permeable a la urea. Es por esto que las
partículas de urea ingresarán al glóbulo rojo y el medio intracelular se
tornará hiperosmolar, lo que llevará al ingreso de partículas de agua hacia
el eritrocito. La urea entra al GR solo porque el coeficiente de reflexión es
de 0.2?
No, también por un gradiente de concentración (mayor [Urea]EC) el soluto
tiende a difundir dentro del eritrocito.
El tubo número 4 es isoosmótico e hipotónico con respecto al glóbulo rojo. El
glóbulo rojo se encuentra en un compartimiento(intravascular) junto al plasma cuya
osmolaridad es aproximadamente de 300 osm., por lo tanto el glóbulo rojo tiene la
misma osmolaridad que el plasma. La urea en el tubo 4 se encuentra a igual
osmolaridad (300), por ende decimos que son isoosmolares. Ahora bien, cuando
hablamos de tonicidad, además de tener en cuenta la molaridad y el numero de
particulas en que se disocia el soluto en una solución (esto en total seria la
osmolaridad), tenemos que tener en cuenta el coeficiente de reflexión. La ecuación
de la tonicidad sería entonces tonicidad= M*i*coeficiente de reflexión. Por lo tanto, al
calcular la tonicidad del tubo 4 (ya que tiene un coeficiente de reflexión de 0.2) nos
va a dar un resultado mucho menor que 300, aproximadamente 60. Por este motivo
decimos que el tubo 4 es hipotónico con respecto al GR.
La osmolaridad del plasma es 300 osm???
Aproximadamente 300 mOsm/l
Actividad 3:
La siguiente fórmula es comúnmente usada para estimar la osmolaridad del plasma
de un paciente. ¿Por qué? Debido a que tiene en cuenta los componentes que
mayormente contribuyen a la misma.
[2 x [ (Na
+
)+ (K
+
)] + [Glucosa] +[Urea]
Nota: todas las concentraciones están expresadas en moles/L. Dado que los
componentes de la fórmula son o neutros o monovalentes eso equivale a
mosmoles/L
Se utiliza esta ecuación ya que tiene en cuenta los principales osmolitos
extracelulares (sodio y potasio) y a los aniones que los acompañan (por eso se
multiplica por dos) junto a las concentraciones de las sustancias osmóticamente
activos no iónicas (glucosa y urea). A que se refieren cuando dicen una
sustancia osmóticamente activa?
A una sustancia implicada en los cambios de volumen. Ej: una sustancia que
aumenta su concentración dentro de la célula, y por ser osmóticamente activa
arrastra agua al interior de la misma.
Solutos que atraen H2O ante una diferencia de osmolaridad. Un soluto es capaz de
“atraer agua”? Porque?
Not:cualquier sustancia que no sea totalmente permeable a una
membrana(coeficiente de staverman distinto de 0),en caso de haber diferencia de
osmolaridad entre dos compartimientos,va a estar asociada a un gradiente de
osmolaridad y de presion osmotica.
¿En que condicion un soluto puede comportarse como sustancia osmoticamente
activa y que tiene que ver esto con el mecanismo de osmosis?
Un soluto se comporta como sustancia osmóticamente activa cuando se encuentra
dentro de un compartimiento limitado por una membrana impermeable al soluto y,
permeable al agua
, lo que desencadenará el proceso de ósmosis.
Actividad 4:
Grafique las fuerzas de Starling para un capilar Sistémico y explique cómo varían a
lo largo del capilar
A lo largo del capilar sistémico, la Presión hidrostática disminuye por por pérdida de
energía por rozamiento. En cambio, la Presión oncótica se mantiene constante.
Cuando la diferencia de presión hidrostática entre el capilar y el intersticio es mayor
a la diferencia de presión oncótica habrá filtración. En cambio, cuando la diferencia
de presión hidrostática entre el capilar y el intersticio es menor a la diferencia de
presión oncótica habrá reabsorción. Teniendo en cuenta esto, al observar el gráfico
se aprecia que el volumen filtrado es casi igual al reabsorbido (hay una pequeña
diferencia que es reabsorbida por los ganglios linfáticos).
El gráfico muestra el volumen o la magnitud de la fuerza impulsora?
El gráfico muestra la sumatoria de las fuerzas impulsoras implicadas tanto en la
filtración como en la reabsorción en el capilar sistémico. La filtración ocurre cuando
las fuerzas que favorecen a la filtración son mayores a las que se oponen a la
misma. En cambio, a medida que el flujo avanza por el capilar, vemos que
disminuyen las fuerzas de filtración y aumentan aquellas que favorecen a la
reabsorción (aumenta la presión oncótica capilar y disminuye la presión hidrostática
capilar).
Actividad 5:
Un paciente con quemaduras graves perdió el 30% de las proteínas plasmáticas. En
un análisis de sangre se detectó que la albúmina, que es la proteína mayoritaria,
disminuyó de 45 a 30 g/l.
a) ¿Se modificó la osmolaridad del plasma? Justifique su respuesta.
No se modificará la osmolaridad plasmática porque es despreciable la
influencia de las prot en la misma. El mayor determinante de la
osmolaridad del plasma es el Sodio.(y los aniones que lo
acompañan,principalmente cloro,y bicarbonato en menor proporción)
Porque es despreciable la influencia de las proteínas? Porque el Na es
el mayor determinante de la osmolaridad del plasma?
Porque las proteínas corresponden a menos del 1% de la osmolaridad
plasmática, en cambio, el sodio junto a sus aniones representar el mayor
porcentaje.
Es decir,la mayor cantidad de moléculas disueltas en el plasma(y por ende
de mayor aporte a la osmolaridad)se corresponden al sodio y los cationes
que lo “acompañan”
b) ¿Se modificó la presión oncótica?
Si se modifica porque las proteínas son el principal determinante de la
presión oncótica . Porque?
Porque su σ en los capilares (de la albúmina, la proteína más abundante en
plasma) es de 0,8 es decir prácticamente impermeable al endotelio
capilar. No como otros solutos disueltos, como el NaCl de un σ=0,03.
La presión oncótica como resultado de una disminución de las proteínas
también disminuirá
Es decir,las proteínas representan moléculas muy poco permeables al
capilar y que además se encuentran más concentradas en el plasma que
en el compartimiento intersticial,generando así una fuerza impulsora que
favorece reabsorción de agua
c) Grafique cómo varían las presiones hidrostáticas y oncóticas entre el
extremo arteriolar y venoso de un capilar sistémico luego de la pérdida del
30% de las proteínas plasmáticas.
Esta bien este gráfico?
La línea que representa la variación de la presión oncótica debería estar en
niveles más bajos, ya que se perdió un 30% de las proteínas, componente
esencial para la generación de esta presión.
Realizando una regla de tres simples podemos estimar que un 100% de
proteínas ejercen una presión oncótica en el capilar de 25 mmHg, por lo tanto
cuando haya un 70% de proteínas(ya que se perdió un 30%), vamos a tener
una presión oncótica dentro del capilar de 17.5 mmHg
Siendo así mayor el segmento del capilar en el que hay filtrado.por ende hay
una disminución de volumen plasmático,y un aumento el volumen del líquido
intersticial produciendose edemas.
d) ¿Qué ocurrirá con el equilibrio hidrosalino entre los diferentes
compartimientos corporales?
Puede hacer mayor filtración/edema ya que la presión oncótica plasmática es
quien retiene el líquido dentro del compartimiento intravascular.
Al haber mayor proporción de líquido filtrado que reabsorbido este se acumulará en
el compartimiento intersticial causando edema.
El volumen del compartimento intersticial aumentará sin cambios en la osmolaridad
ya que el filtrado acarreará todos los iones que componen al plasma. Porqué? De
esta manera, no variará el equilibrio hidrosalino. Es igual al normal?
acarreará los componentes que sean permeables a los capilares,iones,pequeñas
moléculas como glucosa,urea,etc..dado que pasan los principales osmolitos la
osmolaridad será prácticamente igual a la del plasma(algo inferior ya que las
proteínas realizan un pequeño aporte y estas no permean en forma significativa los
capilares),pero dado que se pierde el balance entre el plasma filtrado al intersticio y
el reabsorbido al compartimiento vascular,cambian los relativos volúmenes de
ambos compartimientos siendo distinta la relación entre estos a los de una persona
sana,es decir el equilibrio hidosalino NO es igual al normal.
Actividad 6:
Como hemos visto, en un lecho capilar extrarrenal existe un balance entre la salida
y el reingreso de fluido del capilar. Por esta razón es casi inexistente un cambio neto
en los volúmenes de los compartimientos plasmático o intersticial en condiciones
normales. Sin embargo este balance puede ser alterado por cambios en la Presión
oncótica (como se vio en el ejercicio 5) o por cambios en la Presión hidrostática
cerca de las arteriolas o vénulas. Analice e interprete cada uno de los siguientes
gráficos:
A: normal
B: vasodilatación: aumento de la presión arterial en los capilares Al aumentar la
presión hidrostática da como resultado que la proporción de volumen filtrado sea
mayor al volumen reabsorbido quedando de esta forma, líquido en el
compartimiento intersticial (edema)
C: shock: disminución de la Presión arterial en los capilares Al disminuir la presión
hidrostática da como resultado que la proporción de volumen reabsorbido sea mayor
al volumen filtrado quedando de esta forma líquido en el compartimiento plasmático.
D: enfermedad cardiaca congestiva: aumento de la presión venosa Debido a que
aumenta la presión venosa esto lleva a una menor disminución de la presión
hidrostática desde el extremo arterial al venoso disminuyendo de esta forma la
reabsorción
Actividad 7: ¿Sed o no Sed?
Un joven médico de guardia recibe a dos pacientes en forma casi simultánea.
Ambos pacientes, un hombre de 60 años y una mujer de 52 años, al ser
interrogados, le dicen que se sienten decaídos desde 72 horas atrás y que notaron
que van más seguido al baño (esto se llama polaquiuria). Al examen físico sólo los
encuentra ligeramente deshidratados, algo pálidos, sin fiebre. El hombre presenta
una presión arterial (PA) de 145/90 mmHg y la mujer de 150/95 mmHg, ambos con
la frecuencia cardíaca normal. Solicita exámenes de laboratorio y recibe los
siguientes valores:
Paciente Hombre:
Hematocrito (Hto) 32%, Hemoglobinemia (Hg) 9 g/dl, Na+ 135
mEq/L, K+ 5.5 mEq/L, glucemia 95 mg/dl (5 mM) y uremia 350 mg/dl (58.33 mM).
Paciente Mujer:
Hto 42%, Hg 13 g/dl, Na+ 135 mEq/L, K+ 4.5 mEq/L, glucemia 500
mg/dl (27,77mM) y uremia 40 mg/dl (6,6 mM).
ESTE PROBLEMA TIENE UN ERROR, usen estos datos:
Paciente Hombre:
Hematocrito (Hto) 32%, Hemoglobinemia (Hg) 9 g/dl, Na+ 135
mEq/L, K+ 5.5 mEq/L, glucemia 95 mg/dl (5 mM) y uremia 300 mg/dl (50 mM).
Paciente Mujer:
Hto 42%, Hg 13 g/dl, Na+ 135 mEq/L, K+ 5.5 mEq/L, glucemia 600
mg/dl (33.33 mM) y uremia 40 mg/dl (6,6 mM).
Valores normales:
Presión arterial: Sistólica 80-120 mmHg Diastólica 60-80 mmHg
Hematocrito: 42-52% en el hombre y 37-47% en la mujer
Hemoglobinemia: 13-17 g/dl en el hombre y 12-16 g/dl en la mujer
Glucemia: 65-100 mg/dl
Uremia: 15-46 mg/dl
El joven colega diagnostica con relativa rapidez que el hombre tiene algún problema
en el funcionamiento renal y la mujer tiene un problema en el metabolismo de la
glucosa.
a) ¿Cómo se dio cuenta de esto?
Nos podemos dar cuenta que el hombre presenta inconvenientes en la función renal
porque presenta uremia muy elevada por sobre el valor normal. La urea es un
metabolito que normalmente se elimina por via urinaria.
En cambio la mujer presenta inconvenientes en el metabolismo de la glucosa
porque presenta una glucemia muy elevada.
Pero claro, al ver los valores plasmáticos considera que quizás pueden tener
alterada la osmolaridad plasmática. Para calcularla aplica la fórmula: (Na++K+) * 2 +
uremia + glucemia. Recurre a sus conocimientos de Fisiología y les pregunta:
¿tienen sensación de sed? Sólo uno de ellos responde que sí. (Recuerde que los
osmorreceptores hipotalámicos se activan ante un aumento de la presión osmótica
efectiva, desencadenando el deseo de beber)
b) ¿Cuál de ellos respondió afirmativamente? ¿Podría explicar por qué sólo ese
paciente tiene sed?
La mujer respondió afirmativamente. Sólo ella tiene sed porque, al tener niveles de
glucosa plasmáticos elevados, y teniendo en cuenta que el coeficiente de reflexión
de la membrana plasmática para la misma es de aproximadamente 1, habrá un
aumento de la presión osmótica efectiva que activará a los osmorreceptores
hipotalámicos desencadenando el deseo de beber.
Para terminar, nuestro atribulado médico se cuestiona algo: como el resto de los
iones en plasma son muy parecidos entre un paciente y otro, revisa los valores de
laboratorio ya que con una glucemia de 500 mg/dl obtuvo una osmolaridad más
__baja_____ que la osmolaridad con una uremia de 350 mg/dl.
c) ¿Está bien hecho el cálculo? ¿Por qué el colega lo encuentra extraño, y sin
embargo no lo es?
Si, está bien hecho el cálculo. Si bien la concentración de glucosa es mayor que la
de urea, el peso molecular de la primera es tres veces más grande que el de la
segunda
PM Glucosa= 180 g/mol
PM Urea = 60 g/mol
Por eso, al pasar la concentraciones de mg/dl a mosmoles/l, el valor de osmolaridad
resultará menor para la paciente con la glucemia elevada con respecto al que tiene
la uremia elevada.
Actividad 8:
Equilibrio de Starling en capilar periférico. ¡Edema sí, edema no!
En la clase de Medicina Interna, un médico especialista en Nefrología le presenta a
los alumnos el siguiente problema:
Dos pacientes mujeres de 35 y 55 años tienen síndrome nefrótico. El síndrome
nefrótico, entre otras cosas, tiene una pérdida de proteínas por la orina de 3g o más
por día. En este caso, ambas pacientes tienen una proteinuria importante, de 8
g/día.
a) ¿Cuál es la proteinuria normal? Menor a 150 mg por 24 horas.
Ambas pacientes han sido diagnosticadas por medio de punción biopsia renal y su
diagnóstico es una enfermedad glomerular (glomerulopatía no diabética) compatible
con desarrollo de síndrome nefrótico, con cambios mínimos en un caso y
membranosa en otro. Como consecuencia de esta pérdida proteica, el nivel de las
proteínas plasmáticas, sobre todo el de albúmina es muy bajo, 1,5 g/dl.
b) ¿Cuál es el valor normal de la albúmina en plasma? 3,5 a 5,4 g/dl
Pero lo que le interesa al especialista es develar por qué una de las pacientes ha
desarrollado edemas importantes (edema es la acumulación de líquido en el espacio
intersticial) y la otra no. La paciente con edemas ha aumentado 10 kg por sobre su
peso.
c) ¿Cómo diría que fue el balance de líquido de esta paciente? El balance de líquido
de la paciente fue positivo ya que el mismo fue acumulado en el intersticio.
En cambio, la otra paciente solo aumentó 3kg. Ese es el interés del especialista y el
problema que les plantea a los alumnos. Se trata de dilucidar a qué se debe esta
evolución tan diferente entre patologías similares. Lo primero que hacen estos
buenos estudiantes es ir a ver a las pacientes y comprobar por medio del signo del
godet que una tiene edema notorio y la otra no. Luego piensan que tal vez tengan
tratamientos diferentes, quizás una consuma diuréticos y la otra no. Pero tampoco
es así, ambas tienen esquemas terapéuticos muy parecidos que incluyen diuréticos.
d) Intente colocar a los capilares de nuestras pacientes en el gráfico A de la
Actividad 6 (capilar normal). Como ayuda, le contamos que una albúmina plasmática
de 1,5 g/dl aporta una presión onco-osmótica de 18 mmHg. Comparar con el gráfico
del capilar normal. Al haber una menor presión oncótica esto nos va a dar como
resultado un aumento de la filtración por sobre la reabsorción (el líquido se
acumulará en el espacio intersticial)
e) Ahora tenga en cuenta las otras variables del equilibrio de Starling y vuelva a
pensar. De ese pensamiento tiene que surgir una conclusión y una conducta que le
lleve a averiguar un parámetro determinado de las pacientes que puede justificar la
diferencia del edema, un dato que le falta. ¿En qué parámetro pensaría que pueda
relacionarlo con el equilibrio de Starling de su capilar? El parámetro que nos podría
ayudar a justificar la diferencia del edema sería la presión hidrostática
f) ¿Qué valor cree que tendría ese parámetro en una y otra paciente, con respecto
al valor normal?
En la paciente con un mayor edema la presión hidrostática podría estar aumentada
(por ejemplo debido a un aumento de la presión arterial) dando como resultado una
mayor filtración y por ende, mayor acumulación de líquido.
En la paciente con menor edema la presión hidrostática podría estar normal o
disminuida.
CLASE 1 TP1 Escuela de Ay Renal Sangre 2018.pdf
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