86 III Fisiología del músculo A Recto lateral
Gastrocnemio
La fase latente es el tiempo que requiere el impulso para Sóleo
viajar a lo largo del nervio hasta la unión neuromuscular,
para que tengan lugar la transmisión neuromuscular, el aco- Tensión
plamiento excitación-contracción, la fase isométrica inicial
de la contracción y se supere la inercia de la palanca de Tiempo
registro. El periodo latente aumenta cuando la distancia
entre el punto de la estimulación nerviosa y la unión neuro- B
muscular es mayor, o cuando una carga más pesada prolon-
ga la fase de contracción isométrica inicial. 2) La contrac- Tensión
ción isotónica es la fase en la cual el músculo presenta un
acortamiento de hasta 20% su longitud en reposo. A mayor Tiempo Estímulos eléctricos
carga, más corta la fase de contracción isotónica, y menor el
acortamiento. 3) La relajación isotónica es la fase durante la C Isotónica
cual el músculo se estira de nuevo hasta alcanzar su longi-
tud original, por efecto de un peso muerto suspendido de la Acortamiento
palanca de registro. El periodo de relajación se prolonga
cuando el peso muerto es menor. Si la carga sobre el mús- Isométrica
culo es nula, el músculo no recupera su longitud original: un
músculo que sufrió una contracción isotónica permanece Tensión
cortado hasta que se recupera su longitud original por
medio de estiramiento. Tiempo
Contracción isotónica comparada con la isométrica. Aplicación del
Resaltan algunas diferencias en la evolución temporal de las estímulo
contracciones isotónica e isométrica (figura 15-1). La con-
tracción isotónica tiene un periodo de latencia más largo. D
Esto se debe a que ninguna contracción es del todo isotóni-
ca: todas las contracciones isotónicas comienzan con una Tensión Remanente de
fase breve de contracción isométrica, que corresponde a contracción
parte del periodo latente de las contracciones isotónicas. Por
esta misma razón, la duración total del acortamiento isotó- Tiempo
nico es menor que la duración del periodo de aumento de
la tensión isométrica. El acortamiento isotónico máximo Aplicación del © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
ocurre después de que se alcanza la tensión isométrica estímulo
máxima.
Figura 15-2. A) Contracciones isométricas de los músculos recto late-
Músculos de contracción lenta y rápida. Con base en la ral, gastrocnemio y sóleo. B) Contracciones infratetánica y tetánica. C)
duración de una sola contracción, las fibras musculares se Efecto de la temperatura sobre las contracciones isotónicas e isométri-
catalogan en fibras de contracción lenta y contracción cas. D) Fatiga muscular. La figura muestra la décima y centésima contrac-
rápida (figura 15-2A). Las fibras de contracción lenta ciones obtenidas cuando el músculo se estimula de manera repetida en
dependen del metabolismo oxidativo y tienen coloración sucesión rápida.
roja debido a su contenido de mioglobina. Las fibras de
contracción rápida son pálidas debido a que carecen de La tensión tetánica tiene una intensidad de casi cuatro
mioglobina. La mayor parte de los músculos contienen veces la de una contracción. Existen dos teorías para expli-
una mezcla variable de ambos tipos de fibras, y se denomi- car la tensión intensa que se genera durante la tetania mus-
nan músculos pálidos, ejemplos son el músculo gastrocne- cular: una teoría asume que durante una sola contracción la
mio, los músculos extraoculares y el músculo interóseo cantidad de Ca2+ que se libera hacia el sarcoplasma no es
dorsal. Se contraen con rapidez, pero se fatigan con facili- suficiente para generar la tensión tetánica. Cuando el mús-
dad. Los músculos que contienen sólo fibras rojas se deno- culo se estimula en sucesión rápida, con cada estímulo se
minan músculos rojos, y ejemplos de esto son el sóleo y los libera Ca2+ hacia el sarcoplasma y el ion se acumula de
lumbricales. Sus contracciones son lentas y sostenidas, y no
se fatigan con facilidad.
Sumatoria de las contracciones y tetania. Cuando dos
estímulos ocurren con una distribución temporal tal que
el segundo comienza antes de que termine el primero, en
la segunda contracción se registra un acortamiento (o ten-
sión) mayor que en la primera. Esto se llama sumatoria
de contracciones (figura 15-2B). Al tiempo que se redu-
ce el intervalo entre dos estímulos, las espigas de cada uno
se hacen menos discernibles, hasta que sólo se observa
una contracción intensa. Cuando se aplican varios estímu-
los en sucesión rápida para inducir una sumatoria de con-
tracciones, el músculo sufre tetanización –permanece
contraído y no se relaja. Si los estímulos se aplican con
proximidad temporal suficiente, se funden para generar
una tetania completa, y la contracción alcanza una mese-
ta casi perfecta. Si los picos máximos de las contracciones
independientes son discernibles, esto revela la presencia
de una relajación breve entre espigas, y se dice que la
tetania es incompleta.
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. forma progresiva en ese espacio. La tensión tetánica se 15 Características de la contracción muscular 87
alcanza cuando las concentraciones de Ca2+ en el sarcoplas-
Tensión (% del valor máximo) ma alcanzan su máximo. Los estudios con la fotoproteína Tensión muscular total
Longitud de la sarcómera (μm)aecuorina sensible al Ca2+ demuestran que la concentración (activa + pasiva)
de éste en el sarcoplasma se incrementa con la estimulación
en sucesión rápida. Por otra parte, existen experimentos que Tensión muscular
sugieren que incluso en una sola contracción se libera hacia activa
el sarcoplasma Ca2+ suficiente para inducir un acortamien-
to completo de sus sarcómeras. Sin embargo, el Ca2+ Fuerza de retracción
comienza a movilizarse de nuevo hacia el retículo sarcoplás- elástica pasiva
mico mucho antes que la tensión muscular tenga posibili-
dad de alcanzar niveles tetánicos. Durante la tetania, el Ca2+ Longitud muscular (múltiplos de la normal)
se conserva en forma continua en el sarcoplasma; por tanto,
el músculo tiene tiempo suficiente para desarrollar la ten- Longitud de la sarcómera (μm)
sión tetánica.
Figura 15-3. Relación longitud-tensión en una fibra de músculo esque-
Efecto la temperatura sobre la contracción muscular. Una lético. A) Tensión activa, pasiva y total en un músculo, que se estimula en
elevación de la temperatura reduce la tensión de contracción distintas condiciones de precarga. B) Sobreposición de los puentes cru-
isométrica de los músculos (figura 15-2C). Una elevación de zados con distintas longitudes de la sarcómera. (Reproducida y adaptada
la temperatura (dentro de los límites fisiológicos) favorece la con autorización de Gordon AM, Huxley AF, Julian FJ. The variation in iso-
actividad de Ca2+-ATPasa, que bombea al Ca2+ con más rapi- metric tension with sarcomere lenght in vertebrate muscle fibers. J Physiol
dez hacia el interior del retículo sarcoplásmico, y acelera la [Lond], 1960;152:30.)
relajación. De igual manera, la contracción es más rápida, a
consecuencia de la difusión más rápida de Ca2+ a partir del una sarcómera es de 2.0 a 2.25 μm. El incremento y caída
retículo y hacia el sarcoplasma. Debido a que la duración del de la tensión activa se deben al grado diverso de sobreposi-
pulso de Ca2+ disminuye al elevarse la temperatura, se dispo- ción de los puentes cruzados (figura 15-3B).
ne de menos tiempo para que se incremente la tensión de con-
tracción. En consecuencia, la fuerza de una contracción isomé- Contractilidad muscular. Debido a que la fuerza de la
trica muscular se reduce con una temperatura mayor. Por esta contracción muscular varía con base en la longitud del mús-
misma causa, la temperatura no tiene gran efecto sobre la ten- culo, es importante que los estudios sobre contractilidad se
sión tetánica. realicen utilizando la contracción isométrica. El incremento
de la contractilidad muscular se relaciona con aumento de
El acortamiento isotónico de los músculos es mayor cuando la tensión máxima, incremento de la velocidad de aumento
y caída de la tensión, y reducción de la duración de la con-
se eleva la temperatura. Esto se debe a la disminución de la tracción. De esta manera, el incremento de la tensión máxi-
ma que se verifica al bajar la temperatura (figura 15-2C) no
resistencia viscoelástica interna al acortamiento, que compensa implica un aumento de la contractilidad, toda vez que los
periodos de contracción y relajación se prolongan. La con-
con facilidad la reducción de la tensión muscular. tractilidad muscular es un aspecto importante en la fisiolo-
gía del músculo cardiaco.
La fatiga muscular se relaciona con la caída de la tensión
Precarga y poscarga. La precarga es la carga que se colo-
muscular y el incremento del tiempo para la relajación ca sobre un músculo antes de que se contraiga. Sirve para
estirar sus sarcómeras, y aplicar así una tensión pasiva sobre
(figura 15-2D). La fatiga ocurre por lo menos en parte por el músculo. Esta tensión pasiva intensifica la contracción
muscular por dos mecanismos: 1) agrega una fuerza de
efecto de la depleción de ATP en el músculo y se evidencia retracción elástica al músculo durante su contracción; 2)
estira al músculo hasta alcanzar su longitud en reposo, lo
con más claridad por su relajación incompleta. En una uni- que genera una relación longitud-tensión (que se describe
dad motora grande también puede ocurrir fatiga en la unión
neuromuscular.
A pesar de esto, la depleción de ACh sólo ocurre tras una
estimulación prolongada de alta frecuencia (> 50 Hz). En la
vida real, la fatiga psicológica ataca a las sinapsis centrales
del cerebro con más rapidez que con la que pudiera afectar
al músculo. A pesar de todo, este tipo de fatiga se puede
resolver con motivación adecuada.
Relación longitud-tensión. La longitud de un músculo,
cuando se desprende de sus inserciones óseas, se llama lon-
gitud de equilibrio. Si el músculo se estimula después de
estirarlo por medios pasivos, la fuerza contráctil que desa-
rrolla varía con base en el grado de estiramiento pasivo. En
otras palabras, la fuerza contráctil que desarrolla un múscu-
lo depende de su longitud inicial. En la figura 15-3A se
muestra el registro de la fuerza de contracción muscular con
el músculo a distintas longitudes iniciales. La fuerza se
registra como fuerza total: se trata de la suma de la fuerza
contráctil activa y la retracción pasiva del músculo en res-
puesta al estiramiento. Si el músculo se estira, pero no se
estimula, la fuerza que se registra corresponde a la fuerza de
retracción pasiva. La fuerza contráctil que genera el múscu-
lo puede calcularse mediante la sustracción de la fuerza de
retracción pasiva a partir de la tensión total. Puede obser-
varse que al tiempo que el músculo se estira a partir de su
longitud de equilibrio, la tensión activa aumenta primero
hasta alcanzar su máximo y luego se reduce. La longitud
con la cual un músculo genera su fuerza contráctil máxima
se denomina longitud de reposo. La longitud de reposo de
88 III Fisiología del músculo extraoculares tienen el índice de inervación más bajo, de menos
de 6 por axón, en tanto el músculo gastrocnemio tiene un índi-
Figura 15-4. Distintos tipos de carga muscular. (1) Músculos sin carga ce de inervación hasta de 2 000 por axón.
(si se ignora el peso del músculo mismo). (2) Músculo con precarga. (3)
Músculo con poscarga. (4) Músculo con precarga y poscarga. P, precar- Territorio de la unidad motora. En un corte transver-
ga; A, poscarga. sal de un músculo, el área que abarca una sola unidad
motora se denomina territorio de la unidad motora. Por
más adelante) óptima para la generación activa de la fuerza. ejemplo, el territorio de una unidad motora en el bíceps
En la vida real, una práctica común es estirar con anticipa- tiene un diámetro que varía entre 2 y 15 mm. Existe
ción el músculo, mediante la activación de músculos anta- sobreposición intensa de los territorios de distintas unida-
gonistas. Por medio de la experiencia, el individuo aprende des motoras, y las fibras musculares que pertenecen a dis-
cuánta fuerza generan sus músculos a distancias distintas, y tintas unidades motoras se entreveran de manera inde-
de manera inconsciente ajusta la longitud muscular antes de pendiente (figura 15-5A). Es raro encontrar dos o más
iniciar un movimiento para desarrollar la fuerza que desea. fibras motoras de una misma unidad motora en adyacen-
cia. Esta compenetración intensa de las fibras motoras
La poscarga es la carga que el músculo enfrenta una vez derivadas de diferentes unidades motoras genera una con-
que comienza a acortarse. La contracción de un músculo tracción muscular más homogénea.
que tiene poscarga es, en comparación, menor. Las contrac-
ciones durante la poscarga tienden a presentarse en situa- Zona de placas motoras. Las placas motoras terminales
ciones nuevas en las que existen perturbaciones inesperadas de todas las fibras musculares de una misma unidad moto-
en la carga. ra se encuentran alineadas en una banda angosta que se
denomina zona de placas motoras o sonda de inervación. Se
De igual manera, pueden aplicarse a un músculo una ubica en un punto intermedio respecto de los extremos de
precarga y poscarga parciales (figura 15-4). Los conceptos las fibras musculares (figura 15-5B). Sin embargo, las zonas
de precarga y poscarga también son válidos para el corazón, de placas motoras de distintas unidades motoras no siempre
que está constituido por el músculo estriado. El corazón se encuentran alineadas.
puede soportar mejor una precarga mayor que una poscar-
ga, sin que se desarrolle insuficiencia cardiaca. Reclutamiento motor
Cuando un músculo comienza a contraerse, se activan sólo
unas cuantas unidades. Si la fuerza que se genera es insufi-
ciente, se “reclutan” más unidades. Este proceso de activa-
Unidad motora Zona de placas motoras © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
Una neurona motora solitaria con todas sus ramificaciones Figura 15-5. A) Territorios de unidad motora de cuatro unidades
periféricas y fibras extrafusales musculares inervadas consti- motoras (que se muestran en distintos colores) en un corte transver-
tuye una unidad motora. El concepto unidad motora en sal. Las fibras se entremezclan de manera independiente, como se
ocasiones se utiliza para designar a los músculos lisos de muestra en el área de sobreposición central. B) Zona de placas moto-
unidades múltiples. La unidad motora es la unidad funcio- ras en un músculo.
nal de la contracción muscular in vivo.
La unidad motora obedece a la ley de todo o nada: cuan-
do la fibra nerviosa de la unidad motora se estimula, todas
las fibras de esa unidad pueden alcanzar una contracción
máxima o no contraerse en absoluto, lo que depende de si
el estímulo tiene intensidad umbral o subumbral.
Índice de inervación. El número de fibras nerviosas que
inerva una sola neurona se denomina índice de inervación de la
unidad motora. El índice es bajo en los músculos que se rela-
cionan con el movimiento preciso, y alto en aquéllos que
requieren más fuerza que precisión. Por ejemplo, los músculos
ción de un número cada vez mayor de unidades motoras 15 Características de la contracción muscular 89
para la contracción muscular se conoce como reclutamien-
to motor. Unidades motoras tipos I y II
Una unidad motora sólo contiene un tipo de fibra muscu-
Principio de Henneman (del tamaño). Cuando un mús- lar: es posible que todas las fibras sean rojas o blancas. En
culo se contrae contra una carga, las unidades motoras más concordancia, las unidades motoras se denominan tipo I
pequeñas (que sólo cuentan con algunas fibras musculares) (rojas) y tipo II (blanca) (cuadro 15-1).
se reclutan primero. Si la fuerza que se genera es insuficien-
te, se recluta un número mayor de unidades motoras. Este Las unidades motoras tipo I (rojas) se adaptan a las
orden de reclutamiento a partir de las unidades motoras contracciones lentas y sostenidas (tónica) sin presentar
más pequeñas hasta las más grandes, se describe a partir del fatiga. Son más pequeñas y son las primeras en reclutar-
principio de Henneman o el principio del tamaño. De se cada vez que el músculo se contrae. Estas unidades se
hecho, las unidades motoras más grandes en un músculo se encuentran así activas casi de manera continua (en forma
mantienen inactivas casi todo el tiempo debido a que es tónica) durante la actividad de rutina. Ésta es la razón
raro que se requieran fuerzas musculares tan intensas. Al por la cual todos los músculos deben contener por lo
aplicar un estímulo, se encuentra que las unidades motoras menos algunas unidades motoras de tipo I. Debido a que
más grandes son más excitables que las pequeñas. Así, el las unidades tipo I se contraen de manera continua
reclutamiento ordenado, de unidades pequeñas a mayores, durante periodos prolongados sin presentar fatiga,
se debe a la forma en que el sistema motor se encuentra dependen del metabolismo aeróbico y se encuentran
organizado y no por efecto de su excitabilidad intrínseca. provistas de una densidad capilar alta que les asegura un
aporte adecuado de oxígeno. A pesar de esto, los capila-
Una fortaleza del principio de Henneman es que toma res se constriñen entre las fibras musculares en contrac-
en consideración la graduación final de los músculos para ción, y la sangre sólo fluye a través de los capilares duran-
los movimientos de intensidad baja, así como sus brotes de
potencia para el desplazamiento de cargas pesadas. El prin- Cuadro 15-1. Comparación entre las unidades motoras
cipio de Henneman resalta una similitud interesante entre tipo I y II
el sistema motor y sensitivo. Debido a que se reclutan uni-
dades motoras más grandes de manera progresiva, está Unidad motora Tipo I Tipo II
implícito que al tiempo que la carga se incrementa existe
un aumento exponencial del número de fibras motoras que Denominación Oxidativas Glucolíticas
se recluta. Esta elevación exponencial de la fuerza motora lentas rápidas
en respuesta a un aumento lineal de la descarga de las neu-
ronas motoras es una reminiscencia de la ley de Weber- Fibras rojas Fibras blancas
Fechner, que dice que la intensidad del estímulo debe incre-
mentarse de manera exponencial para generar un aumento Fibras tónicas Fibras fásicas
lineal de la descarga neuronal sensitiva (figura 15-6).
S (lentas) F (rápidas)
Principio de
Henneman Metabolismo Aeróbico Anaeróbico
Carga sobre el músculo Capacidad glucolítica Baja Alta
Ley de Capacidad oxidativa Alta Baja
Weber-Fechner
Tendencia a la fatiga Baja o nula Rápida
Frecuencia de descarga
de la neurona sensitivaNúmero de fibrasLongitud de la fibraCorta Larga
musculares reclutadas
Figura 15-6. Similitud entre el principio de Henneman (motor) y la ley Diámetro de la fibra Pequeño Grande
de Weber-Fechner (sensitiva).
Contenido de glucógeno Bajo Alto
Mitocondrias Abundantes Escasas
Retículo sarcoplásmico (RS) Normal Abundante
Bombeo de Ca2+ hacia Moderado Intenso
el RS
Densidad capilar Alta Baja
Aporte sanguíneo Alto Normal
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Contenido de mioglobina Alto Bajo
Actividad de ATPasa de la Baja Alta
miosina
Intensidad del estímulo Fosforilasa Escasa Abundante
Deshidrogenasa succínica Abundante Escasa
Deshidrogenasa de NADH Abundante Escasa
Número de unidades en Alto Bajo
un músculo
Número de terminales Bajo Alto
por acción
Diámetro axónico Pequeño Grande
Velocidad de conducción Baja Alta
Orden de reclutamiento Temprano Posterior
Duración de la contracción Prolongada Breve
Tensión tetánica Baja Alta
Abreviaturas: ATPasa, adenosintrifosfatasa; NADH, adenindinucleó-
tido de la nicotinamida.
90 III Fisiología del músculo © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
te la relajación muscular intermitente. De ahí que en las
fibras rojas contengan mioglobina para almacenar oxíge-
no y asegurar un suministro suficiente durante las con-
tracciones tónicas. La mioglobina se oxigena con rapidez
durante las fases de relajación breves que se presentan
entre las contracciones. Las unidades tipo I se distribu-
yen en especial en los músculos que mantienen la postu-
ra, que no requieren contracciones rápidas. Para cubrir
los requerimientos, los axones de estas unidades tienen
un diámetro menor y una velocidad de conducción baja.
Las unidades motoras tipo II (blancas) se encuentran
adaptadas para los brotes breves (fásicos) de contracción
potente. Se mantienen inactivas la mayor parte del tiempo
y se reclutan más tarde, una vez que las unidades motoras
tipo I no son capaces de desplazar la carga. Sólo se contra-
en en brotes breves (de manera fásica) cuando se requiere
una contracción potente, pero de poca duración. En conse-
cuencia, los axones de las unidades tipo II tienen un diáme-
tro mayor y velocidad de conducción más alta.
Para contraerse y relajarse con rapidez, las fibras muscu-
lares blancas cuentan con retículo sarcoplásmico más abun-
dante, con capacidad más intensa para el bombeo de Ca2+.
También están dotadas con una isoenzima de ATPasa de la
miosina, cuya actividad es más rápida. Debido a que estos
músculos son rápidos, tienen poco tiempo para captar O2 y
glucosa a partir de la sangre. De ahí que las fibras blancas
dependan del metabolismo anaeróbico y cuenten con una
reserva suficiente de glucógeno en su interior. A pesar de
esto, la acidosis láctica que deriva del metabolismo anaeró-
bico hace que las fibras blancas se fatigen.
Resumen
• La contracción de fibras musculares únicas sigue un
patrón de todo o nada; la contracción puede ocurrir o no,
lo que depende de la intensidad del estímulo.
• Existen diferencias importantes entre las contracciones
isométricas (la longitud muscular no cambia) e isotóni-
cas (la longitud sí se modifica).
• La fuerza de la contracción del músculo esquelético
puede modificarse mediante el reclutamiento de fibras
musculares adicionales, que se logra al incrementar la
frecuencia de la estimulación hasta generar una sumato-
ria tetánica, y al modificar la longitud del músculo cuan-
do se contrae.
• Existen dos tipos de fibras musculares, las tipo I (rojas) y
II (blancas), con características funcionales distintas.
Aplicación del conocimiento
15-1. Prediga el patrón de actividad nerviosa que observaría
en los nervios motores del Sr. Wright mientras presenta con-
tracturas. Explique su respuesta.
15-2. Mientras el Sr. Wright presentaba contracturas, ¿qué
tipos de fibras musculares se encontraban activos? Explique
su respuesta.
16 Elasticidad del músculo
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Modelos físicos del músculo ría durante el acortamiento activo del CC; por tanto, no
sería capaz de proveer la retracción elástica necesaria para
Las propiedades contráctiles del músculo explican la forma restaurar la longitud original del músculo. A pesar de esto,
en que éste se acorta de manera activa en respuesta a un explica la razón por la cual el músculo resiste el estiramien-
estímulo. Sin embargo, no explican 1) la forma en que el to pasivo.
músculo recupera su longitud original una vez que se estira
por medios pasivos, y 2) cómo el músculo es capaz de con- Modelo de tres compartimentos
traerse incluso si su longitud externa no se modifica. Estas Las limitaciones del modelo de dos compartimentos
características del músculo son atribuibles a su elasticidad. indujeron a integrar un modelo de tres compartimentos
Para explicar la forma en que los componentes elásticos y para explicar la elasticidad muscular (figura 16-1C), en el
contráctiles se disponen en el músculo se propusieron el cual se propone la presencia de dos componentes elásti-
modelo de dos compartimentos y tres compartimentos. Los cos, uno en serie al CC del músculo (CES) y otro en para-
modelos posteriores incorporan varios compartimentos más lelo (CEP). En este modelo, el CES explica la forma en
para explicar todas las características observadas en la con- que el músculo es capaz de contraerse incluso cuando su
tracción muscular en general. Sin embargo, para la mayor longitud externa no se modifica. También explica la
parte de los propósitos es suficiente el modelo de tres com- forma en que recupera su longitud original después de la
partimentos. contracción isométrica. La existencia del CEP es la razón
por la cual el músculo recupera su longitud original des-
Modelos generales: elasticidad pués de un estiramiento pasivo. El CES corresponde al
cuello elástico del filamento de miosina, y en el caso de
Todas las estructuras biológicas, desde las células hasta un músculo completo, reside en el tendón. El CEP corres-
los tejidos y órganos, son estructuras elásticas. Es decir ponde al sarcolema y los filamentos de la brecha.
que para lograr cambios en la longitud o tamaño es
necesaria la presencia de un gradiente de energía. Las Efecto de la carga
propiedades elásticas del músculo son elementales para
su función, y para la de los tejidos y órganos en los que Fases de la contracción muscular
se ubica. Un músculo que ejerce una contracción tetánica contra
una carga muestra tres fases que difieren en relación con
El modelo de dos compartimentos los grados de acortamiento y de tensión que se generan
El modelo de dos compartimentos asume que el músculo (figura 16-2A).
tiene un componente contráctil (CC) y un componente
elástico (CE). El CC representa a los filamentos de actina y Fase inicial de la contracción isométrica. Todas las con-
miosina. El CC se considera plástico; esto quiere decir que tracciones musculares inician en esta fase, en la cual el acor-
tras estirarse no genera una retracción elástica. El CC es por tamiento del CC tan sólo restira al CES. La carga no se des-
tanto incapaz de recuperar su longitud original una vez que plaza y no existe un cambio de la longitud externa del mús-
se estira. El CE representa al elemento elástico, que resiste culo (de ahí el nombre isométrica). El estiramiento del CES
el estiramiento y vuelve a llevar al músculo contraído hasta se relaciona con un incremento de la tensión muscular. Al
su longitud en reposo. tiempo que continúa el acortamiento del CC, el CES se
estira cada vez más. El estiramiento del CES genera un
En el modelo de dos compartimentos (figuras 16-1A y aumento de la tensión muscular hasta que ésta iguala a la
16-1B) sólo existe un CE que puede ubicarse ya sea en serie carga. En ese momento termina la fase isométrica inicial.
con el CC (como un componente elástico en serie [CES])
o en paralelo (como un componente elástico en paralelo Fase intermedia de la contracción isotónica. Esta fase
[CEP]). En cualquier caso, un modelo de este tipo no puede inicia cuando la tensión muscular excede la carga, y ésta
explicar todos los fenómenos que se observan en relación comienza a moverse. No ocurre estiramiento adicional del
con la elasticidad del músculo. CES y la tensión muscular (tono muscular) no aumenta
durante esta fase.
Si se inserta un elemento elástico en serie al CC (figura
16-1A), este último seguiría elongándose al estirar el mús- Fase terminal de la contracción ineficaz. Al tiempo que
culo y por último se rompería, en tanto el CES se manten- el músculo se acorta, la fuerza que genera su CC se modi-
dría sin estirarse. Sin embargo, el CES explica la forma en fica en concordancia con la relación longitud-tensión. Una
que el músculo es capaz de contraerse sin cambiar de lon- vez que el músculo se acorta más allá de su longitud en
gitud y la razón por la cual recupera su tensión en reposo al reposo, cualquier acortamiento adicional se relaciona con
final de una contracción isométrica. Esto se debe a que disminución de la tensión. Cuando la tensión que se gene-
durante la contracción isométrica el CES se estira, y duran- ra disminuye e iguala a la carga, la contracción se vuelve
te la relajación se retrae y restira al CC. ineficaz; esto quiere decir que no existe algún cambio adi-
cional de la longitud o tensión del músculo no obstante la
Para resistir el estiramiento muscular, debe existir un CE estimulación muscular continúe y persista el ciclo de
en paralelo al CC (figura 16-1B). Sin embargo, un CE en puenteo cruzado.
paralelo no puede explicar la forma en que un músculo
recupera su longitud original después de la contracción iso- Relación fuerza-velocidad
métrica. Un elemento elástico en paralelo tan sólo se plega- Cuando la carga está inmovilizada, no existe componente
isotónico y la contracción se transforma en un proceso iso-
métrico. Por el contrario, cuando una carga es nula, la fase
91
92 III Fisiología del músculo
CES isométrica inicial desaparece y la contracción comienza a
partir de la fase isotónica. En un inicio, el músculo se acor-
Contracción ta a la velocidad máxima (Vmáx) y se reduce hasta cerca de
isométrica 60% de su longitud en reposo. A partir de ese momento, la
fuerza que se genera por la actividad del CC es nula (en
CES concordancia con la relación longitud-tensión), y la contrac-
ción ingresa a su fase isométrica terminal (figura 16-2B);
El músculo se contrae sin acortarse. entre estos dos elementos (carga cero y carga inmovilizada),
El CC se acorta, en tanto el CES compensa todas las contracciones tienen fases isotónicas e isométricas
de duración variable. Al incrementarse la carga, la duración
CES de las contracciones isométricas inicial y terminal aumenta,
y la velocidad del acortamiento isotónico continúa bajando.
Durante la relajación el CES se retrae, y restira Estiramiento El grado de acortamiento también disminuye.
al CC para que recupere su longitud inicial pasivo
Contracciones isotónicas e isométricas
CES Los conceptos contracción isométrica e isotónica suelen
hacer referencia a los extremos terminales de la gráfica fuer-
Al estirarse, nada puede za-velocidad. Las contracciones isométricas tienen lugar
impedir la rotura del CC mientras se intenta desplazar un objeto inmovilizado. La
contracción isotónica rara vez ocurre en su forma pura: el
CEP
Fase Fase
isotónica isométrica
final
Contracción
isométrica
El CEP se flexiona y no Estiramiento Fase
genera retracción elástica pasivo isométrica
inicial
Fase de
Periodo relajación
latente
El CEP impide que el CC se rompa inicial
cuando el músculo se estira
CEP CES
Estimulación muscular
Contracción Ausencia de fase isométrica inicial;
isométrica acortamiento isotónico más rápido
Vmáx
CEP
Fase isométrica inicial breve;
CES acortamiento isotónico rápido
Estiramiento Fase isométrica inicial prolongada;
pasivo acortamiento isotónico lento
CEP Velocidad inicial de acortamiento
CES
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Figura 16-1. A) Modelo de dos compartimentos con un componente Contracción del todo isométrica:
elástico en serie (CES). El modelo explica el mecanismo de la contracción no hay acortamiento
isométrica, pero no puede explicar el efecto del estiramiento pasivo. B)
Modelo de dos compartimentos con un componente elástico en paralelo Carga Carga Carga inmovilizada
(CEP). El modelo explica el mecanismo de retracción elástica de los mús- nula
culos tras un estiramiento pasivo, pero no puede explicar el mecanismo
de la contracción isométrica. C) Modelo de tres compartimentos del mús- Figura 16-2. A) Las tres fases de la contracción tetánica. B) Relación
culo que muestra al componente contráctil (CC), al CEP y CES. Cuando fuerza-velocidad en un músculo esquelético.
el músculo se contrae sin acortamiento externo, el acortamiento del CC
se compensa mediante el estiramiento del CES. Cuando el músculo se
estira en forma pasiva, todos los componentes lo hacen. La retracción
elástica del CEP restituye al CC hasta su longitud original.
peso del músculo constituye una carga. Las diferencias se 16 Elasticidad del músculo 93
resumen en el cuadro 16-1.
Resumen
Gasto energético en la contracción isométrica. En la
contracción isométrica no se observa acortamiento externo • Todas las respuestas del músculo requieren la presencia
del músculo; por tanto, el trabajo externo que se realiza
(fuerza x distancia de desplazamiento) equivale a cero. A de elementos elásticos dentro de la estructura.
pesar de esto, la contracción isométrica se relaciona con fati-
ga, lo que indica que la contracción requiere un gasto con- • Para comprender todas las fases de las contracciones iso-
tinuo de energía. La energía se utiliza para llevar a cabo el
trabajo “interno” –para el estiramiento del CES. Podría argu- métricas (longitud muscular fija) e isotónicas (con acor-
mentarse que el CES necesita estirarse sólo una vez, por tamiento del músculo) se necesita tomar en considera-
tanto no debería requerirse un gasto energético adicional. ción el comportamiento de los elementos elásticos del
Eso es incorrecto. El CES tiende a retraerse de manera per- músculo.
sistente cada vez que la cabeza de miosina se disocia del
filamento de actina, por lo que se necesita que el ciclo de Aplicación del conocimiento
puenteo cruzado, que consume mucha energía, se lleve a
cabo de manera continua para mantener el estiramiento. La 16-1. El Sr. Wright muestra rigidez articular mientras reci-
situación es análoga a la que se observa cuando se trata de be anestesia. Describa las contracciones que se presentan en
mantener un vehículo en la misma posición sobre un plano torno a una articulación en esa situación.
inclinado mientras el motor está encendido, mediante el
ajuste de la presión sobre los pedales del clutch y el acele-
rador. El vehículo consume gasolina en forma continua,
pero no realiza un trabajo visible. El vehículo también
puede mantenerse en su posición si se apaga el motor y se
aplica el freno. De esta manera, la situación es análoga al
fenómeno de enlazamiento que se observa en los músculos
lisos, esto se analiza en el capítulo 18.
Cuadro 16-1. Comparación de la contracción isotónica e
isométrica
Contracción isométrica Contracción isotónica
Acortamiento del CC que Acortamiento del CC que
se compensa con el desencadena el acortamiento del
estiramiento del CES músculo. El CES no se estira
La tensión se incrementa Debido a que el CES no se estira,
por efecto del estiramiento la tensión permanece sin cambios
del CES
No se presenta acortamiento; Se presenta acortamiento y se
por tanto, no se realiza realiza trabajo externo
trabajo externo
Ocurre al inicio y al final Ocurre en la parte media de una
de todas las contracciones contracción
La fase isométrica se La fase isotónica se reduce al
incrementa a la par de la incrementarse la carga
carga
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. El calor que se libera es El calor que se libera es mayor (por
menor, por tanto el gasto efecto de la liberación de calor por
energético es más eficiente acortamiento) por tanto el gasto
energético es menoseficiente.
Una contracción isométrica Una contracción isotónica tiene un
tiene un periodo de latencia periodo de latencia mayor, un periodo
menor, un periodo de de contracción más largo y un
contracción más corto y un periodo de relajación más corto
periodo de relajación más
largo
La elevación de la La elevación de la temperatura
temperatura reduce la incrementa el acortamiento de la
tensión de la contracción contracción isotónica
isométrica
Abreviaturas: CC, componente contráctil; CES, componente elástico
en serie.
17 Mecánicas musculares
Tensión muscular versus acortamiento Músculo fusiforme
Músculo acintado
El trabajo externo que realiza un músculo puede observar-
se como un cambio ya sea de su longitud (acortamiento Músculo peniforme
muscular) o rigidez (tensión muscular). El acortamiento
de un músculo depende de su longitud –del número de sar- Figura 17-1. Estructura interna del músculo. Existen tres tipos de © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
cómeras dispuestas en serie. La tensión que desarrolla el
músculo es proporcional al área de corte transversal fisio- músculos que se definen con base en la orientación de las fibras mus-
lógica (no anatómica) del músculo –el número de sarcómeras
dispuestas en paralelo. El área de corte transversal anatómica culares al interior del músculo en su totalidad.
corresponde a la superficie transversal del músculo en su
región más gruesa. El área de corte transversal fisiológica En los músculos acintados y fusiformes, las fibras recorren
corresponde a las áreas de corte transversal de todas las fibras toda la longitud del músculo. Así, cada fibra debe ser por lo
musculares en su porción más gruesa. De acuerdo con el grado menos tan larga como el músculo. En consecuencia, para un
relativo de tensión y excursión, la contracción del músculo se volumen muscular determinado, sólo puede distribuirse en
clasifica en tres tipos: isométrica, excéntrica y concéntrica. Las paralelo un número limitado de fibras. Los músculos fusi-
contracciones excéntricas generan la tensión máxima, y le formes cuentan con un área de corte transversal fisiológico
siguen las contracciones isométricas e isotónicas. mayor que los músculos acintados, que por lo general son
delgados y largos. En concordancia, los músculos acintados
En la contracción isométrica existe un incremento de la (p. ej., sartorio, gracilis y semitendinoso) pueden contraerse
tensión muscular, pero no hay acortamiento del músculo. El con rapidez y tener una excursión amplia, pero desarrollan
acortamiento es nulo si la carga se encuentra inmovilizada una tensión un poco más débil, en comparación con los
o si el músculo antagonista se contrae con fuerza idéntica. músculos fusiformes.
También llamadas contracciones estáticas o de sostén, el
papel funcional de las contracciones isométricas es en su En los músculos peniformes la longitud de las fibras es
mayor parte estabilizar las articulaciones. mucho menor que la del músculo. De ahí que sea posible
que un número mayor de fibras se encuentre contenido en
En la contracción excéntrica existe un incremento simul- un volumen relativamente pequeño de músculo. Esto redu-
táneo de la longitud y tensión del músculo. Esto ocurre cuan- ce la excursión (el grado al cual el músculo puede contraer-
do un músculo que se contrae se sujeta a una fuerza externa se), pero aumenta en gran medida la tensión que se genera
mayor que la tensión activa que genera. También se denomi- (p. ej., vasto medial del cuádriceps, sóleo, gastrocnemio). En
na contracción de elongación. Las contracciones excéntricas los músculos peniformes tanto la excursión como la tensión
desaceleran segmentos corporales y permiten la absorción de con la que contribuye cada fibra al músculo en su totalidad
impactos, por ejemplo, al caminar o caer por dar un salto. Los se reducen por efecto de la disposición oblicua de las fibras.
músculos flexores de los codos se contraen en forma excéntri-
ca al tiempo que se baja un vaso de agua hacia la mesa. Otro Acción muscular
ejemplo de contracción excéntrica es la del músculo cuádri- Leyes de la acción muscular. El resultado de la contrac-
ceps, cuando el cuerpo se flexiona para sentarse sobre una ción muscular en función del movimiento del sistema de
silla. La tensión de una contracción excéntrica se incrementa palancas esqueléticas se conoce como acción muscular.
al tiempo que aumenta la velocidad del elongación activa. Los músculos rara vez se contraen en forma aislada; más
En la contracción concéntrica, el músculo se acorta, en Cuadro 17-1. Excursión y tensión de los músculos de
tanto la tensión muscular puede aumentar (auxotónica), distintos tipos
disminuir (meiotónica) o permanecer sin cambios (isotóni-
ca). La contracción auxotónica se relaciona con un incre- Acintados Excursión Tensión
mento continuo de la tensión muscular y ocurre al tiempo Fusiformes Alta Baja
que se tira de un resorte. La contracción meiotónica se rela- Peniformes Moderada Moderada
ciona con una disminución de la tensión; se observa cuando Baja Alta
un músculo actúa sobre un instrumento como una navaja
automática, que ofrece primero una resistencia intensa,
pero que se reduce de manera súbita. La contracción isotó-
nica no se relaciona con algún cambio de la tensión muscu-
lar y se verifica cuando la carga permanece sin cambios
durante toda la contracción; se observa cuando se levanta
una carga mediante la flexión del codo. La velocidad de
acortamiento en una contracción concéntrica muestra pro-
porción inversa con la tensión que se produce.
Arquitectura interna del músculo
El organismo requiere un rango amplio de excursión y ten-
sión, los músculos tienden a especializarse en una u otra.
Los grados relativos de tensión y excursión que genera un
músculo se definen a partir de su arquitectura interna (figu-
ra 17-1, cuadro 17-1).
94
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Oscilación 17 Mecánicas musculares 95
Músculo puede desempeñar tres papeles distintos, como auxiliar para el
movimiento, neutralizador o estabilizador. Un auxiliar para el
Giro Conexión en paralelo movimiento es un músculo sinergista servil que puede ayudar al
movilizador principal, que se desempeña como músculo de
Figura 17-2. Componentes de la acción muscular en el nivel de la emergencia ya sea cuando se requiere una fuerza muy intensa o
articulación. cuando ocurre parálisis. Por ejemplo, durante la flexión del codo
el músculo braquiorradial actúa como movilizador auxiliar, al
bien, varios de ellos contribuyen para generar la fuerza dese- tiempo que el braquial funge como el movilizador principal. El
ada y el movimiento que resulta. Si bien el efecto que se neutralizador es un músculo sinergista con antagonismo parcial
obtiene con frecuencia es bastante complejo, los músculos que se opone a una acción indeseable del movilizador principal.
se rigen por ciertos principios elementales que se conocen Por ejemplo, el pronador redondo impide la acción de supina-
como leyes de la acción muscular. La ley de la aproxima- ción del bíceps braquial durante la flexión del codo. Otro ejem-
ción indica que un músculo en contracción tiende a acercar plo lo constituyen los extensores de la muñeca, que impiden su
su punto de origen y de inserción. La ley de la destorsión flexión cuando los flexores largos de los dedos se contraen para
indica que un músculo en contracción tiende a llevar su ori- empuñar la mano. Un estabilizador es un músculo sinergista
gen e inserción hacia un mismo plano. que estabiliza o da soporte a una articulación proximal, de tal
manera que otro músculo pueda actuar de manera efectiva en
Componentes de la acción muscular. Es posible distin- una zona distal. Esta contracción suele ser isométrica. Por ejem-
guir tres componentes de la acción muscular sobre la arti- plo, los extensores de la muñeca suelen actuar como estabiliza-
culación (figura 17-2). El componente de oscilación tiende dores, de manera que la mano puede utilizarse con efectividad.
a modificar el ángulo de la articulación. El componente de Para extender la mano, la escápula debe estabilizarse contra el
conexión en paralelo tiende a comprimir las superficies arti- tórax. Esta acción la realizan los romboides.
culares. El componente de giro tiende a rotar el hueso en
torno a su eje. El componente de oscilación se analiza con Las relaciones de los músculos como agonistas, antagonistas
más detalle junto con el sistema de palancas esqueléticas y sinergistas son circunstanciales y no absolutas. Cuando una
(véase más adelante). persona en posición sedente flexiona su codo para levantar una
carga con la mano, los flexores se contraen en sentido concén-
Acción muscular integrada trico y se denominan agonistas. Los extensores son antagonis-
El papel funcional de un músculo en cualquier movimien- tas, se encuentran en relajación relativa y se elongan para per-
to puede ser de tres tipos: agonista, antagonista y sinergista. mitir el movimiento de flexión del codo. Para bajar la carga, el
A su vez, el sinergista puede fungir como asistente, neutra- codo se extiende. En esta situación, los flexores llevan a cabo
lizador o estabilizador. una contracción excéntrica y se llaman agonistas, en tanto los
extensores permanecen en inactividad relativa y fungen como
Un agonista es el músculo o grupo muscular capaz de antagonistas. Sin embargo, cuando una persona se coloca en
contraerse, que desempeña el papel central en la moviliza- posición supina con el hombro a 90° de flexión y se le pide que
ción de una articulación. El agonista siempre se contrae de lleve a cabo el mismo movimiento de flexión y extensión del
manera activa para generar una contracción concéntrica, codo, la relación agonista-antagonista se invierte. En ese
isométrica o excéntrica. Un agonista también se llama movi- momento los extensores del codo son los agonistas para la
lizador principal, lo que indica que el músculo provee la extensión (contracción concéntrica) y la flexión (contracción
fuerza más relevante para producir un torque particular. excéntrica), en tanto los flexores son los antagonistas para los
dos movimientos.
Un antagonista es un músculo (o grupo muscular) que
desarrolla la acción anatómica opuesta al agonista. El anta- Acciones de los músculos biarticulares
gonista suele ser un músculo que no se contrae, que no faci- Muchos músculos del cuerpo humano abarcan dos o más
lita o se resiste al movimiento, pero que de manera pasiva se articulaciones. Algunos ejemplos son el bíceps braquial, la
elonga o acorta para permitir que ocurra. Por ejemplo, porción larga del tríceps braquial, los isquiotibiales, el recto
durante la flexión del codo, el músculo bíceps braquial es un femoral y varios músculos que atraviesan la muñeca y las
agonista, y el tríceps braquial es un antagonista. Cuando el articulaciones de los dedos. Estos músculos afectan de
agonista y antagonista se contraen de manera simultánea el manera simultánea el movimiento en ambas o todas las arti-
resultado es una contracción isométrica en ambos, con el culaciones sobre las cuales yacen.
endurecimiento consecuente del músculo y la inmoviliza-
ción de la articulación. De esa manera, el antagonista se Insuficiencia activa. Durante el movimiento articular, las
desempeña como un estabilizador (véase más adelante). tensiones pasivas en los músculos biarticulares se modifican
Los fisiculturistas muestran sus bíceps al contraer de mane- en mucho mayor grado que lo que ocurre en los músculos
ra simultánea sus tríceps. monoarticulares. Durante ciertos movimientos articulares,
los músculos biarticulares quedan en extremo holgados, por
Un músculo sinergista se contrae al mismo tiempo que el lo que no pueden generar tensión activa (insuficiencia acti-
agonista. La acción del sinergista puede ser casi idéntica al del va). Un ejemplo de insuficiencia activa se observa en los fle-
agonista, antagonizar de manera parcial al agonista o no realizar xores de los dedos, que no pueden empuñar la mano mien-
alguna de estas dos acciones. En concordancia, un sinergista tras la muñeca se encuentra en flexión. Empuñar la mano
con fuerza sólo es posible cuando la muñeca se encuentra
en posición neutral.
Insuficiencia pasiva. Al realizar ciertos movimientos, los
músculos vía articulares se estiran en exceso, lo que restrin-
ge el rango de movimiento de la articulación (insuficiencia
pasiva). Un ejemplo de insuficiencia pasiva se observa en el
gastrocnemio, que limita la dorsiflexión del pie cuando la
rodilla se encuentra en extensión. Es posible lograr un grado
de dorsiflexión mayor cuando la rodilla se encuentra en fle-
xión, por efecto del cambio de tensión en el gastrocnemio.
96 III Fisiología del músculo
Insuficiencia
activa
Insuficiencia
pasiva
Posición neutral Rodilla en flexión, Cadera en extensión,
con flexión plantar con flexión de la rodilla
Figura 17-3. Acción de un músculo biarticular. La insuficiencia activa del músculo gastrocnemio se debe a la holgura excesiva que adquiere cuan-
do se flexiona la rodilla al mismo tiempo que se mantiene la flexión plantar. La insuficiencia pasiva del músculo recto femoral se desencadena por
su estiramiento excesivo mientras se flexiona la rodilla con la cadera en extensión.
Tanto la insuficiencia activa como pasiva pueden ocurrir permanece sin cambios. Tan sólo modifica la proporción de
al mismo tiempo en un par de antagonistas. Un ejemplo fuerza que se transmite hacia la carga y la excursión de ésta. En
apropiado es el movimiento combinado de extensión de la los tres tipos de palanca lo que se gana en excursión se pierde
cadera y flexión de la rodilla (figura 17-3). Este movimien- en fuerza, y lo que se gana en fuerza se pierde en excursión. Las
to genera insuficiencia activa de los isquiotibiales e insufi- palancas de clase II siempre generan ganancia de fuerza (ven-
ciencia activa del recto femoral. Por el contrario, la flexión taja mecánica alta), en tanto las palancas de clase III siempre
de la cadera simultánea a la extensión de la rodilla desenca- producen ganancia de excursión (índice de velocidad bajo).
dena insuficiencia pasiva de los isquiotibiales e insuficiencia
activa del recto femoral. Palanca de clase I. Entre los ejemplos de palanca de clase I
se encuentra la articulación atlantooccipital, donde el peso de
Sistema de palancas esqueléticas la cabeza se equilibra por efecto de la fuerza del músculo ten-
sor del cuello. Si la cabeza se inclina hacia delante durante el
Una articulación corresponde al punto de apoyo (P) de un sis- sueño, los extensores del cuello la llevan a la extensión cuando
tema de palancas (figura 17-4), en el cual el componente de la persona despierta (figura 17-5A). Por el contrario, al encon-
oscilación de la acción muscular provee la fuerza (F) para des- trarse en extensión completa el centro de gravedad de la cabe-
plazar la carga externa (C). La mayor parte de las palancas cor- za queda por detrás del eje, de tal manera que los músculos fle-
porales son de clase III. Magnifican el componente de oscila- xores actúan para llevarla hacia delante. Este mismo sistema de
ción. El sistema de palancas esqueléticas aplica la fuerza del palancas se pone en acción para equilibrar el tronco a la altura
músculo sobre la carga. La palanca no magnifica la fuerza, que de la cadera mientras la persona está de pie.
Palanca de clase I P F Palanca de clase II. Existe un número menor de ejemplos © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
C C Movimiento de palancas de clase II en nuestro organismo. Las fibras anterio-
res del músculo masetero suelen pasar por delante del último
Palanca de clase II F Movimiento molar. Por tanto, al tiempo que la mandíbula se eleva, el ali-
F mento que se tritura entre estas piezas dentales reposa en un
P sitio más cercano al eje de la articulación temporomandibular
Palanca de clase III C Movimiento que la porción anterior del músculo. Las palancas de clase II
tienen una ventaja de fuerza que les permite sostener o despla-
P zar pesos mayores utilizando una fuerza menor (figura 17-5B).
Figura 17-4. Tres clases de palancas. P es el punto de apoyo (punto Palanca de clase III. La mayor parte de los sistemas de
pivote), C es la carga y F es la fuerza aplicada. palanca en el organismo corresponden a esta clase, en que la
articulación se encuentra más cercana a la inserción muscular
que a la carga. La contracción del músculo braquial, un flexor
del codo, produce movimiento en el punto de apoyo de la arti-
culación del codo, lo que genera la flexión del mismo y permi-
te elevar el objeto que sostiene la mano y también el peso del
antebrazo. Las palancas de clase III tienen la ventaja de una
velocidad y excursión mayores. Son idóneas para la mayor
parte de los músculos que se contraen con gran fuerza, pero
tienen excursión discreta (figura 17-5C).
A pesar de esto, los sistemas de palancas pueden anali-
zarse a partir de varias perspectivas, lo que depende de los
puntos de referencia que se elijan y el eje en torno al cual
ocurra el movimiento. Por ejemplo, durante la flexión
plantar del pie contra la resistencia por efecto de la con-
tracción del tríceps sural, todo el pie actúa como una
Peso 17 Mecánicas musculares 97
C F (gastro-
(peso cnemio)
del cráneo)
P F C (peso de la pierna)
(articul- (extensores
del cuello) P (articulación
ación metatarsofalángica)
atlanto-
occipital) F (gastro-
cnemio)
F (masetero P (articulación
y temporal) del tobillo)
C (empuje
del resorte)
P (articulación
temporomandibular)
C (bolo alimentario)
F C Figura 17-6. A) Flexión plantar contra resistencia, que puede inter-
(contracción (peso pretarse como una palanca de clase I. B) Flexión plantar para elevar el
del bíceps) externo) tobillo, que puede considerarse como una palanca de clase II.
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. P (articulación del codo) culación del tobillo. Éste constituye un sistema de palan-
ca de clase II (figura 17-6B).
Figura 17-5. Figura 17-5. Ejemplos de palancas en el sistema mús-
culo esquelético. A) Palanca de clase I. B) Palanca de clase II. C) Resumen
Palanca de clase III. P, C y F se explican en la figura 17-4.
• El estudio del músculo esquelético in vitro siempre
palanca de clase I si la articulación del tobillo se conside-
ra el eje (figura 17-6A). Sin embargo, si el pie descansa implica cierta combinación de contracción isométrica
sobre el piso mientras el sujeto se encuentra sentado con (sin acortamiento, pero con desarrollo de tensión) e iso-
un peso colocado sobre las rodillas en flexión, puede tónica (en que ocurre acortamiento).
observarse que la contracción de los músculos causa rota-
ción en torno a las articulaciones metatarsofalángicas, y • Dos o más músculos que se insertan en los huesos en
eleva la carga (peso de la pierna) que actúa sobre la arti-
torno a una articulación pueden actuar como agonistas,
antagonistas o sinergistas al generar movimiento en esa
articulación.
Aplicación del conocimiento
17-1. Después de la inducción de la anestesia, se observó
que el Sr. Wright desarrolló “rigidez muscular”, con “espas-
ticidad muscular y articular”, ¿qué tipo de contracción mus-
cular se presenta en ese momento? ¿Por qué sus articulacio-
nes presentan “rigidez”?
18 Músculo liso
Existen varias diferencias entre el músculo liso y esque- A
lético. Las diferencias estructurales se analizan en el
capítulo 13 y se enlistan en forma breve en el cuadro 18- Ca2+ Ca2+ Ca2+
1. Las características funcionales de los músculos lisos se
estudian en este capítulo. SmRoEotlhisEoR Ca2+ [Ca2+]i
(reserv( Casa2d+estCoar2e+s) ) >10 -6mmool/lL/l
En comparación con los músculos esqueléticos, los
músculos lisos tienen una contracción y relajación de ini- B Ca2+ CM
cio tardío: la contracción comienza ~200 mseg después UnCióanlamlaodcaulmlinodbuilnindaing
de que una espiga alcanza su pico máximo y termina 500
mseg después de que concluye la excitación. Los múscu- C
los lisos tienen requerimientos menores de energía para Ca2+ CM
la contracción y pueden mantener una tensión alta sin
contraerse en forma activa (enlazamiento). Los músculos MLKC
lisos presentan un porcentaje más alto de acortamiento.
Una fibra de músculo liso puede contraerse (acortarse) D P
hasta casi 30% de su longitud inicial. Por último, los mús- ATP
culos lisos tienen capacidad para reajustar su longitud en
reposo, es decir, la longitud a la cual generan la tensión ADP
activa máxima (plasticidad).
PhospFhoosfroyrlailtaicoinón
Mecanismo de contracción del músculo liso of mydoesilna miosina
El ciclo de puenteo cruzado en los músculos liso y esquelé-
tico es idéntico, y cada ciclo de puenteo de una cabeza de E
miosina genera grados de acortamiento (1 nm) y tensión P
idénticos. Sin embargo, la regulación de la contracción del
músculo liso es distinta (figura 18-1). El músculo liso care-
ce de tropomiosina o troponina. Una de las cadenas ligeras
del filamento de miosina que se ubica en la región de la
cabeza, y se denomina cadena reguladora de la miosina,
desempeña la función de la tropomiosina. De manera seme-
jante, una proteína de unión al calcio que se llama calmodu-
lina lleva acabo el papel de la troponina.
Fosforilación de los puentes cruzados de miosina.
Cuando el Ca2+ sarcoplásmico se incrementa (figura 18-
1A), este ion se une a la calmodulina (figura 18-1B). El
complejo Ca2+-calmodulina activa a la enzima cinasa de la
cadena ligera de la miosina (MLCK, por sus siglas en
inglés), que a su vez fosforila la cadena reguladora de la
miosina (figuras 18-1C y 18-1D). La fosforilación de la
cadena reguladora (que muchas veces se llama fosforilación
del puente cruzado) permite la interacción entre actina y
miosina, de manera que inicia el ciclo de puenteo cruzado
(figura 18-1E). El ciclo se detiene cuando otra enzima, que
Cuadro 18-1. Diferencias estructurales entre las fibras DFeilsalmizaenmtisesnlitdoede los filamentos © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
musculares esqueléticas y lisas
Figura 18-1. Control del ciclo de puenteo cruzado en el músculo liso.
Fibra de músculo Fibra de músculo liso ADP, bifosfato de adenosina; ATP, trifosfato de adenosina; CM, calmodu-
esquelético lina; MLCK, cinasa de la cadena ligera de la miosina; RE, retículo endo-
Largas, cilíndricas y con Pequeñas, en forma de huso y con plásmico.
núcleos múltiples un solo núcleo
Túbulos T bien Caveolas, que son túbulos T se denomina fosfatasa de la miosina, desfosforila la cadena
desarrollados rudimentarios reguladora.
Discos Z Corpúsculos densos análogos a los
discos Z Variabilidad de la velocidad promedio de ciclado. El
Filamentos de actina y Filamentos de actina mucho más ciclo de puenteo cruzado se presenta sólo cuando se fosfo-
miosina en número casi numerosos que los de miosina rila el puente cruzado de miosina. La desfosforilación impi-
idéntico
Filamentos de actina en Filamentos de actina que irradian a
paralelo partir de los corpúsculos densos
98
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. de la unión y separación de los puentes cruzados. En una célu- 18 Músculo liso 99
la del músculo liso algunos puentes cruzados pueden estar
ciclando, en tanto otros se detienen en cualquier momento, lo tiples sólo reciben estimulación a través de los nervios, de
que depende de si el puente cruzado se encuentra o no fosfo- manera bastante similar a lo que ocurre con las fibras del
rilado. De ahí que la velocidad promedio de ciclado de todos músculo esquelético. Los músculos lisos de unidad única
los puentes cruzados en una sarcómera puede variar en cual- muestran conducción efáptica, es decir, la excitación se
quier momento entre cero (cuando ninguno de los puentes disemina de una célula a otra a través de uniones en brecha,
está fosforilado) y la velocidad máxima (cuando todos los lo que desencadena la contracción de todas las fibras de una
puentes cruzados están fosforilados). misma unidad. Los músculos lisos de unidad única se exci-
tan por varios medios, que incluyen: 1) excitación espontá-
Mecanismo de enlazamiento. Cuando la velocidad de cicla- nea mediante marcapasos, 2) excitación efáptica derivada
do es alta, es mayor el trabajo que se realiza. La velocidad de de células adyacentes, 3) estimulación mediada por nervios
acortamiento y la fuerza contráctil se incrementa. Cuando la autonómicos y neurotransmisores, 4) estimulación por hor-
velocidad de ciclado promedio es baja, el trabajo se limita. La monas, 5) estimulación mediante estiramiento, y 6) estimu-
velocidad de acortamiento es baja, y también la tensión que se lación por temperatura baja.
genera. Sin embargo, la resistencia a la tensión pasiva del mús-
culo se intensifica. Esto se debe a que cuando la velocidad de Algunas hormonas y neurotransmisores inhiben la contrac-
ciclado se reduce un número cada vez mayor de cabezas de ción del músculo liso. Para que la inhibición se presente, el
miosina permanecen enlazadas al filamento de actina. músculo ya debe encontrarse en contracción en respuesta a
algún otro estímulo excitatorio. Por ejemplo, un músculo liso
Cuando la velocidad del ciclo de puenteo cruzado se acer- que se excita por mediación de un marcapasos se inhibe ante
ca a cero, el consumo de energía es mínimo y el músculo entra la actividad de un nervio que libera un neurotransmisor inhibi-
en un estado análogo al de la contracción remanente de un torio. Los músculos lisos que permanecen contraídos la mayor
músculo esquelético fatigado: un músculo en estas condiciones parte del tiempo y sólo se relajan en respuesta a estímulos inhi-
no puede producir tensión activa, pero es capaz de ejercer una bitorios se llaman músculos lisos tónicos. Algunos ejemplos de
resistencia pasiva efectiva al estiramiento. Esto conviene al músculos lisos tónicos son los músculos lisos de los esfínteres
músculo liso debido a que en la mayor parte de los casos debe gastrointestinal y urogenital. Los músculos lisos que se ubican
resistir el estiramiento más que desplazar una carga en forma en las paredes de los vasos sanguíneos y vías aéreas también
activa. Los músculos lisos se encuentran en su mayoría en las persisten en contracción parcial. Por otra parte, los músculos
paredes de las vísceras huecas que deben resistir un estiramien- que constituyen las paredes de las vías gastrointestinales y uro-
to excesivo, como las paredes arteriales. Es raro que se requie- genitales permanecen en su mayoría relajados y sólo se contra-
ra músculo liso para desplazar una carga pesada. en en respuesta a estímulos excitatorios. Éstos se denominan
músculos lisos fásicos.
Plasticidad. El músculo liso desafía la relación longitud-ten-
sión, que es válida para los músculos estriados. A diferencia de Modelos generales: comunicación
la fibra del músculo estriado, que puede contraerse hasta cerca
de 60% de su longitud inicial, una fibra de músculo liso puede El músculo liso responde a la información que llega a él
contraerse hasta casi 30% de esa longitud. De manera similar, a partir de distintas fuentes, que incluyen las transmisio-
cuando se estira por medios pasivos, la tensión pasiva que desa- nes de célula a célula, los agentes humorales circulantes
rrolla disminuye de manera gradual hasta alcanzar el nivel pre- y la transmisión nerviosa.
vio al estiramiento. En otras palabras, ya sea que se contraiga en
forma activa o se estire por medios pasivos, la fibra de múscu- Mecanismos de acoplamiento excitación-contracción
lo liso tiende a comportarse como si siempre tuviera su longi- Ante tantos tipos de estímulos capaces de excitar al múscu-
tud en reposo. Este fenómeno se denomina plasticidad y es lo liso, no debe sorprender que el acoplamiento excitación-
posible gracias a un proceso en el cual los filamentos gruesos se contracción sea un fenómeno variable. Existen por lo menos
disuelven y reorganizan, de tal manera que cuando la longitud tres vías distintas por las cuales la excitación del músculo
de la fibra es mayor son más cortos pero más numerosos y se liso puede acoplarse a su contracción, y dos fuentes a partir
disponen en serie. Por el contrario, cuando la longitud es menor de las cuales es posible movilizar al Ca2+: extracelular e
los filamentos gruesos son más largos y se distribuyen en para- intracelular (figura 18-3).
lelo (figura 18-2).
En el acoplamiento electromecánico, el músculo liso se
Excitación e inhibición del músculo liso excita a partir de una despolarización del sarcolema. Cuando la
Con base en la forma en que se estimulan o inhiben los membrana se despolariza, los canales de Ca2+ controlados por
músculos lisos, los miocitos lisos se clasifican como unida- voltaje que se hallan en el sarcolema se abren y el Ca2+ se des-
des únicas o múltiples. Los músculos lisos de unidades múl- plaza hacia el interior del sarcoplasma desde el líquido extrace-
lular. Este Ca2+ estimula la liberación de más Ca2+ ubicado en
A Filamentos cortos en serie el retículo sarcoplásmico (RS). A esto se le llama liberación de
Ca2+ inducida por Ca2+ (LCIC). No siempre se requiere un
B Filamentos largos en paralelo potencial de acción (PA) completo para lograr el acoplamien-
to electromecánico. En una fibra de músculo liso de unidades
Figura 18-2. Cuarenta y ocho puentes cruzados dispuestos en serie A) múltiples, incluso las despolarizaciones electrotónicas subum-
y en paralelo B). brales pueden incrementar la concentración sarcoplásmica de
Ca2+ en grado suficiente para desencadenar el acoplamiento
excitación-contracción.
La caída de la temperatura también excita a los múscu-
los lisos. Lo hace al inhibir a la bomba Na+ − K+, con lo que
se despolariza el sarcolema. Esto es posible debido a que, a
diferencia de los músculos estriados, en el músculo liso la
bomba Na+ − K+ hace una contribución sustancial directa al
potencial de membrana.
En el acoplamiento farmacomecánico, el músculo se
excita por la acción de agentes químicos en ausencia de una
100 III Fisiología del músculo
Secundario activo Activo Figura 18-3. Acoplamiento excitación-contracción en el mús-
culo liso. Obsérvese que el calcio ingresa al sarcoplasma a par-
Despolarización Liberación de Ca2+ inducida por Cda 2+ tir del espacio extracelular (más importante) mediante varios
mecanismos distintos, y a partir del retículo sarcoplásmico
(menos importante debido a que esta estructura tiene poco desa-
rrollo en el músculo liso). ATP, trifosfato de adenosina; G, proteí-
na G; IP3, inositol-1,4,5-trifosfato; PIP2, fosfatidilinositol-4,5-bis-
fosfato; PL-C, fosfolipasa C; RYR, receptor de la rianodina; RS,
retículo sarcoplásmico.
RSSR RSRS
Unión del ligando Unión de ligandos Estiramiento
a receptores a canales
de membrana de receptores
despolarización de la membrana. Existen dos mecanismos grado de contracción. Sin embargo, los PA son esenciales © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
para el acoplamiento farmacomecánico: 1) los neurotrans- para que el músculo liso de unidad única se contraiga debi-
misores y hormonas se unen a los receptores de la membra- do a que sólo un PA puede excitar a varias fibras muscula-
na para activar los mecanismos hormonales del grupo II res lisas mediante conducción efáptica. Una despolarización
(véase capítulo 75), con el objetivo de que se libere Ca2+ a subumbral desaparece después de viajar una distancia corta.
partir del RS. 2) Los neurotransmisores y hormonas se unen En el músculo liso de unidad única la excitación necesita
en forma directa a los canales de Ca2+ controlados por diseminarse de célula a célula. No resulta extraño que las
ligandos sobre el sarcolema y los abren, con lo que permi- despolarizaciones subumbrales no tengan algún papel en la
ten el ingreso de Ca2+ extracelular. contracción del músculo liso de unidad única.
En el acoplamiento mecanomecánico los músculos lisos El PA en los músculos lisos de unidad única (figura 18-
se excitan por estiramiento, lo que abre los canales de Ca2+ 4) son de tres tipos: 1) potenciales en espiga, similares a los
sensibles al estiramiento ubicados en el sarcolema y permi- PA de la fibra del músculo esquelético, 2) PA con mesetas,
ten el ingreso de Ca2+ extracelular. que son similares a los PA cardiacos, y 3) espigas en los
potenciales de marcapasos oscilatorios, que se observan sólo
Modelos generales: flujo en los músculos lisos.
El ingreso (flujo) de Ca2+ hacia el sarcoplasma, ya sea a Existe una oscilación lenta y rítmica del PRM entre -55
partir del RS o del espacio extracelular, deriva del gra- y -35 mV. Los potenciales en espiga se desencadenan, de
diente de concentración de ese ion. manera aislada o en brotes, sólo en el punto de amplitud
máxima de las oscilaciones, cuando el potencial alcanza el
Potencial en reposo de la membrana nivel de disparo. Los potenciales de marcapasos en sí mis-
A diferencia del músculo esquelético, el potencial en reposo mos no se relacionan con contracciones. Las contracciones
de la membrana (PRM) en la célula del músculo liso es se presentan sólo después de las espigas.
menor, y se aproxima a -50 mV. En los músculos lisos de uni-
dad única el PRM suele ser inestable, y oscila entre -55 y -35 Efecto de los neurotransmisores autonómicos
mV. Estas oscilaciones se llaman potenciales de marcapasos. Los músculos lisos se encuentran inervados sólo por nervios
Se generan por efecto de cambios rítmicos ya sea en la per- autonómicos. Los potenciales que se generan en el músculo
meabilidad de los canales de Ca2+ o la actividad de la bomba liso una vez que recibe estimulación a través de los nervios
Na+ − K+. En el músculo esquelético, la electrogenicidad de autonómicos se denominan potenciales de unión. Pueden
la bomba Na+ − K+ hace una contribución directa muy dis- ser potenciales de unión excitatorios (PUE) o potenciales
creta al PRM. En el músculo liso, la bomba Na+ − K+ hace de unión inhibitorios (PUI), lo que depende de si el neuro-
una contribución más importante (-20 mV) al PRM. transmisor que se secreta en la unión despolariza o hiperpo-
lariza la membrana del músculo liso.
Potenciales de acción
En el músculo liso de unidades múltiples incluso una des- Acetilcolina. La ACh se une a los receptores de ACh
polarización subumbral sin un PA se relaciona con cierto controlados por ligando que se ubican en el músculo liso, y
despolariza su membrana. Los receptores de ACh que con-
tienen los músculos lisos son de tipo muscarínico. En los
músculos lisos de unidad múltiple, la despolarización desen-
cadena PA. En los músculos lisos de unidad única con PA
Milivoltios 18 Músculo liso 101
Milisegundos menta la frecuencia de espigas. Por el contrario, la inhibición
deriva de la hiperpolarización del músculo, y la frecuencia de
espigas disminuye.
En ocasiones, tanto el estrógeno como la progesterona
rompen esta regla general, quizá debido a que afectan tanto
al acoplamiento electromecánico como al farmacomecáni-
co. Por ejemplo, pueden estimular las contracciones
mediante acoplamiento farmacomecánico, al tiempo que
inhiben las descargas en espiga.
Milivoltios Resumen
Milivoltios Milisegundos • El mecanismo contráctil del músculo liso es el mismo
Milisegundos que el del músculo esquelético.
Figura 18-4. Potenciales de acción (línea verde) y contracciones que • El Ca2+ intracelular interactúa con distintas proteínas de
generan (línea ocre) en los músculos lisos. A) Potencial en espiga único que
desencadena una sola contracción muscular. B) Potencial de acción con control; el músculo liso no cuenta con troponina o tro-
meseta. Se relaciona con una contracción prolongada. C) Potencial de mar- pomiosina, pero recurre a la calmodulina y la cinasa de
capasos con espigas sobrepuestas. la cadena ligera de la miosina para activar la ATPasa de la
miosina.
espontáneos, la despolarización genera un incremento de la
frecuencia de los PA. Los PA pierden amplitud y se vuelven • El músculo liso de unidades múltiples y el de unidad única
más anchos. Las contracciones se hacen más fuertes y fre-
cuentes. se estimulan, y se inhiben por mecanismos distintos.
El efecto de las catecolaminas sobre el músculo liso • La estimulación eléctrica del músculo liso puede generar
depende del tipo de receptor que estimulan. Los receptores
adrenérgicos son de dos tipos: α y β. En general, los fenómenos eléctricos diversos en la membrana (PA, des-
receptores adrenérgicos β son inhibitorios, y generan relaja- polarizaciones lentas o ambos).
ción, en tanto los receptores adrenérgicos α pueden ser
excitatorios o inhibitorios. Los receptores adrenérgicos • El músculo liso recibe inervación del sistema nervioso
inhibitorios α y β tienen distribución amplia en los múscu-
los lisos gastrointestinales. Los receptores adrenérgicos α autónomo, que puede estimular o inhibir su contracción.
excitatorios se distribuyen sobretodo en los músculos lisos
vasculares y urogenitales, y en los esfínteres gastrointestina- Aplicación del conocimiento
les. Generan despolarización de la membrana al incremen-
tar la permeabilidad al Na+. Los receptores adrenérgicos α 18-1. Si el dantroleno bloquea la liberación de Ca2+ en el
inhibitorios inducen relajación, en especial por efecto de la músculo liso (y no está definido si esto ocurre), ¿cómo se
hiperpolarización de la membrana que desencadena el manifestaría ese fenómeno en la evolución del Sr. Wright
incremento de la permeabilidad al K+. La inhibición es más dentro del quirófano? ¿Qué es lo que esperaría observar
rápida y menos duradera. Los receptores adrenérgicos β que, de hecho, no parece estar presente?
inhibitorios inducen relajación, en especial al suprimir la
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. actividad espontánea del marcapasos, con o sin hiperpolari-
zación de la membrana. Las espigas características no se
afectan en gran medida.
Efectos de las hormonas ováricas
Los efectos de las hormonas ováricas sobre el músculo liso
uterino son complejos como consecuencia del tipo de acopla-
miento excitación-contracción, las interacciones hormonales y
las diferencias entre los músculos lisos uterinos circulares y
longitudinales. En general, los estrógenos estimulan y la pro-
gesterona relaja los músculos lisos uterinos. La estimulación
suele presentarse cuando el músculo se despolariza, y se incre-
19 Músculo cardiaco
Las fibras del músculo cardiaco son de dos tipos: no auto- Potencial de acción cardiaco mV
máticas y automáticas. Las fibras no automáticas de las aurí-
culas y ventrículos generan la fuerza contráctil. Las fibras A © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
automáticas se excitan de manera espontánea y constituyen
el sistema de conducción del corazón. Contribuyen en poca Contracción cardiaca
medida a la generación de fuerza, puesto que cuentan con
menos miofibrillas y mitocondrias, y tienen un retículo sar- B
coplásmico poco desarrollado.
Corriente de Ca2+
El músculo cardiaco tiene similitudes funcionales tanto
con el músculo liso como el esquelético. El músculo cardia- C Corriente
co se asemeja al músculo liso visceral en el sentido de que de K+
muestra automaticidad y conducción efáptica, y en que las
hormonas modifican su contractilidad. El músculo cardiaco Corriente de Ca2+ tipo L
se asemeja al músculo esquelético pues contiene sarcóme-
ras regulares delimitadas por discos Z y muestra una rela- D Corriente
ción longitud-tensión similar; además, el complejo troponi-
na-tropomiosina regula su contracción. despolarizante
de entrada
Potenciales de acción cardiacos
Corriente
Los potenciales de acción (PA) cardiacos son más parecidos “extraña”
a los del músculo liso que a los de las neuronas y el múscu-
lo esquelético. Los PA de las fibras cardiacas automáticas Corriente de Na+
presentan espigas únicas en los puntos en que el potencial
de membrana oscilatorio alcanza su amplitud máxima. Los E Corriente
PA de las fibras cardiacas no automáticas tienen una mese-
ta característica. Esta meseta prolongada incrementa la rectificada
duración del PA cardiaco. Corriente transitoria tardía
de salida
Potencial de acción en las fibras cardiacas
Corriente
no automáticas rectificada anómala
El PA en la fibra cardiaca no automática muestra una mese-
ta característica. En total, tiene cinco fases (figura 19-1). El Tiempo (mseg)
periodo refractario absoluto del PA cardiaco abarca las fases
0, 1 y 2; en la fase 3 el músculo cardiaco se encuentra en un Figura 19-1. A) Potencial de acción cardiaco y B) contracción cardiaca
periodo refractario relativo. El PA cardiaco es refractario en resultante. También se muestran las corrientes de C) calcio (Ca2+), D)
su mayor parte. sodio (Na+) y E) potasio (K+) que se relacionan con el PA.
La fase 0 es una de despolarización, que se desencadena La fase 3 es la fase de repolarización completa. Ocurre a
por la apertura de los canales de Na+, que tiene como con- consecuencia de dos corrientes de K+ de salida, a través de
secuencia una corriente despolarizante rápida de entrada. dos distintos tipos de canales: 1) la corriente de salida recti-
ficada tardía de K+ se presenta a través de canales controla-
La fase 1 es la repolarización parcial que ocurre por efec- dos por voltaje, que se activan con lentitud. 2) La corriente
to de la inactivación del canal de Na+ y el incremento tran- de K+ activada por Ca2+ fluye a través de canales de K+ que
sitorio de la permeabilidad al K+ (la corriente transitoria de se activan por efecto de la concentración alta de Ca2+ en el
salida de K+). sarcoplasma.
La fase 2 corresponde a la meseta durante la cual la La fase 4 es la fase de reposo, con un potencial cercano a
membrana se repolariza de manera muy lenta, o no lo hace. -90 mV. Se mantiene por efecto de una corriente en reposo
Se debe a 1) la apertura de los canales de Ca2+ de tipo L (L
por larga duración) del sarcolema que permite el ingreso de
una corriente lenta despolarizante, y 2) el cierre de un
grupo específico de canales de K+ que se denominan cana-
les rectificadores de entrada de K+.
Los canales de K+ se abren cuando la membrana se des-
polariza. En los músculos cardiacos algunos canales de K+
(los canales rectificadores de entrada de K+) hacen justo lo
opuesto; esto quiere decir que permanecen abiertos cuando
la membrana se polariza y se cierran al tiempo de la despo-
larización. De ahí que en tanto persiste el potencial en
reposo de la membrana (PRM) hacen una contribución sus-
tancial a la corriente total de K+. Por el contrario, se cierran
durante la despolarización sostenida de la fase de meseta. Si
permanecieran abiertos durante la despolarización saldrían
grandes cantidades de K+ de la célula durante la fase de
meseta, pérdida que sería difícil de recuperar.
102
mVde K+, a la cual contribuye en mayor medida la corriente 19 Músculo cardiaco 103
Permeabilidadrectificadora de entrada de K+, que ya se mencionó.
Potencial de acción en las fibras cardiacas Base iónica del potencial de marcapasos. Los cambios
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. automáticas de la permeabilidad a los tres iones, es decir, Na+, K+ y
Fases del potencial de acción. El PA de una fibra cardiaca Ca2+ (figura 19-2B), explican la despolarización diastóli-
automática muestra diferencias importantes respecto de ca lenta. 1) la “extraña” corriente de Na+ ocurre a través
una fibra no automática (figura 19-2A). 1) El PRM es de una población de canales “extraños” de Na+, que se
menos negativo (-70 mV) que en las fibras cardiacas no abren cuando la membrana se hiperpolariza hasta reba-
automáticas (-90 mV). 2) La fase 0 es menos inclinada, y su sar -50 mV (contrario al cierre que de ordinario ocurre
pico máximo es menos agudo (más redondeado) que el de en los canales de Na+ regulares). El flujo de entrada de
la fase 0 en las fibras no automáticas. Esto se debe a que la Na+ que resulta despolariza la membrana hacia el nivel
despolarización en la fase 0 se produce por un incremento umbral. 2) La corriente rectificadora de salida de K+
de la permeabilidad al Ca2+. Esto difiere de la fase 0 en las (tardía) depende de canales que se abren con la despola-
células no automáticas, que se genera por un aumento de la rización, y se cierran al tiempo que la membrana se repo-
permeabilidad al Na+. 3) En ausencia de la meseta (fase 2), lariza (justo como los canales ordinarios). Sin embargo, la
las fases 1 y 3 se entremezclan para constituir una sola fase apertura y cierre de los canales es un tanto lenta o tardía;
de repolarización, que se denomina fase 3. 4) La fase 4 del por tanto, existe un retraso de fase discreto entre los
PA muestra un desplazamiento lento hacia el potencial cambios del potencial de membrana y los de permeabili-
umbral, que persiste hasta que se desencadena la fase 0. dad al K+. El resultado es que cuando la membrana se
Esta fase 4 característica también se denomina potencial de despolariza por completo, la permeabilidad al K+ va en
marcapasos o despolarización diastólica. aumento. Por el contrario, cuando la membrana se
encuentra del todo repolarizada, la permeabilidad al K+
A sigue en decremento. Esta disminución tardía de la
corriente de salida de K+ tras una repolarización comple-
Umbral ta contribuye a la despolarización diastólica subsecuente.
PRM 3) Una corriente de entrada de Ca2+ contribuye a la des-
polarización de la fase 4.
B
Efectos autonómicos. La adrenalina estimula los
mseg receptores β de las células del nodo sinoauricular (SA), con
lo que incrementa la velocidad de la despolarización de fase
C 4 y reduce el umbral de disparo. Esto, por supuesto, genera
un incremento de la frecuencia cardiaca.
La ACh estimula los receptores muscarínicos de las célu-
las del nodo SA, lo que hiperpolariza las células del marca-
pasos, reduce la pendiente de la despolarización de la fase 4
y, por último, hace que el umbral de disparo se vuelva más
positivo (figura 19-2C). Todos estos cambios definen una
frecuencia cardiaca menor.
Corrientes anormales de potasio
Ciertos tipos de canales de K+ adquieren importancia en
los trastornos cardiacos (cuadro 19-1). El ácido araqui-
dónico y otros ácidos grasos que se liberan a partir de las
células cardiacas isquémicas activan los canales de K+
activados por ácido araquidónico, con lo que acortan la
duración del PA cardiaco y, con ello, la duración de la sís-
tole cardiaca. El efecto es más pronunciado en el pH
ácido que con frecuencia existe en la isquemia.
Además, existen canales de K+ activados por Na+, que
se activan cuando el corazón se sobrecarga con iones de
Na+ después de la administración de digital. Así, el inter-
valo QT del ECG se acorta en un paciente que recibe
digital.
Contracción cardiaca
mV Acoplamiento excitación-contracción
mseg Al igual que en el músculo liso, la concentración sarcoplás-
mica de Ca2+ en el músculo cardiaco se mantiene baja por
Figura 19-2. A) Potencial de marcapasos cardiaco y B) cambios de per- efecto de dos variantes de transporte de Ca2+ a través de la
meabilidad relacionados con Ca2+ (arriba), Na+ (centro) y K+ (abajo). C)
Efecto de la ACh sobre el marcapasos cardiaco. PRM, potencial en repo- membrana del miocito. Una corresponde a un transporte
so de la membrana. activo primario en el que ocurre antiporte Ca2+-2H+, que
depende de la actividad de Ca2+-ATPasa para hidrolizar
ATP. La otra es un transporte activo secundario en el cual
un antiporte pasivo Ca2+-3Na+ se acopla a un antiporte
activo Na+ − K+ (figura 19-3).
El pulso sarcoplásmico de Ca2+ se genera de manera
predominante por la movilización de Ca2+ intracelular a
partir del retículo sarcoplásmico cuando los canales de
104 III Fisiología del músculo
Cuadro 19-1. Corrientes normales y anormales de K+ en Ciclo de puenteo cruzado y deslizamiento de los
el corazón, que cuentan con importancia clínica
filamentos
Corrientes normales Papel El ciclo de puenteo cruzado en el músculo liso no difiere
de K+ del propio de los músculos esquelético o liso. Sin embargo,
Corriente transitoria de Tiene duración breve e inicia de su regulación comparte características de ambos. Al igual
salida de K+ inmediato después de la que en el músculo esquelético, su inicio y terminación están
despolarización; contribuye a la bajo el control del complejo troponina-tropomiosina. Al
Corriente rectificadora repolarización temprana igual que en el músculo liso, la contractilidad del músculo
anómala (de entrada) Responsable del potencial en reposo; cardiaco es sensible a la fosforilación.
de K+ se detiene con la repolarización; así,
se opone a la despolarización y Modulación de la contractilidad del músculo
Corriente rectificada prolonga la meseta
tardía (de salida) de K+ Inicia al final de la meseta; cardiaco
Fosforilación. Existen por lo menos tres componentes
Corriente de K+ activada desencadena la repolarización del acoplamiento excitación-contracción que son suscep-
por Ca2+ Se activa ante el incremento de la tibles a la fosforilación (figura 19-3). 1) La fosforilación
concentración sarcoplásmica de de canales de Ca2+ en el sarcoplasma hace que perma-
Corriente de K+ activada Ca2+ que se genera al inicio de la nezcan abiertos más tiempo. Es así como la concentra-
por ACh contracción; acelera la repolarización ción sarcoplásmica de Ca2+ se incrementa, y genera una
y con ello acorta el potencial de contracción más rápida e intensa. 2) La fosforilación de
acción la troponina I inhibe la unión de Ca2+ a la troponina C,
Se activa en respuesta a la con lo que facilita la relajación. 3) El fosfolambán es una
estimulación vagal; hiperpolariza a la proteína reguladora que sólo existe en el músculo cardia-
célula en reposo, con lo que reduce co. Controla la actividad de la bomba de Ca2+ en el sar-
la velocidad de disparo del nodo coplasma. Cuando se fosforila, el fosfolambán estimula la
sinoauricular y acorta el potencial de bomba de Ca2+ en los túbulos L y reduce la concentra-
acción en las aurículas ción sarcoplásmica de este ion, con lo que acelera la rela-
jación. El efecto general de la activación del sistema de
Corrientes anormales Papel fosforilación intracelular es el incremento de la fuerza
de K+ contráctil (efecto inotrópico positivo) y de la velocidad
Corriente de K+ activada Se activa ante las concentraciones de contracción (efecto cronotrópico positivo), así como
por Na+ altas de Na+ en el sarcoplasma; de la velocidad de relajación. Las catecolaminas inducen
acelera la repolarización en el la fosforilación de las proteínas reguladoras intracelulares
Corriente de K+ sensible corazón con sobrecarga de Na+ al unirse a los receptores β1 del sarcolema y activar el
al ATP De ordinario, se inhibe por efecto mecanismo hormonal del grupo IIa.
del ATP; ocurre en el corazón con
Corriente de K+ activada depleción energética Bomba e intercambiador de la membrana. La bomba
por ácido araquidónico Se activa por efecto del ácido Na+ − K+ del sarcolema disminuye el Na+ intracelular. Esto
araquidónico y otros ácidos grasos, favorece la entrada de Na+ extracelular hacia la célula, en
en especial en pH ácido intercambio del flujo de salida de Ca2+. En otras palabras, el
sarcolema bombea Ca2+ hacia fuera mediante un transpor-
la rianodina en las cisternas laterales se abren. Esta te activo secundario (figura 19-3). La inhibición de ese © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
movilización la desencadena una cantidad menor de transporte activo –por efecto de la digital u otros glucósidos
Ca2+ extracelular que ingresa a través del sarcolema cardiacos (un grupo de compuestos con similitud estructu-
cuando la membrana se excita, y se une a los receptores ral que incrementan la contractilidad cardiaca)– aumenta la
de la rianodina. Este proceso se llama liberación de concentración intracelular de Ca2+ y con ello la contractili-
Ca2+ inducida por Ca2+ (LCIC). Si bien las fibras car- dad del miocardio.
diacas cuentan con túbulos T como las células del mús-
culo esquelético, éstos hacen poco más que permitir la Características de la contracción del músculo
entrada de Ca2+ extracelular, al igual que el resto del
sarcolema. El flujo de Ca2+ hacia el interior del miocito cardiaco
cardiaco es esencial para su contracción; las reservas Como consecuencia de la conducción efáptica entre los
intracelulares no son suficientes para mantener la con- miocitos cardiacos, la contracción de este músculo obedece
tracción durante muchos latidos. La contracción inicia a la ley de todo o nada: ya sea el que se contraiga por com-
justo después de la despolarización y persiste hasta ~50 pleto o no se contraiga en absoluto, lo que depende de si el
mseg después de que la repolarización se completa estímulo tiene intensidad umbral o subumbral.
(figura 19-1).
Modelos generales: comunicaciones
Este tipo de comunicación entre célula y célula es una
característica esencial del músculo cardiaco, y contribu-
ye a la contracción coordinada de todo el corazón, de tal
forma que se produce el bombeo de la sangre.
El músculo cardiaco también muestra sumatoria de la
contracción. Cuando un músculo cardiaco silente comienza
a contraerse de manera espontánea (como en el caso de la
generación del ritmo idioventricular), sus primeras contrac-
ciones muestran un aumento progresivo de la intensidad. El
fenómeno se conoce como efecto de escalonamiento positi-
19 Músculo cardiaco 105
Receptor
Adenilciclasa
TT-túubbuluoleT Cinasa de proteínas
dependiente de cAMP
Fosfolambán
RSRS
Activo Secundario activo
Figura 19-3. Acoplamiento excitación-contracción en el músculo cardiaco y modulación de la contractilidad cardiaca. ATP, trifosfato de adenosina;
cAMP, monofosfato cíclico de adenosina; RYR, receptor de la rianodina; RS, retículo sarcoplásmico.
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. vo (figura 19-4) y ocurre por el incremento acumulativo de Si bien las contracciones cardiacas muestran el efecto de
la concentración sarcoplásmica de Ca2+. Un efecto de esca- escalonamiento, nunca se funden entre sí debido a que el
lonamiento positivo similar se observa en los primeros lati- músculo cardiaco no puede estimularse en sucesión rápida
dos que ocurren después de un incremento de la frecuencia debido a su periodo refractario prolongado. Así, a diferencia
cardiaca. Por el contrario, un efecto de escalonamiento del músculo esquelético, el cardiaco no puede tetanizarse.
negativo (reducción progresiva de la fuerza de la contrac-
ción) se observa durante algunos segundos tras la disminu- Resumen
ción de la frecuencia cardiaca.
• El músculo cardiaco comparte ciertas propiedades con el
Efecto de escalonamiento positivo
esquelético (una disposición ordenada de actina y miosi-
Efecto de escalonamiento positivo na, el uso de troponina y tropomiosina como proteínas
de control) y con el músculo liso (automaticidad, acopla-
Incremento de la frecuencia cardiaca miento eléctrico de las células).
Efecto de escalonamiento negativo
• El miocito del ventrículo (que genera fuerza) tiene un
PA que deriva de la interacción de varios canales de
membrana controlados por voltaje.
• El PA del nodo SA y de las células del sistema de conduc-
ción muestra automaticidad (disparo espontáneo); el siste-
ma nervioso autónomo controla su velocidad de disparo.
• A diferencia del músculo esquelético, la contracción del
músculo cardiaco depende del ingreso de Ca2+ desde el
líquido extracelular.
Disminución de la frecuencia cardiaca Aplicación del conocimiento
Figura 19-4. Sumatoria de la contracción cardiaca. Efecto de escalona- 19-1. Si el dantroleno bloquea la liberación de Ca2+ en el
miento positivo que ocurre cuando el corazón silente comienza a latir o músculo cardiaco (y no está definido si esto ocurre), ¿cómo
cuando la frecuencia cardiaca aumenta de súbito. El efecto de escalona- se manifestaría ese fenómeno en la evolución del Sr. Wright
miento negativo se presenta después de una reducción súbita de la fre- dentro del quirófano? ¿Qué es lo que esperaría observar
cuencia cardiaca. que, de hecho, no parece estar presente?
106 III Fisiología del músculo reduce su concentración en el sarcoplasma. La contracción
muscular cesa.
Respuestas para aplicar su conocimiento
En el músculo cardiaco y liso, existe otra fuente de Ca2+
Capítulo 13 independiente del RS, el líquido extracelular. Cuando el
músculo cardiaco y liso reciben estimulación eléctrica, los
1. Cuando se administró succinilcolina al Sr. Wright, pre- canales de Ca2+ dependientes del voltaje en el sarcolema se
sentó parálisis flácida. Cuando se inició la anestesia con abren, y el Ca2+ ingresa a las células siguiendo su gradiente
halotano, desarrolló con rapidez contracturas del músculo de concentración. Así, la concentración de Ca2+ en torno a
esquelético. Contraste estas dos condiciones tan diferentes los puentes cruzados se eleva, por efecto del ion que provie-
de los músculos en función del estado de las sarcómeras. ne del RS (poco desarrollado en el músculo liso) y del exte-
rior de la célula. Por esta razón el dantroleno tiene poco
Cuando el Sr. Wright se encontraba en estado de parálisis efecto en estos dos músculos; no bloquea la entrada de Ca2+
flácida, sus músculos no estaban generando fuerza alguna y extracelular.
las sarcómeras mostraban su longitud en reposo, con poca o
nula sobreposición entre la actina y miosina. Cuando los 2. El Sr. Wright desarrolla hiperpotasemia intensa cuando
músculos presentan contracción máxima (y hay contractu- la respuesta anormal a la preparación para la cirugía alcan-
ras), las sarcómeras son cortas y existe una sobreposición za su punto máximo. ¿Cuál es el mecanismo por el cual se
máxima entre la actina y miosina (se hace posible el núme- incrementa la [K+] plasmática del Sr. Wright?
ro máximo de puentes cruzados).
El Sr. Wright desarrolla hiperpotasemia (su concentra-
2. Describa la secuencia de eventos que tuvo lugar en el ción extracelular de K+ rebasa la normal) cuando se
músculo esquelético cuando se administró succinilcolina depleta el ATP en el músculo por efecto del ciclado con-
al Sr. Wright. ¿Qué le ocurrió a sus músculos y por qué tinuo de puentes cruzados. Al disminuir la disponibilidad
ocurre? de ATP, la bomba Na+-K+ del sarcolema pierde veloci-
dad, y el flujo de entrada de K+ también se enlentece; por
Cuando se administró succinilcolina al Sr. Wright, el fárma- tanto, su concentración extracelular se incrementa.
co se unió a los receptores de ACh en sus placas motoras También es posible que el sarcolema se dañe ante estos
terminales. Estos receptores se abrieron, se generó una cambios, lo que hace que el K+ intracelular se “tire” hacia
corriente de entrada de Na+ y se produjo un potencial de el líquido extracelular.
placa terminal. Las células musculares se despolarizaron, y
se presentaron PA y la contracción del músculo. Sin embar- 3. El Sr. Wright también desarrolla acidosis láctica intensa.
go, la molécula de succinilcolina es resistente a la degrada- ¿Cuál es el mecanismo por el cual ocurre esto? ¿Guarda
ción por la AChE, y por tanto, su receptor se mantiene relación esta respuesta con la hiperpotasemia que existe?
abierto. La membrana del músculo sufre una despolariza- Explique sus respuestas.
ción sostenida. Esto hace que los canales de Na+ dependien-
tes del voltaje en la membrana del miocito pasen a un esta- El ciclado continuo de los puentes cruzados genera depleción
do inactivo, y con ello la membrana pierde su capacidad de de ATP en el miocito. Al mismo tiempo, el músculo en contrac-
excitación eléctrica. Al no generarse PA, no se libera Ca2+ ción intensa comprime los vasos sanguíneos que lo irrigan y el
del retículo sarcoplásmico (RS). La bomba de Ca2+ en la aporte de oxígeno al músculo se compromete. El resultado de
membrana del RS secuestra al Ca2+ al interior de ese orga- estos dos procesos es que la glucólisis (el metabolismo del glu-
nelo y reduce su concentración en torno a los puentes cru- cógeno, una forma de almacenamiento de la glucosa) se inten-
zados. Esto desencadena la parálisis flácida. sifica para intentar mantener la producción de ATP. El ácido lác-
tico es un producto colateral de la vía metabólica glucolítica.
Capítulo 14 Capítulo 15 © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
1. Se administró dantroleno al Sr. Wright para detener el 1. Prediga el patrón de actividad nerviosa que observaría
ciclado continuo de los puentes cruzados del músculo en los nervios motores del Sr. Wright mientras presenta
esquelético, así como hipertermia e hiperpotasemia secun- contracturas. Explique su respuesta.
darias. Explique el mecanismo por el que el dantroleno
hace esto. ¿Por qué no afectan el músculo cardiaco y el Las contracturas que se observan en los músculos del Sr.
músculo liso vascular del Sr. Wright? Wright se deben a la liberación de Ca2+ del RS del músculo,
que desencadena la interacción del anestésico halotano con los
El Ca2+ que desencadena la contracción del músculo esque- canales de Ca2+ del RS que muestran un defecto genético. Las
lético proviene del RS. La cantidad de Ca2+ que se almace- contracturas se producen de manera independiente de la acti-
na en el RS y se libera, es más que suficiente para incremen- vidad de sus nervios motores y de la transmisión química en
tar la concentración intracelular de ese ion hasta el nivel la unión neuromuscular. De hecho, el halotano desencadenó
necesario para generar una contracción en el músculo inconciencia en el Sr. Wright, y por ello es poco probable que
esquelético. Esto implica que la contracción del músculo exista alguna actividad nerviosa de tipo motor.
esquelético es independiente de la concentración extracelu-
lar de Ca2+. 2. Mientras el Sr. Wright presentaba contracturas, ¿qué
tipos de fibras musculares se encontraban activos?
El dantroleno impide la salida de Ca2+ desde el RS. La Explique su respuesta.
actividad persistente de la bomba de corriente de entrada
de Ca2+ en la membrana del RS captura entonces al Ca2+ y
lo lleva de nuevo al interior de ese organelo, con lo que
Respuestas para aplicar su conocimiento 107
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Debido a que las contracturas del Sr. Wright no se deben a
impulsos nerviosos que lleguen a los músculos, sino son
consecuencia del escape de Ca2+ hacia el mioplasma, todos
los tipos de fibras musculares se afectan.
Capítulo 16
1. El Sr. Wright muestra rigidez articular mientras recibe
anestesia. Describa las contracciones que se presentan en
torno a una articulación en esa situación.
La rigidez articular del Sr. Wright es consecuencia de la con-
tracción simultánea de todos los músculos en torno a la arti-
culación. En estas condiciones, cuando los músculos con
acciones opuestas se contraen al mismo tiempo, existe poco
o nulo movimiento en la articulación. Esto significa que los
músculos presentan una contracción isométrica, ya que no
existe acortamiento.
Capítulo 18
1. Si el dantroleno bloquea la liberación de Ca2+ en el mús-
culo liso (y no está definido si esto ocurre), ¿cómo se mani-
festaría ese fenómeno en la evolución del Sr. Wright dentro
del quirófano? ¿Qué es lo que esperaría observar que, de
hecho, no parece estar presente?
Si el dantroleno bloqueara la liberación de Ca2+ en el mús-
culo liso, las consecuencias serían la reducción de la contrac-
ción del músculo liso vascular, la vasodilatación (los vasos
sanguíneos aumentan su diámetro) y la caída de la presión
arterial. El Sr. Wright presentó reducción de la presión arte-
rial, pero sólo cuando su arritmia (latidos cardiacos irregu-
lares) disminuyó el bombeo cardiaco, que redujo entonces
el flujo de sangre a partir del corazón.
Capítulo 19
1. Si el dantroleno bloquea la liberación de Ca2+ en el mús-
culo cardiaco (y no está definido si esto ocurre), ¿cómo se
manifestaría ese fenómeno en la evolución del Sr. Wright
dentro del quirófano? ¿Qué es lo que esperaría observar
que, de hecho, no parece estar presente?
Si el dantroleno bloqueara la liberación de Ca2+ a partir
del RS del músculo cardiaco, disminuiría la desinhibición
de la ATPasa de la miosina, se limitaría el ciclado de los
puentes cruzados y se generaría menos fuerza. La capaci-
dad del corazón para bombear sangre se comprometería
y la presión arterial caería. No existe evidencia de que
esto haya ocurrido en el caso del Sr. Wright; la caída de
la presión arterial que se observa de modo eventual se
debe a la arritmia.
Por otra parte, no existe evidencia inequívoca de que
el dantroleno afecte al canal de liberación de Ca2+ en el
músculo cardiaco. Existen muchos subtipos de canales de
Ca2+, y al parecer los que existen en el músculo cardiaco
no se alteran en pacientes que experimentan hipertermia
maligna.
Análisis del caso de la Sección III:
La cirugía de Jeremy Wright se complica
Perspectiva clínica Sin embargo, ciertos individuos, con alguna entre varias
mutaciones genéticas posibles, responden a la anestesia
Revisión de la enfermedad de la paciente. A Jeremy Wright general en forma inusual. Los canales de Ca2+ en el RS de
se le prepara para una cirugía ordinaria de vesícula biliar su músculo esquelético se abren y así permanecen. El resul-
utilizando succinilcolina, y luego se le administra anestesia tado es que el Ca2+ que se encuentra almacenado en el RS
con halotano. De inmediato desarrolla hipertermia maligna, inunda el mioplasma, y eleva la [Ca2+]. Esto elimina la inhi-
por lo que su cirugía se suspende. bición de la ATPasa de la miosina, y genera una contracción
muscular sostenida. El calor es un producto colateral inevi-
Etiología. Ciertos individuos responden a los anestésicos table de los pasos generadores de energía que se afectan.
generales, en particular los volátiles, mediante la liberación Ante el aumento dramático de la producción de calor y la
de todas las reservas de Ca2+ del RS del músculo esqueléti- incapacidad de los mecanismos de eliminación de calor para
co, lo que causa activación persistente en la maquinaria con- compensarlo, la temperatura corporal muestra una eleva-
tráctil y tiene varias implicaciones fisiológicas. ción aguda intensa.
La hipertermia maligna en respuesta a la anestesia pare- El ciclado continuo de los puentes cruzados (contracción
ce deberse a la existencia de alguna de entre muchas muta- muscular sostenida) comienza a consumir ATP disponible
ciones de un solo gen que afectan la síntesis de los canales en el músculo y desencadena un estado hipermetabólico en
de liberación de Ca2+ del RS del músculo. De esta manera, el que se incrementa el consumo de O2, al igual que la pro-
existe una tendencia bien definida a que este problema se ducción de CO2. Una consecuencia es que la bomba Na+-
presente en varios miembros de una familia. K+ comienza a perder velocidad y se reduce la acumulación
de K+ dentro de las células. Esto genera aumento de [K+]
Prevalencia. La prevalencia de este fenómeno es difícil de extracelular (hiperpotasemia). Al mismo tiempo, la disponi-
determinar, y los cálculos varían desde 1 a 3 000 hasta 1 en bilidad menor de ATP, aunada a la disminución de la perfu-
50 000 procedimientos quirúrgicos. La prevalencia de las sión muscular (en parte porque los músculos contraídos
mutaciones genéticas es incluso más difícil de determinar, comprimen los vasos sanguíneos que los perfunden), favo-
puesto que muchos individuos que las portan podrían no rece el metabolismo anaeróbico y la producción de ácido
someterse a algún procedimiento anestésico que desencade- láctico. Esto causa acidosis láctica (y la brecha aniónica
nara hipertermia maligna. aumenta).
Diagnóstico. La presencia de incremento inmediato de la Los efectos de estos insultos al corazón son el incremen-
PCO2 al final de la espiración (que refleja el gran aumento to de la velocidad de disparo del nodo SA, el marcapasos
del metabolismo muscular), rigidez muscular y temperatu- cardiaco, lo que genera taquicardia. De forma eventual, la
ra creciente, es diagnóstica de esta afección y debe alertar al frecuencia cardiaca puede volverse errática (se presenta
equipo quirúrgico para tomar medidas inmediatas para sus- arritmia).
pender el procedimiento y revertir el problema.
Para el tratamiento de esta condición letal se requiere
Tratamiento. El dantroleno es un fármaco que bloquea los el cierre de los canales de Ca2+ en el RS, de tal manera
canales de liberación de Ca2+ en el RS del músculo. La que sea posible bombear el Ca2+ que se encuentra en el
bomba de Ca2+ que existe en la membrana del RS captura mioplasma hacia el RS y detener así el ciclado de los
entonces el Ca2+ en el citoplasma del miocito, y lo secues- puentes cruzados y la producción de calor. El dantroleno
tra hacia el RS. Esto detiene el ciclado de puentes cruzados es un fármaco que hace esto en el músculo esquelético.
que genera calor (hipertermia), hace que la bomba Na+-K+ No está claro si el dantroleno tiene el mismo efecto en el
se desacelere y que la [K+]p aumente, desencadena acidosis músculo liso o el cardiaco.
láctica, y produce taquicardia (elevación de la frecuencia
cardiaca) y arritmias. Resulta esencial que todos los efectos que derivan del
incremento patológico de Ca2+ intracelular en el músculo
Comprensión de la fisiología se controlen: debe reducirse la temperatura corporal, llevar
de nuevo CO2 al final de la espiración a la normalidad, res-
Un músculo esquelético se contrae cuando lo estimulan los taurar el pH normal, reducir la [K+], eliminar la arritmia y
nervios motores que lo inervan. Para esto se requiere la revertir la taquicardia. La gravedad de estas condiciones
transmisión de señales en la placa motora terminal (unión explica la razón por la cual es necesario el monitoreo conti-
neuromuscular). La succinilcolina bloquea la transmisión, nuo del paciente en la UCI.
en especial al unirse al receptor de ACh, de forma irreversi-
ble. Así, la excitación inicial que se presenta después de la El flujograma que se presenta en la figura III-1 ilustra los
unión de succinilcolina y la apertura del canal catiónico va mecanismos que explican la condición del Sr. Wright.
seguida por una parálisis flácida de los músculos, que ya no
responden a la actividad de los nervios motores. Esta pará-
lisis flácida facilita en gran medida los procedimientos qui-
rúrgicos abdominales, al relajar la pared.
Succinilcolina + Halotano Sección III Análisis del caso 109
Parálisis
En individuos Inconciencia
susceptibles (anestesia)
Liberación de
Ca2+ desde
el RS
Activación del
ciclo de puenteo
cruzado
Incremento del Rigidez
consumo de ATP
Depleción de ATP Depleción de ATP
Incremento de Incremento Reducción de velocidad
generación de de producción de la bomba Na+-K+
ácido láctico de calor
Acidosis Incremento de Incremento
temperatura de [K+]p
corporal
Taquicardia Arritmia
Figura III-1. La respuesta del Sr. Wright a la anestesia con halotano es anormal e inesperada. Es consecuencia de un defecto genético que hace que
la membrana del RS reaccione al anestésico con la apertura de los canales de Ca2+
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Sección IV Sangre y sistema inmunitario
Generalidades
Presentación de caso
Capítulos
20. Fluidos corporales y sangre
21. Eritrocitos
22. Hemoglobina
23. Hematopoyesis
24. Factores prohematógenos
25. Tipificación sanguínea y transfusión
26. Plaquetas y hemostasia
27. Equilibrio hemostásico
28. Granulocitos
29. Leucocitos no granulocíticos y órganos linfoides
30. Inmunidad, tolerancia e hipersensibilidad
31. Mecanismos inmunológicos
Respuestas para aplicar su conocimiento
Análisis del caso
112 IV Sangre y sistema inmune
Generalidades
L a sangre es un fluido (plasma) en el cual se encuentran suspendidos varios tipos de células. La sangre tiene varias
funciones importantes. 1) Transporta oxígeno, dióxido de carbono, nutrimentos, hormonas y otras sustancias por
todo el organismo, al tiempo que se bombea por el sistema circulatorio. Algunas de estas sustancias se encuentran en
solución, en tanto otras son acarreadas por los eritrocitos. 2) La pérdida de la integridad del sistema circulatorio se solu-
ciona por efecto de los mecanismos de coagulación, un sistema complejo de células, las plaquetas, y proteínas en solu-
ción. 3) La sangre es el espacio principal del sistema inmunitario del organismo.
Los eritrocitos se producen en la médula ósea y contienen hemoglobina, una proteína que se une de manera rever-
sible al oxígeno. La producción de eritrocitos se regula por medio de la hormona eritropoyetina. Los factores prohema-
tógenos que promueven la producción de eritrocitos y hemoglobina incluyen al hierro (un componente esencial de la
hemoglobina), ácido fólico y vitamina B12.
La coagulación en la sangre ocurre por la interacción de las proteínas plasmáticas y gran número de factores de coa-
gulación, que se activan entre sí para formar un coágulo sanguíneo. El proceso de coagulación debe controlarse en forma
precisa para detener la hemorragia en el sitio y momento en que ocurre, pero no debe inducir la formación indiscrimi-
nada de coágulos puesto que podrían dañar la circulación al bloquear el flujo sanguíneo.
El sistema inmunitario está constituido por cinco tipos distintos de leucocitos y otras células. El sistema destruye a
los invasores extraños (bacterias, virus, proteínas), así como a las células propias que presentan daño (p. ej., células
tumorales).
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Sección IV Presentación de caso:
El Sr. Lundquist no tiene energía
Malestar principal Estudios de laboratorio
Erik Lundquist, un ejecutivo de 50 años de edad, es atendi- Valor Intervalo normal
do por su médico de atención primaria, y refiere fatiga gra-
dual creciente y falta de aire al ejercitarse. Hemoglobina 11 g/dL 13.5 a 17.5 (varones)
Padecimiento actual Hematocrito 33% 41 a 53 (varones)
El Sr. Lundquist refiere que comenzó a presentar cuadros VCM 120 fL 80 a 100
problemáticos de fatiga hace casi cinco años. Hace más o
menos seis meses, su esposa le comentó que estaba comen- HCM 33 pg 26 a 34
zando a tener un color un poco “amarillento”. En fecha más
reciente, observó que su lengua se sentía “extraña” todo el CMHC 27.5 g/dL 31 a 37
tiempo.
Folato sérico 12 μg/L
Antecedentes médicos
Vitamina B12 130 pmol/L
El Sr. Lundquist es un ejecutivo muy ocupado que no tuvo DHL 3 400 U
tiempo para acudir a una revisión médica durante muchos
años. Refiere haberse mantenido en buena salud excepto Anticuerpos Positivos Negativos
por algún resfriado ocasional durante el invierno. Ingiere un contra factor
multivitamínico y ácido acetilsalicílico infantil todos los intrínseco
días (leyó que esto es bueno para prevenir un infarto cardia-
co). Juega tenis dos veces por semana. Bebe una copa de VCM, volumen corpuscular medio; HCM, hemoglobina corpuscular
vino a la hora de la comida y niega utilizar drogas para media; CMHC, concentración media de hemoglobina corpuscular;
recreación. DHL, deshidrogenasa láctica.
Exploración física Puntos de reflexión
• Hábito exterior. Sobrepeso, y palidez con tinte amari- 1. ¿De dónde provienen las células rojas de la sangre y qué
determina su velocidad de producción?
llento en la piel.
2. ¿Cuál es el mecanismo que genera la fatiga del Sr.
• Signos vitales: Lundquist?
- Talla: 1.67 m. 3. ¿Qué papeles desempeñan los folatos y la vitamina B12
- Peso: 65 kg. en el desarrollo de la afección del Sr. Lundquist?
- Temperatura: 37.7 °C.
- Presión arterial: 135/82 mm Hg. 4. ¿Qué relevancia tiene la presencia de anticuerpos contra
- Pulso: 100 latidos/min. el factor intrínseco, y de dónde derivan?
- Respiración: 20 respiraciones/min; silenciosa.
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• Cabeza, ojos, oídos, nariz y garganta. Se observa lengua
grande, eritematosa y lisa. En otros sentidos, todo se
encuentra normal.
• Cuello. Posible ingurgitación discreta de las venas yugu-
lares.
• Pulmones. Excepto por hiperpnea leve, todo es normal.
• Corazón. Taquicardia, con ritmo sinusal; sin soplos.
• Abdomen. Sin visceromegalias, sin hipersensibilidad a la
palpación, peristalsis normal.
• Extremidades. Normales.
• Exploración neurológica. Normal.
113
20 Fluidos corporales y sangre
Fluidos corporales Cuadro 20-1. Indicadores para la cuantificación de los
El porcentaje de peso corporal que genera el agua se apro- compartimentos de los fluidos corporales
xima a 60% en varones, 50% en mujeres, y 65 a 75% en neo-
natos y lactantes. Las mujeres tienen la proporción más baja Volumen de agua corporal Óxido de deuterio (agua pesada),
de agua corporal debido a que cuentan con una cantidad
mayor de tejido adiposo que los varones. En ambos sexos el total (ACT) óxido de tritio, aminopirina
agua constituye cerca de 72% de la masa corporal magra
(libre de tejido graso). En un varón de 60 kg, el volumen de Volumen de líquido Tiosulfato de sodio, sacarosa,
agua corporal total (ACT) es de casi 36 L. Este volumen se extracelular (LEC) inulina, manitol
distribuye en distintos compartimentos, como se muestra
en la figura 20-1. Cerca de 66.6% del ACT se ubica en el Espacio intravascular Azul de Evans (T-1824), 131I2 (se
compartimento del líquido intracelular (LIC), y 33.3% se unen a la albúmina del plasma, y por
localiza en el compartimento de líquido extracelular tanto no pueden escapar de los
(LEC). vasos sanguíneos)
El LEC se halla fuera de las células. De los 12 L que excretarse en grado significativo en un periodo corto, y
constituyen el LEC, 3 L se encuentran dentro de los vasos debe ser fácil de identificar en el laboratorio.
sanguíneos y constituyen el líquido intravascular o plasma,
en tanto el resto se distribuye en torno a las células, como Los compartimentos cuyos volúmenes sólo pueden cal-
líquido intersticial, separado del líquido intravascular sólo cularse de forma indirecta son el LIC (volumen de ACT -
por las paredes de los vasos sanguíneos. Parte del LEC se volumen de LEC) y líquido extravascular (volumen de LEC
localiza en compartimentos especializados, y se denomina - volumen plasmático).
líquido transcelular. Algunos ejemplos son el líquido cefalo-
rraquídeo, sinovial, pleural, pericárdico, peritoneal, intrao- Ejemplo
cular, las secreciones gastrointestinales y orina. Se inyectan 100 mg de inulina (un azúcar que no puede ingre-
sar a la célula) por vía intravenosa a un varón de 60 kg.
El volumen de distintos compartimentos puede cuan- Después de 30 min, la concentración de inulina es de 0.75
tificarse al inyectarles una sustancia indicadora, para mg/dL. De igual manera, se excretan 25 mg en la orina duran-
luego calcular el volumen de distribución a partir de la te el mismo periodo. Calcúlese el volumen extracelular.
dilución que desarrolla. La sustancia indicadora debe
tener ciertas características. Para la cuantificación de los Solución
compartimentos corporales del líquido, la consideración El LEC se obtiene a partir del volumen de distribución de
más relevante es que el indicador debe mantenerse confi- la inulina, que es igual a:
nado al compartimento cuyo volumen ha de cuantificar-
se, y debe diluirse de manera uniforme en el líquido de vol = amt (20.1)
ese compartimento (cuadro 20-1). Es importante consi- conc
derar que el indicador no debe ser tóxico, no debe modi-
ficar (por medios farmacológicos o de otra manera) el vol = 100 - 25 x 100
volumen de líquido, no debe metabolizarse, modificarse o 0.75
Agua corporal total vol = 10 000 mL (10 L)
Líquido extracelular Líquido extracelular Osmolaridad de los líquidos corporales. La osmolaridad © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
de los líquidos corporales en condiciones normales es cerca-
Líquido extravascular Líquido intravascular na a 290 mOsm/L (se trata de una medida del número de
partículas de soluto que existen en el líquido, y una medida
Líquido intracelular Líquido intersticial indirecta de la presión hidrostática que la solución podría
generar). Algunos iones, como potasio (K+), magnesio
Figura 20-1. Compartimentos de los líquidos corporales. El cálculo del (Mg2+) y fosfato (PO43-) predominan en el espacio intrace-
agua corporal total asume que se trata de un varón de 60 kg y sólo es una lular. Otros, como sodio (Na+), cloro (Cl-) y calcio (Ca2+)
aproximación, toda vez que el porcentaje de grasa corporal en cualquier predominan fuera de la célula y contribuyen en grado
individuo afecta el porcentaje del peso que corresponde al agua. importante a la osmolaridad del LEC.
114 A partir del cuadro 20-2 debe quedar claro que los ele-
mentos más importantes que contribuyen a la osmolaridad
corporal son Na+ y Cl-. La osmolaridad corporal total puede
calcularse mediante la adición de las concentraciones mili-
molares de Na+ (140), K+ (5), Cl- (100), bicarbonato
(HCO3-, 25), glucosa (5) y urea (5), a la que deben agregar-
se otras 10 mmol, que corresponden a otros iones menos
abundantes. De manera alternativa, puede calcularse con
rapidez con la fórmula:
2 x concentración de Na+ + concentración osmolar de glucosa
+ concentración osmolar de urea
Cuadro 20-2. Elementos con contribución relevante a la 20 Fluidos corporales y sangre 115
osmolaridad corporal
ahí que, al igual que la sangre, el plasma se coagule si per-
Constituyente Concentración manece sin movimiento. El plasma que carece de proteínas
Na+ 135 a 155 mmol/L de la coagulación se llama suero. Éste se obtiene al permi-
Cl- 90 a 110 mmol/L tir que la sangre entera se coagule. Al tiempo que el coágu-
HCO3- 25 mmol/L lo se vuelve más firme, se contrae y expulsa al suero. El
K+ 3.5 a 5.0 mmol/L suero tiene la misma composición que el plasma, excepto
Glucosa 60 a 100 mg/dL (3.4 a 5.6 mmol/L) porque en él los factores de coagulación ya se consumieron,
Nitrógeno de urea en sangre 10 a 20 mg/dL (3.6 a 7.1 mmol/L) y cuenta con una concentración mayor de serotonina que
deriva de la degradación de las plaquetas durante la coagu-
Esta fórmula resulta conveniente para calcular con rapi- lación.
dez la osmolaridad del líquido corporal cuando se incre-
menta en forma alarmante al existir hiperglucemia o ure- Sedimentación eritrocitaria. Cuando la sangre a la que se
mia. Las proteínas no contribuyen en grado relevante a la agrega anticoagulante se deja en reposo en un tubo vertical
osmolaridad del líquido corporal, puesto que su concentra- largo, los eritrocitos se sedimentan, y en la parte superior del
ción molar es baja. Sin embargo, la presión oncótica (la pre- tubo es posible observar plasma claro. La velocidad a la cual
sión osmótica que generan solutos que no pueden atravesar los eritrocitos se sedimentan en un tubo con dimensiones
la membrana) de las proteínas plasmáticas desempeña un estandarizadas (2.5 mm de diámetro interno, 200 mm de
papel importante en el desplazamiento de agua a través de altura) se denomina velocidad de sedimentación globular
la membrana celular y las paredes capilares. (VSG), y es una de las pruebas hematológicas más antiguas
que aún se utilizan.
Sangre
El factor que tiene más importancia para la determina-
El organismo contiene casi 5 L de sangre, de los cuales cerca ción de la VSG es el grado de formación de columnas eri-
de la mitad corresponde a agua. Una de las funciones de la trocitarias (véase figura 21-1). La formación de columnas
sangre es el transporte de gases respiratorios (O2 y CO2), eritrocitarias depende sobre todo de la naturaleza del plas-
nutrimentos, metabolitos y hormonas, hacia y desde las ma. Cuando el plasma contiene una mayor cantidad de
células del organismo. Provee defensas contra la infección y fibrinógeno (como en el embarazo) y globulina sérica
participa en el mantenimiento de la temperatura corporal, (como en las enfermedades inflamatorias) se presenta una
y los equilibrios ácido-base e hidroelectrolítico. Cuenta con mayor tendencia a la formación de columnas. Las caracte-
un mecanismo integrado (hemostasia) para impedir su pro- rísticas del eritrocito también influyen sobre la formación
pia pérdida hacia fuera del organismo. de columnas, por lo que modifican a su vez la VSG. Los eri-
trocitos que tienen una concentración media de hemoglobi-
Composición de la sangre. La sangre está constituida por na corpuscular (CMHC) mayor tienden a sedimentarse con
elementos formes (celulares; 45%) y plasma (55%). Éstos más lentitud en el plasma que los que cuentan con un valor
pueden separarse mediante la centrifugación de la sangre normal o bajo de CMHC. La VSG se reduce ante la hetero-
entera a una velocidad de ~1 000 G (que suele ser equiva- geneidad excesiva de la configuración (poiquilocitosis) o el
lente a ~3 000 rpm en una centrífuga pequeña). La mayor tamaño (anisocitosis) de los eritrocitos.
parte de los elementos formes de la sangre corresponde a
células rojas o eritrocitos. Otros elementos formes son los Dos afecciones bien conocidas en las que existe aumen-
leucocitos (células blancas de la sangre), y plaquetas o trom- to de la VSG son la tuberculosis y artritis reumatoide. Sin
bocitos (cuadro 20-3). embargo, la VSG se eleva en tantas enfermedades que cuen-
ta con poca utilidad diagnóstica. La VSG se incrementa casi
El plasma contiene sustancias innumerables en solución, en todos los trastornos inflamatorios y enfermedades del
entre las cuales las proteínas (las proteínas plasmáticas) son colágeno. Su utilidad principal la encuentra en el pronósti-
un componente importante. Los constituyentes principales co, que consiste en la predicción de la evolución probable
del plasma se resumen en el cuadro 20-4. El plasma contie- de una enfermedad en un individuo, y las posibilidades que
ne, entre otras sustancias, proteínas para la coagulación. De tiene de recuperarse. De esta manera, a lo largo de un curso
terapéutico de seis meses contra la tuberculosis las medicio-
nes seriadas de la VSG pueden indicar si el paciente está
mejorando. Tiene una aplicación similar en ciertas afeccio-
nes malignas, en especial la enfermedad de Hodgkin.
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Cuadro 20-3. Valores normales para los elementos Proteínas del plasma
Propiedades de las proteínas del plasma. Las proteínas del
formes de la sangre en el humano plasma son moléculas grandes con pesos moleculares que
varían entre 50 000 y 300 000 daltons. Excepto por la albú-
Eritrocitos Varones 5.5 (+ 1.0) millones/μL mina, casi toda las proteínas del plasma son glucoproteínas
que contienen oligosacáridos. Las cadenas de oligosacáridos
Mujeres 4.8 (+ 1.0) millones/μL son responsables de ciertas propiedades de las proteínas del
plasma, como solubilidad, viscosidad, carga y desnaturaliza-
Leucocitos
Conteo 4 000 a 11 000/μL Cuadro 20-4. Constituyentes del plasma
leucocitario total
Conteo Neutrófilos 3 000 a 6 000 (50 a 70%) Constituyentes Ejemplos
leucocitario Electrolitos Na+, K+, Cl-, HCO3-
diferencial Eosinófilos 150 a 300 (1 a 4%) Proteínas Albúmina, globulina, aminoácidos
Basófilos 0 a 100 (0 a 1%) Carbohidratos Glucosa
Plaquetas Linfocitos 1 500 a 4 000 (20 a 40%) Lípidos Colesterol, ácidos grasos
Monocitos 300 a 600 (2 a 8%) Minerales Ca2+, PO43-
200 000 a 500 000/mL Enzimas Fosfatasa alcalina, amilasa
Metabolitos Bilirrubina, urea, ácido úrico, creatinina
116 IV Sangre y sistema inmune Tipos de proteínas del plasma. En un principio, sólo se © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
separaban dos tipos de proteínas plasmáticas, la albúmina y glo-
ción. Al igual que casi todas las proteínas, sus residuos car- bulina, mediante el uso de la técnica de precipitación por sales.
gados tienden a localizarse en la superficie de la molécula. Las técnicas más avanzadas mostraron después que la fracción
globulina era muy heterogénea. El término globulinas hace
Ciertas propiedades de las moléculas proteicas del plas- referencia ahora a un grupo grande de proteínas plasmáticas
ma pueden atribuirse a su gran tamaño y peso molecular (que se designan α1, α2, β y γ). La fracción albúmina es más
alto. Por ejemplo, a diferencia de los electrolitos y otras homogénea. El término albúmina se conservó así para denotar
moléculas pequeñas, pueden separarse del plasma median- a la proteína más grande que contiene la fracción albúmina; al
te ultracentrifugación. No tienen capacidad para atravesar la resto de las proteínas en esa fracción se le asignaron otros nom-
membrana capilar y en consecuencia ejercen una presión bres, como en el caso de la prealbúmina.
oncótica cercana a 25 mm Hg. Debido a su tamaño y en
particular a su configuración, contribuyen en gran medida a La concentración plasmática de proteínas totales en los
la viscosidad de la sangre. La proteína plasmática fibrinóge- adultos se acerca a 7 g/dL, de los cuales la albúmina genera más
na también es un elemento que contribuye en grado signi- de la mitad, es decir, 4 g/dL. Las moléculas de albúmina reba-
ficativo a la viscosidad sanguínea. san por mucho el número de las moléculas de globulina; de
esta manera, la albúmina es la que contribuye en mayor medi-
Otras propiedades de las proteínas del plasma pueden da a la presión oncótica del plasma. Cuando la albúmina plas-
atribuirse a la presencia de residuos polares como NH3+ y mática disminuye, la presión oncótica del plasma baja y eso
COO- en su superficie molecular. De esta manera, las mo- genera edema.
léculas de las proteínas plasmáticas son solubles en agua y
muestran desplazamiento electroforético. Son de naturaleza Síntesis de las proteínas del plasma. Las globulinas γ (inmu-
anfipática, ya que sus residuos polares incluyen tanto grupos noglobulinas) se producen en las células plasmáticas. Casi todas
amino (NH3+) positivos como carboxilo (COO-) negativos. las proteínas del plasma se sintetizan en el hígado. Sin embar-
Las proteínas del plasma actúan como amortiguadores efi- go, también contribuyen a las proteínas del plasma los macró-
cientes en virtud de su naturaleza anfipática. Sus residuos fagos (complemento), las células intestinales (apoproteínas) y
polares se unen con facilidad a los iones metálicos y esteroi- endoteliales (factores de la coagulación).
des, por tanto son buenos portadores de los mismos.
La relación entre las proteínas del plasma y la dieta se ha
Funciones de las proteínas plasmáticas. Dos funciones estudiado en perros en los que se induce hipoproteinemia
importantes de las proteínas del plasma son: 1) retener la mediante plasmaféresis repetida. Se observó que es necesario
fracción líquida de la sangre dentro de los capilares por aportar los 10 aminoácidos esenciales en la dieta para lograr
efecto de la presión oncótica que ejercen, y 2) amortiguar una síntesis satisfactoria de las proteínas plasmáticas. Por lo
los líquidos corporales. Además de estas funciones genera- general, las proteínas de la dieta de origen animal favorecen la
les, distintas proteínas del plasma cuentan con funciones síntesis de la albúmina, en tanto las de origen vegetal favorecen
específicas: pueden actuar como nutrimentos, enzimas, hor- la síntesis de las globulinas.
monas, anticuerpos, factores de coagulación y fibrinolíticos,
moléculas portadoras y quelantes (cuadro 20-5). La hipoproteinemia que deriva del incremento de las pérdi-
das proteicas caracteriza al síndrome nefrótico y la enteropatía
La función portadora de las proteínas plasmáticas perdedora de proteínas. La hipoproteinemia secundaria a la
ayuda a la transportación de las hormonas que presentan reducción de la síntesis proteica se observa en enfermedades
solubilidad muy baja en el plasma. Las hormonas que se hepáticas, malabsorción, desnutrición, inanición prolongada e
unen a los portadores tienen una vida media más prolon- inflamación crónica (por la inhibición de la síntesis hepática de
gada en la sangre. La unión de las hormonas a las proteí- albúmina por efecto de los mediadores inflamatorios). La dis-
nas del plasma impide su filtración rápida a través de los minución de la concentración total de proteínas del plasma
glomérulos. La hormona unida a la proteína también que ocurre a la mitad del embarazo se debe en gran medida a
actúa como reservorio de la primera. Cuando la concen- hemodilución, y ocurre no obstante un incremento de la sínte-
tración de hormona libre disminuye, la hormona unida se sis hepática de globulinas.
disocia con facilidad de la proteína portadora y restaura el
nivel de la hormona libre. La hiperproteinemia se observa en la inflamación aguda y
el mieloma múltiple. Las globulinas se incrementan en forma
La función quelante de las proteínas del plasma tiene aguda durante cualquier proceso de inflamación aguda. A
lugar después de la necrosis celular, que se relaciona con la éstas se les denomina proteínas de fase aguda. Incluyen a las
liberación de grandes cantidades de actina (presente en el proteínas C reactivas (CRP, por sus siglas en inglés), que se
citoesqueleto de las células) hacia la circulación. Estas nombran así debido a que reaccionan con el polisacárido C de
moléculas son capturadas por la gelsolina, que despolimeri- los neumococos. Otras proteínas de la fase aguda son antitrip-
za a la actina F, y por la proteína Gc (también llamada pro- sina α1, haptoglobina, factor de von Willebrand y fibrinógeno.
teína de unión a la vitamina D), que se une a la actina G. Las CRP se incrementan en la inflamación crónica y también
en las afecciones malignas. Estas proteínas de fase aguda son
Cuadro 20-5. Algunos ejemplos de proteínas importantes para la inmunidad inespecífica del organismo. En
plasmáticas y sus funciones el mieloma múltiple, las células plasmáticas secretan grandes
cantidades de inmunoglobulinas, lo que desencadena hiper-
Proteínas del plasma Función gammaglobulinemia.
Lipoproteínas Nutrimentos
Amilasa, fosfatasa alcalina Enzimas Modelos generales: reservorio
Hormonas de la hipófisis anterior, Hormonas
angiotensina La sangre, el contenido del compartimento vascular,
Globulina γ Anticuerpos funge como reservorio para muchas sustancias que
Fibrinógeno, protrombina, Factores de la coagulación desempeñan funciones esenciales en la economía del
fibrinolisina y fibrinolíticos organismo. Se describirán muchos procesos fisiológicos
Albúmina, ceruloplasmina, Portadoras que inyectan sustancias hacia la sangre, y otros que
transferrina toman esos mismos productos y los extraen de ésta.
Gelsolina, proteína Gc Quelantes
20 Fluidos corporales y sangre 117
Resumen
• El organismo contiene un porcentaje elevado de agua
(~60% en varones y 50% en mujeres).
• El agua corporal total se distribuye entre el comparti-
mento intracelular y el extracelular. esteban
• La osmolaridad de los líquidos corporales es de ~290
mOsm/L, y el agua se desplaza con rapidez entre los
compartimentos para mantener la misma osmolaridad en
cualquier sitio.
• La sangre está constituida por 55% de plasma (agua y
solutos) y 45% de células.
• Las proteínas del plasma son solutos con importancia
particular, que desempeñan muchas funciones distintas.
Aplicación del conocimiento
20-1. Calcule el agua corporal total del Sr. Lundquist, así
como sus volúmenes de LIC y LEC.
20-2. El hematocrito de Sr. Lundquist se encuentra bajo.
¿Qué parámetros pudieran modificarse a partir de sus valo-
res normales para dar origen a esta condición?
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21 Eritrocitos
Las células rojas de la sangre, o eritrocitos, son células circula- Figura 21-1. A) Un eritrocito adquiere una conformación similar a la de © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
res bicóncavas y con forma de disco que carecen de núcleo,
mitocondrias o ribosomas. El periodo de vida promedio de un un paracaídas para poder pasar a través de un capilar. B) Formación de
eritrocito en la circulación es de 120 días. El conteo eritrocita-
rio alcanza su cifra más alta el primer día de vida. Los cambios rouleaux.
del conteo eritrocitario que se presentan con la edad son para-
lelos a las modificaciones de la concentración de la hemoglobi- apreciar la palidez central. Este aspecto suele deberse al
na (véase figura 22-1). Los conteos eritrocitarios en varones y aumento del grosor de la célula y no a un incremento de la
mujeres se muestran en el cuadro 20-3. CMHC.
Un conteo eritrocitario en extremo alto se denomina polici- Los esferocitos (eritrocitos esféricos) muestran tanto
temia, y se observa en condiciones en que existe hipoxia cróni- incremento del grosor como aumento de la CMHC. Son
ca (p. ej., vivir a gran altitud). La variante maligna de la polici- hipercrómicos. En la anemia megaloblástica, el diámetro del
temia se nombra policitemia vera. Ya se ha benigna o maligna, eritrocito aumenta, pero la CMHC permanece normal. Que
la policitemia se relaciona con aumento de la viscosidad de la las células deban llamarse o no hipercrómicas depende de lo
sangre y de la resistencia a su flujo, lo que desencadena hipoxia que se trata de indicar con el término hipercromía. Si se
por estasis y cianosis periférica (véase capítulo 50). considera la ambigüedad del término hipercromía, es mejor
abandonarlo en favor de la CMHC, un parámetro objetivo.
De gran importancia es el contenido de hemoglobina en el
citoplasma del eritrocito. Las ventajas de portar la hemoglobi- Valor hematócrito (VH; o VPRC del inglés, volume of pac-
na al interior de una célula en comparación con su existencia ked red cells) es el volumen total de eritrocitos centrifugados
libre en el plasma son tres: 1) se impide la degradación rápida (que se prefiere al término masa globular o PCV [del inglés
y eliminación de la hemoglobina; 2) se previene el incremento packed cell volume] que se utilizaban antes) en 100 mL de san-
intenso de la viscosidad del plasma que se presentaría si la gre. Se determina mediante la centrifugación de la sangre a
hemoglobina existiera como una proteína plasmática; 3) se alta velocidad en un tubo de centrifugar con graduación. La
evita que la sangre ejerza una presión osmótica alta a través de centrifugación induce la separación de tres capas: una capa
la pared capilar. sobrenadante de plasma, una de sedimento de eritrocitos y
una delgada espumosa que separa a ambas. La capa espumo-
La conformación bicóncava del eritrocito le provee un índi- sa está constituida por leucocitos y plaquetas. El volumen del
ce superficie:volumen alto –se trata de la conformación más sedimento eritrocitario permite calcular el VH. Éste constitu-
apropiada para un intercambio de gases rápido. El eritrocito es ye una prueba clínica útil que se aprovecha para detectar ane-
flexible y se deforma con facilidad durante su desplazamiento mia y policitemia. Sin embargo, un conteo normal de eritroci-
por la circulación; al tiempo que pasa a través de capilares, tos o un valor normal de VH no descarta una deficiencia o
adquiere una configuración similar a un paracaídas (figura 21- exceso absoluto de eritrocitos en el organismo: podría derivar
1A). Los eritrocitos son en su mayoría redondos, pero algunos de hemodilución (como en el embarazo) o hemoconcentra-
son ovalados. El término poiquilocitosis hace referencia a una ción (como en la deshidratación).
variación excesiva de la configuración del eritrocito. El diáme-
tro promedio de los eritrocitos, si se mide en forma directa, es Cuando las mediciones hematológicas se llevan a cabo
de 7.2 μm. El espesor del disco es de 2 μm. La variación exce- por medios electrónicos, el VH se calcula a partir del pro-
siva en el tamaño del eritrocito se denomina anisocitosis. ducto del conteo eritrocitario y el volumen corpuscular
Puede deberse a un aumento del número de células pequeñas medio (VCM). Cuando se calcula de esta manera, el VH o
o grandes, o ambas.
Formación de columnas (rouleaux). Dentro de un vaso
sanguíneo, en ausencia de flujo importante, los eritrocitos tien-
den a conformar apilamientos; es decir, tienden a alinearse para
formar columnas (figura 21-1B). Se trata de un fenómeno
reversible. Las proteínas del plasma, como el fibrinógeno, inte-
ractúan con la proteína que recubre los eritrocitos, para favore-
cer la formación de columnas. La albúmina y las globulinas
también inducen la formación de columnas, pero sólo en con-
centraciones mayores que las normales.
Cromicidad. La coloración del eritrocito es más profunda
en la periferia de la célula y se degrada hacia el centro (palidez
central). Se asume que las células que presentan una tinción
normal cuentan con una concentración normal de hemoglobi-
na y se llaman normocrómicas. El término hipocromía se uti-
liza para describir una disminución de la intensidad de la tin-
ción. La hipocromía suele relacionarse con una reducción de la
concentración media de hemoglobina corpuscular (CMHC)
–una disminución de la concentración de la hemoglobina en los
eritrocitos (véase más adelante). Sin embargo, si las células que
son más delgadas de lo normal (como en la talasemia) pueden
presentar hipocromía discreta incluso si su CMHC es normal.
El término hipercromía se utiliza para describir un aumento de
la intensidad de tinción en el eritrocito, en que no es posible
118
21 Eritrocitos 119
VPRC se convierte en una denominación errónea, debido a CMHC = Concentración de Hb (21.4)
que no se centrifugan los eritrocitos. Por esta causa, en la VPRC
actualidad se prefiere el término hematocrito (Hto) en
lugar de VH. Concentración de Hb = 15 g/dL
VPRC = 0.45
Índices eritrocitarios
Los índices eritrocitarios hacen referencia al VCM, la 150 g/L
hemoglobina corpuscular media (HCM) y concentración CMHC =
media de hemoglobina corpuscular (CMHC). Estos índices
se calculan a partir del VH o VPRC, la concentración de 0.45
hemoglobina y el conteo eritrocitario. Los tres índices se
relacionan por medio de la fórmula: = 33.33 g/dL
CMHC normal = 33 + 2 g/dL
CMHC = HCM (21.1) Metabolismo del eritrocito
VCM
El eritrocito maduro tiene actividad metabólica baja y con-
El volumen corpuscular medio (VCM) es el volumen sume muy poco oxígeno. Sus requerimientos energéticos se
cubren por medio de glucólisis. Noventa por ciento de la
promedio de los eritrocitos. Se calcula al dividir el VH o glucólisis se lleva a cabo a través de la vía metabólica de
Embden-Meyerhof (véase figura 74-2), pero con una dife-
VPRC por el número de eritrocitos. El resultado se expresa rencia: en los eritrocitos se puentea el paso glucolítico que
en fentolitros (fL) o micrómetros cúbicos (μ3). cataliza la cinasa de fosfoglicerato (figura 21-2). La impor-
tancia de esta vía modificada es que se produce 2,3-difosfo-
VCM = VPRC (21.2) glicerato (2,3-DPG), que modifica la afinidad de la hemo-
Conteo eritrocitario globina por el oxígeno, y por tanto cuenta con implicacio-
nes fisiológicas importantes. La acidemia disminuye la con-
VPRC = 0.45 centración de DPG en el eritrocito y obstaculiza la glucóli-
Conteo eritrocitario = 5 x 1012/L sis, en tanto la hipoxia aumenta el DPG al inhibir el ciclo de
Krebs. Entre las hormonas que incrementan la síntesis de
VCM = 0.45 DPG se encuentran la hormona tiroidea, hormona del cre-
5 x 1012/L cimiento y andrógenos.
= 0.09 x 10-12/L Otra ventaja importante de la vía de Embden-Meyerhof
= 90 x 10-15/L = 90 fL es que genera adenindinucleótido de nicotinamida e hidró-
geno (NADH + H+). De ordinario, se forma metahemoglo-
VCM normal = 85 + 8 fL bina de manera constante por efecto de la autooxidación de
la hemoglobina. La reducción simultánea de la metahemo-
La hemoglobina corpuscular media (HCM) es la masa Glucosa
promedio de hemoglobina (expresada en picogramos [pg])
que contiene cada eritrocito. Se incrementa en la esferoci- Hexocinasa/glucocinasa
tosis y la anemia megaloblástica. La HCM se calcula al divi-
dir la cantidad de hemoglobina (Hb) que contiene 1 L de Glucosa-6-fosfato
sangre por el número de eritrocitos que existe en ese volu-
men (conteo eritrocitario). Fosfohexocinasa
Ejemplo:
HCM = Concentración de Hb (21.3) Fructosa-6-fosfato
Conteo eritrocitario Fosfofructocinasa
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Concentración de Hb = 15 g/dL = 150 g/L Fructosa-1,6-difosfato
Conteo eritrocitario = 5 x 1012/L
Aldolasa
Gliceraldehído-3-fosfato Fosfato de dihidroxiacetona
150 g/L Deshidrogenasa del Mutasa del
HCM = gliceraldehído-3-fosfato difosfoglicerato
5 x 1012/L 1,3-difosfoglicerato
= 30 x 10-12g = 30 pg
HCM normal = 30 + 2 pg
La concentración media de hemoglobina corpuscular Cinasa del fosfoglicerato 2,3-difosfoglicerato
(CMHC) es la concentración promedio de hemoglobina
dentro de un eritrocito. La CMHC aumenta en la esfero- 3-fosfoglicerato Fosfatasa del
citosis y anemia de células falciformes. La CMHC se cal- difosfoglicerato
cula a partir de la división de la cantidad de hemoglobi-
na que contiene 1 L de sangre por el volumen que ocu- Figura 21-2. Vía metabólica de Embden-Meyerhof en los eritrocitos.
pan los eritrocitos en ese volumen (VH o VPRC). Compárese con la figura 74-2.
120 IV Sangre y sistema inmune cial para la síntesis de hemoglobina. La deficiencia de hie-
rro, que se debe sobretodo a una ingesta inadecuada, es una
globina por efecto de NADH e H+ permite que correspon- de las causas más comunes de anemia. La provisión adecua-
da a menos de 1% del contenido de hemoglobina. da de proteínas de buena calidad en la dieta resulta esencial
para la obtención de los aminoácidos necesarios para la sín-
De la glucólisis total, 10% se verifica a través de la vía de tesis de la globina que forma parte de la hemoglobina. La
las pentosas, que también se nombra vía de las hexosas proteína de que se dispone se destina en forma prioritaria a
monofosfato (HMF). La importancia de esta vía es que la síntesis de la hemoglobina; por tanto, la deficiencia pro-
genera fosfato de NADPH e H+, que se requieren para la teica debe ser muy intensa antes de que la síntesis de hemo-
reducción del glutatión. El glutatión reducido protege de la globina se altere.
oxidación a los grupos sulfhidrilo de la Hb. El NADPH e H+
también se requieren para mantener la fragilidad del eritro- Destrucción de los eritrocitos
cito dentro de un rango normal. Alrededor de 1% de los eritrocitos, por lo general los más
viejos y anormales, se eliminan todos los días de la circula-
Recambio eritrocitario ción por la acción de los macrófagos que recubren las pare-
des de los sinusoides, sitio en que el flujo sanguíneo es lento,
Eritropoyesis como en el hígado, bazo y médula ósea. Dentro del macró-
En el adulto, los eritrocitos se producen en la médula fago, la hemoglobina se degrada para obtener bilirrubina,
ósea. Las células precursoras del eritrocito son los proe- una vez que se retira el hierro que contiene. El hierro y bili-
ritroblastos, los eritroblastos (tempranos, intermedios y rrubina se liberan hacia la circulación.
tardíos) y los reticulocitos.
Fragilidad del eritrocito. Por efecto de ciertos cambios
Eritropoyetina. La producción de eritrocitos se patológicos en su membrana o su contenido, el eritrocito en
encuentra regulada por una hormona llamada eritropoye- ocasiones adquiere mayor fragilidad mecánica –es más vul-
tina. Ésta es una glucoproteína que secretan sobretodo el nerable a las tensiones por deformación que las células rojas
riñón (85%) e hígado (15%). En el riñón, las células que normales. Estas células se eliminan de la circulación en
secretan eritropoyetina se ubican en el intersticio de la mayor número que las células normales, por la acción de los
porción interna de la corteza y la región externa de la macrófagos. Un método conveniente para analizar la fragili-
médula, justo por fuera de la membrana basal de los dad eritrocitaria es probar su fragilidad osmótica. Los eri-
túbulos. trocitos se suspenden en una serie de soluciones salinas con
concentraciones que van desde 0.9 hasta 0.3%. Los eritroci-
La eritropoyetina incrementa la eritropoyesis al actuar tos con fragilidad osmótica normal comienzan a presentar
sobre la médula ósea y sobre el saco vitelino del hemólisis (rotura de la célula con liberación de hemoglobi-
embrión, hígado y bazo, donde promueve 1) la prolifera- na) en la solución salina a 0.5%, y se hemolizan en su tota-
ción de las células madre comprometidas, 2) la diferen- lidad en la solución a 0.35% (figura 21-3). Sin embargo la
ciación de las células madre eritropoyéticas en proeritro- fragilidad osmótica normal o baja no descarta la posibilidad
blastos, 3) la síntesis de la hemoglobina al incrementar la de que exista fragilidad mecánica intensa. En la anemia de
producción de globulina y potenciar a la sintetasa del células falciformes, los eritrocitos con forma de hoz mues-
ácido δ-aminolevulínico, y 4) la liberación de los eritro- tran fragilidad mecánica alta. Sin embargo, la fragilidad
citos a partir de la médula ósea. osmótica de estas células es normal o incluso baja.
Los factores que favorecen la secreción de eritropoye- En la esferocitosis hereditaria, los esferocitos (eritrocitos
tina son: 1) hipoxia; 2) alcalosis; 3) hormonas, como la esféricos) se hemolizan con más facilidad: comienzan a hemoli-
del crecimiento, prolactina, tiroideas, catecolaminas, cor- zarse con concentraciones salinas más altas. Esto se debe a que
ticosteroides y andrógenos; y 4) los productos de la los esferocitos, como lo sugiere su nombre, son más esféricos
hemólisis (estructuras que se liberan después de la des- que discoides, lo que les deja poco margen para edematizarse al
trucción del eritrocito, en especial nucleótidos) como el entrar en contacto con soluciones hipotónicas. Los esferocitos se
monofosfato cíclico de adenosina (cAMP), NAD+ y eliminan en el bazo en gran número, lo que desencadena ane-
NADP+. La estimulación que recibe la eritropoyetina mia hemolítica (véase más adelante). La esferocitosis se debe a
por efecto de la hipoxia (ya sea a debido a una exposi- anomalías de la red proteica que mantiene la configuración y
ción prolongada a grandes altitudes o por alguna patolo- flexibilidad de la membrana eritrocitaria (véase figura 2-2B). La
gía que reduzca la captación de oxígeno) es un mecanis- Hemólisis (%)
mo de retroalimentación fisiológica a través del cual se
incrementa el número de eritrocitos cuando existe © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
aumento de su destrucción, lo que genera una mayor
liberación de productos de la hemólisis y deficiencia
tisular de oxígeno. El incremento del conteo eritrocitario
tiende a mejorar la oxigenación tisular.
Modelos generales: homeostasia (Alta) Concentración de NaCl (%) (Baja)
Las células que producen y liberan eritropoyetina fun- Figura 21-3. Curva de fragilidad osmótica. La curva se desvía hacia la
gen como sensores en un mecanismo homeostásico. izquierda cuando la fragilidad osmótica de los eritrocitos aumenta.
Sólo es posible regular una variable que puede cuantifi-
carse, y en este caso al parecer el estímulo que se mide
es en realidad la PO2, y no el número o la concentración
de eritrocitos.
Requerimientos nutricionales para la eritropoyesis. La
vitamina B12 y el folato son esenciales para la síntesis del
DNA. La deficiencia de cualquiera de ellos desencadena,
entre otras cosas, anemia megaloblástica. El hierro es esen-
21 Eritrocitos 121
anquirina, una proteína periférica que se ubica a en el inte- Anemias por Anemia Anemias
rior de la membrana, ancla a la espectrina (una proteína del deficiencia hemorrágicas
citoesqueleto del eritrocito) a la banda 3, una proteína inte- Anemias
gral de la membrana eritrocitaria. En los esferocitos ha sido hemolíticas
posible detectar defectos tanto de la banda 3, como de la
espectrina y anquirina. Defectos Defectos
corpusculares extracorpusculares
Deficiencia de G6PD. La deficiencia de la enzima deshi-
drogenasa de la glucosa-6-fosfato (G6PD), una enzima Defectos de Defectos de la Defectos Defectos Defectos Otros
clave en la vía de las pentosas, reduce la producción de la membrana hemoglobina enzi- inmunitarios mecánicos defectos
NADPH e H+. En ausencia de una cantidad suficiente de
NADPH e H+ se incrementa la susceptibilidad de los eritro- máticos Anemia hemolítica
citos a la hemólisis. La deficiencia grave de G6PD también microangiopática
inhibe la capacidad de los granulocitos para eliminar a las Anemia de células
bacterias, por tanto predispone a las infecciones graves. Enfermedad Infecciones, quema-
falciformes, hemolítica del duras, sustancias
Anemias recién nacido químicas, fármacos
talasemias
La anemia se define de manera variable como una reducción
de la concentración de hemoglobina o del conteo eritrocitario Esferocitosis Deficiencia
en la sangre periférica, o bien de la masa eritrocitaria total en hereditaria de G6PD
el organismo, bajo los valores del intervalo normal para la edad
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. y sexo del paciente. La masa eritrocitaria total no se modifica Figura 21-4. Clasificación de las anemias con base en su causa de raíz:
por efecto de la hemodilución o hemoconcentración.
las anemias por deficiencia derivan de una carencia de sustratos para la
Suele decirse que un varón presenta anemia cuando su
hemoglobina es menor de 13 g/dL, en tanto para una mujer el síntesis de la hemoglobina; las anemias hemolíticas son consecuencia de
valor correspondiente es de 11.5 g/dL. De manera un tanto
arbitraria, la anemia se califica como moderada cuando la con- la destrucción de los eritrocitos; las anemias hemorrágicas resultan de la
centración de hemoglobina es menor de 9 g/dL, y grave cuan-
do es menor de 6 g/dL. La reducción de la concentración de pérdida hemática. G6PD, deshidrogenasa de la glucosa-6-fosfato.
hemoglobina por debajo de los valores normales suele ir acom-
pañada, mas no siempre ocurre, por una disminución del con- o de su ambiente inmediato (defecto extracorpuscular). La
teo eritrocitario. De esta manera, en ocasiones, y en especial en anemia hemorrágica es una variante común que puede
la anemia microcítica hipocrómica propia de la deficiencia de deberse a una pérdida aguda o crónica de sangre. La anemia
hierro, el conteo eritrocitario es normal, no obstante la hemo- que se desarrolla después de una pérdida aguda de sangre
globina presenta reducción importante por efecto de su conte- (anemia poshemorrágica aguda) desencadena hemodilu-
nido bajo en cada eritrocito. ción. Esto se debe a que el plasma se repone con mucha
mayor rapidez que los elementos celulares. El resultado es
Existen dos clasificaciones principales para la anemia: la cla- una anemia normocítica normocrómica. La anemia secun-
sificación por laboratorio, que se basa en las características del daria a la pérdida crónica de sangre (anemia poshemorrági-
eritrocito, y la clasificación etiológica, que deriva de la causa de ca crónica) tiende a mostrar características de la deficiencia
la anemia. de hierro, es decir una anemia microcítica hipocrómica. La
anemia dilucional se presenta cuando existe hipervolemia
La clasificación de laboratorio se basa en los valores de por retención hídrica. La anemia fisiológica del embarazo se
VCM y CMHC. En las anemias normocíticas, el VCM se ubica debe a la hemodilución que induce la aldosterona.
dentro del intervalo normal. La mayor parte de las anemias
normocíticas también son normocrómicas y en ellas existe una Signos y síntomas. La anemia genera una disminución de
CMHC normal, no obstante puede presentarse hipocromía la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre, lo que trae
leve en ocasiones. Si los eritrocitos son normocíticos y normo- como consecuencia la hipoxia tisular. La hipoxia produce sín-
crómicos, ¿por qué habría anemia? En estos casos, la anemia se tomas como fatigabilidad (por hipoxia muscular) y tendencia
debe al conteo eritrocitario bajo, que reduce la concentración a la pérdida de la conciencia (por hipoxia cerebral), en espe-
de hemoglobina en la sangre. En las anemias microcíticas, el cial durante la ejercitación. La hipoxia desencadena varias res-
VCM disminuye. Las anemias microcíticas son en su mayoría puestas compensadoras. Si bien estas respuestas alivian la
hipocrómicas, con reducción de la CMHC. En las anemias hipoxia tisular, también provocan síntomas como la disnea
macrocíticas, el VCM se incrementa. La mayor parte de las por efecto de una estimulación compensadora del centro res-
anemias macrocíticas son normocrómicas, pero en algunos piratorio, y palpitaciones, por el incremento compensador del
casos pudiera ocurrir una hipocromía leve (reducción de la gasto cardiaco. El aumento del gasto cardiaco genera turbulen-
CMHC). cia al tiempo que la sangre pasa por las válvulas cardiacas, lo
que desencadena signos clínicos como los soplos cardiacos. La
La clasificación etiológica de las anemias se basa en la reducción del conteo eritrocitario disminuye la viscosidad de
afección que las genera (figura 21-4). De manera general, la la sangre y contribuye así a la probabilidad de que se produz-
causa puede corresponder a la deficiencia de factores hema- can turbulencia y soplos (véase en el apéndice A, la sección en
topoyéticos (anemia por deficiencia), una degradación que se habla sobre el flujo turbulento y el laminar, y el núme-
excesiva de los eritrocitos (anemia hemolítica) o pérdida ro de Reynolds).
excesiva de sangre (anemia hemorrágica). Las anemias por
deficiencias se deben a una disminución de la síntesis de la Análisis de la sangre. En la anemia megaloblástica exis-
hemoglobina o una formación anómala de eritrocitos, que ten macrocitosis, anisocitosis y poiquilocitosis intensas. Se
puede derivar de una deficiencia de hierro (anemia ferropé- observa neutropenia, con neutrófilos hipersegmentados vie-
nica) o por deficiencia de vitamina B12 o folato (anemia jos, y trombocitopenia. Esto se debe a que la alteración de
megaloblástica). Las anemias hemolíticas son muy raras. la síntesis del DNA también afecta la producción de otras
Los eritrocitos se destruyen en gran número, ya sea por células de la sangre.
algún defecto en la célula misma (defecto intracorpuscular)
En la anemia por deficiencia de hierro, los eritrocitos de
manera característica son microcíticos y se observan hipo-
crómicos en el frotis de sangre periférica. Tanto la HCM
como la CMHC se encuentran bajas. El conteo eritrocitario
también se reduce.
En las anemias hemolíticas, aumenta el conteo de reticu-
locitos como resultado de la aparición de reticulocitos más
grandes, que son menos maduros. Éstos se liberan de mane-
122 IV Sangre y sistema inmune © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
ra prematura de la médula ósea hacia la circulación ante la
estimulación de la eritropoyetina en respuesta al aumento
de la demanda. Por tanto, estos reticulocitos se llaman reti-
culocitos por desviación. También es posible observar eri-
trocitos nucleados (eritroblastos que se liberan en forma
prematura hacia la circulación), escasos.
Análisis de la médula ósea. La condición de la médula
ósea corresponde ya sea a la causa de la anemia (como en las
anemias por deficiencia) o al efecto de la anemia (como en las
anemias hemolíticas y hemorrágicas).
En la anemia megaloblástica, los proeritroblastos y eritro-
blastos muestran cambios megaloblásticos, y reciben el nombre
de promegaloblastos y megaloblastos, respectivamente. En
contraste con sus contrapartes eritroblásticas, los megaloblastos
cuentan con las características siguientes: 1) la célula es de
mayor tamaño, con un núcleo más grande y citoplasma más
abundante; 2) la cromatina tiene aspecto más reticular (con-
densación menor) que en el eritroblasto, en el que se observan
más cúmulos en la cromatina –la formación de cúmulos de
cromatina constituye un signo de madurez celular; 3) hemo-
globinización del citoplasma que procede con normalidad –de
esta manera, puede decirse que la maduración del núcleo,
misma que revela la condición de la cromatina, presenta retra-
so respecto de la maduración del citoplasma (a la que revela la
hemoglobinización); y 4) por efecto de la detención de la
maduración, las células precursoras primitivas (p. ej., promega-
loblastos) son más numerosas que de ordinario.
En la anemia ferropénica, la médula ósea muestra prolifera-
ción de las células precursoras (hiperplasia eritroide), con una
proporción mayor de formas maduras. Algunas de las células
precursoras muestran citoplasma escaso con policromasia
(signo de inmadurez citoplásmica), y núcleo picnótico (signo
de madurez nuclear). Esto indica que la maduración del cito-
plasma presenta retraso respecto de la maduración del núcleo.
En las anemias hemolíticas, los precursores eritroides mues-
tran proliferación excesiva (hiperplasia eritroide). En condicio-
nes normales, los precursores de las células blancas son entre 3
y 5 veces más numerosos que los eritroides: la proporción entre
precursores mieloides y eritroides varía entre 3 y 5:1. En la
hiperplasia eritroide las cifras casi se igualan (1:1). El espacio
que ocupa la médula ósea dentro del hueso aumenta, y produ-
ce cambios óseos detectables en las radiografías.
Resumen
• Los eritrocitos contienen hemoglobina, necesaria para el
transporte de oxígeno y el dióxido de carbono en la cir-
culación.
• Los eritrocitos se producen en la médula ósea, y este pro-
ceso se encuentra bajo el control de la hormona eritro-
poyetina.
• Los eritrocitos tienen un promedio de vida de 120 días,
y se eliminan de la circulación gracias a la acción de los
macrófagos.
• La concentración baja anormal de la hemoglobina se
conoce como anemia, y ésta ocurre por muchas causas
distintas.
Aplicación del conocimiento
21-1. El Sr. Lundquist tiene un hematocrito bastante menor
que el normal. ¿Cómo se relaciona esto con su malestar
principal de fatiga y disnea?
22 Hemoglobina
La hemoglobina es una proteína de unión al oxígeno, que se Hemo
encuentra en el citoplasma de los eritrocitos. Transporta oxí- Ferrihemo
geno a partir de los pulmones y hacia los tejidos, y lleva el
dióxido de carbono de los tejidos hacia los pulmones. La Puente de sal
hemoglobina también contribuye de manera importante a
la capacidad de amortiguamiento ácido-base de la sangre Figura 22-2. Representación esquemática de la estructura de la hemo-
(véase capítulo 63). globina.
Hemoglobina en el neonato. La concentración de hemoglo- constituida por cuatro subunidades, cada una consiste en una
bina en la sangre del cordón umbilical promedia 16.5 g/dL. La cadena polipeptídica y un grupo hemo, una porfirina que con-
sangre del cordón representa la sangre del feto antes del naci- tiene hierro (figura 22-2). Las cuatro cadenas polipeptídicas
miento. Poco después del parto, el valor de la hemoglobina en que existen en la molécula de hemoglobina constituyen en
el neonato normal se incrementa con rapidez, y su concentra- conjunto la proteína que se conoce como globina. Un gramo
ción durante el primer día de vida es de 18.5 g/dL. Esto se debe de hemoglobina contiene 3.4 mg de hierro, y puede transpor-
a dos procesos. 1) Los eritrocitos que se encuentran dentro de tar hasta 1.34 mL de oxígeno.
la placenta se transfunden al neonato. Los valores de hemoglo-
bina son bastante altos en neonatos en quienes el cordón no se Las distintas variantes de hemoglobina cuentan con cadenas
liga durante los primeros minutos tras el nacimiento, lo que polipeptídicas distintas. La hemoglobina A, que constituye 97%
permite un paso de sangre placentaria adicional hacia el recién de la hemoglobina en el adulto, está formada por dos cadenas α,
nacido. 2) Ocurre una reducción rápida del volumen plasmáti- cada una contiene 141 residuos aminoácidos, y dos cadenas β,
co en el neonato, lo que desencadena hemoconcentración. La cada una con 146 aminoácidos. Su representación simbólica es
reducción del volumen plasmático permite que el neonato HbA (α2β2). Existen enlaces de sales (uniones no covalentes,
aloje las células hemáticas adicionales que obtiene mediante electrostáticas) entre los residuos carboxilo (COO-) terminal y
transfusión placentaria. Después de los primeros dos días de los residuos amino (NH3+) intermedios de las cuatro cadenas
vida se presenta una reducción intensa de la concentración de polipeptídicas. El átomo de hierro en el grupo hemo se fija entre
hemoglobina, que tiene lugar en el transcurso de dos semanas, los residuos de histidina de la cadena α en las posiciones 58 y 87
y se estabiliza para el tercer mes de vida, en 12 g/dL. Al final (que también se conocen como His-E7 e His-F8, respec-
del primer año, esta concentración aumenta hasta alcanzar el tivamente). En la cadena β, el átomo de hierro se fija entre los
nivel del adulto. Los valores de hemoglobina en el adulto son residuos de histidina que ocupan las posiciones 63 y 92. En esta-
15.5 ± 2.5 g/dL para varones, y 14 ± 2.5 g/dL para mujeres do desoxigenado, el átomo de hierro se ubica un poco por fuera
(figura 22-1). del plano del anillo, en dirección al residuo His-F8.
Cálculo de la hemoglobina. Puesto que se trata de una sus- La hemoglobina fetal o HbF (α2β2) es la variante principal
tancia cromática, la concentración de hemoglobina en una de hemoglobina en el feto. Tiene una afinidad mayor por el
muestra sanguínea puede calcularse con facilidad al comparar oxígeno. Es más resistente a la desnaturalización por álcalis; por
su color con el de una solución de hemoglobina de referencia. tanto, el método de rutina álcali-hematina no tiene capacidad
Sin embargo, la colorimetría se complica ante el hecho de que para calcular la concentración de HbF, a menos que la solución
el color de la hemoglobina no es constante; es rojo brillante se caliente en baño María durante 4 min. La HbF desaparece
cuando existe oxigenación completa y rojo azulado cuando se de los eritrocitos de los lactantes normales a los 6 meses de
desoxigenada. Antes de llevar a cabo la colorimetría es impor-
tante oxigenar por completo la hemoglobina (método de 123
oxihemoglobina) o desnaturalizarla con un ácido (método
ácido-hematina), álcali (método álcali-hematina) o cianuro
(método de la cianometahemoglobina).
Estructura de la hemoglobina. La hemoglobina, con un
peso molecular de 64 450 daltons, es una molécula globular
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Concentración de Semanas Meses Años Decenios
hemoglobina (g/dL)
Varones
Mujeres
Figura 22-1. Concentración de hemoglobina a diferentes edades.
124 IV Sangre y sistema inmune formación sigmoidea de la curva de disociación del O2 de la
hemoglobina (véase figura 48-1B).
edad, no obstante es posible detectar concentraciones muy
bajas (< 2%) en los eritrocitos de la mayor parte de los niños y Amortiguamiento de hidrogeniones. Los iones H+ se
adultos.
unen al NH2 de los residuos intermedios de histidina, para
La HbA2 (α2β2) se encuentra en concentraciones bajas constituir NH3+. Estos grupos NH3+ interactúan con los
(< 3% en adultos normales). La Hb de Bart (γ4) se detecta
en el feto en concentraciones bajas. Las hemoglobinas
Gower 1 ((ζ2ε2), Gower 2 ((α2ε2) y Portland ((ζ2ε2) son
variantes embrionarias de la hemoglobina.
Síntesis de la hemoglobina Succinil-- Sintetasa
CoA de ALA
El grupo hemo está formado por la condensación de la suc-
cinil-coenzima A (succinil-CoA, que se obtiene del ciclo del Sintetasa
ácido cítrico en las mitocondrias) con glicina, para de ALA
constituir ácido α-amino-β-cetoadípico (figura 22-3). La
condensación requiere fosfato de piridoxal para lograr la CoA-SH
activación de la glicina. El ácido α-amino-β-cetoadípico se
descarboxila con rapidez para constituir δ-aminolevulinato Fosfato
(ALA). Se trata del paso que limita la velocidad para la sín- de piridoxal
tesis del hemo y ocurre en las mitocondrias en presencia de
la sintetasa de ALA. Glicina Ácido α-amino- Ácido
β-cetoadípico δ-aminol
En el citosol se condensan dos moléculas de ALA para evulínico (ALA)
formar porfobilinógeno en presencia de la deshidratasa
de ALA. Cuatro moléculas de porfobilinógeno se con- 2 moléculas
densan para formar uroporfirinógeno III en presencia de
la sintetasa del uroporfirinógeno. El uroporfirinógeno III Deshidratasa
se convierte en coproporfirinógeno III mediante la des- de ALA
carboxilación de los grupos acetato, que los transforma Porfobilinógeno
en grupos metilo. Esta reacción la cataliza la descarboxi-
lasa del uroporfirinógeno. El coproporfirinógeno III ALA
ingresa a las mitocondrias, donde se convierte en proto-
porfirinógeno III por efecto de la enzima oxidasa del Descarboxilasa de
coproporfirinógeno, que cataliza la descarboxilación y uroporfirinógeno
oxidación de dos cadenas de ácido propiónico y las trans-
forma en grupos vinilo. Otra enzima de la mitocondria, Coproporfirinógeno-III Uroporfobilinógeno-III
la oxidasa de porfirinógeno, convierte al protoporfirinó-
geno III en protoporfirina III. La protoporfirina es un Oxidasa de coproporfirinógeno
componente de varias enzimas celulares (p. ej., citocro-
mos, catalasa y enzimas microsómicas del sistema P450). Protoporfirinógeno-III © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
El paso final para la síntesis del hemo implica la incorpo- Oxidasa de porfirinógeno
ración del hierro ferroso a la protoporfirina, en una reac-
ción que cataliza la sintetasa del hemo o ferroquelatasa, Ferroquelatasa
otra enzima de las mitocondrias.
Protoporfirina-III Hemo
Reacciones de la hemoglobina
Figura 22-3. Pasos para la síntesis de la hemoglobina. A, acetato; H,
Oxigenación. El oxígeno se une de manera reversible a la hidrógeno; M, metilo; N, nitrógeno; P, propionato; V, vinilo.
hemoglobina, para constituir oxihemoglobina. La molé-
cula de oxígeno (O2) ocupa a la sexta posición coordina-
da del átomo de hierro, que permanece en estado ferro-
so. La inserción de la molécula de O2 tiene los efectos
siguientes: el átomo de hierro se desplaza hacia el plano
molecular del hemo; al tiempo que el átomo de hierro se
mueve, lleva consigo al residuo His-F8 y distorsiona las
cadenas polipeptídicas. La distorsión de las cadenas poli-
peptídicas desencadena la rotura de los enlaces de sal
que existen entre ellas y se liberan hidrogeniones (H+;
por esta razón la hemoglobina oxigenada tiene una capa-
cidad de amortiguamiento distinta a la hemoglobina no
oxigenada). La estructura cuaternaria de la hemoglobina
cambia del estado tenso al relajado.
Cuatro moléculas de O2 se unen a la molécula de hemo-
globina, una a cada grupo hemo. La inserción de la primera
molécula de O2 incrementa la afinidad de los sitios 2 y 3
por el oxígeno. Una vez que se ocupan los sitios 2 y 3, la afi-
nidad del sitio 4 se incrementa aún más. Este fenómeno se
llama cinética cooperativa de unión. Su resultado es la con-
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. grupos COO- terminales para formar puentes de sal. La for- 22 Hemoglobina 125
mación de estos enlaces entre sales reduce la unión de O2 a
la hemoglobina. Por el contrario, la unión de O2 a la hemo- Glucosilación de la hemoglobina. La hemoglobina sufre
globina rompe los enlaces de sales y libera los iones H+. De glucosilación por vía no enzimática por efecto de la glucosa
esta manera, la oxigenación de la hemoglobina reduce la que ingresa a los eritrocitos. La cantidad de hemoglobina
capacidad de amortiguamiento de la hemoglobina. En el glucosilada (HbA1c) es proporcional a la concentración de
sentido inverso, el amortiguamiento de los H+ por la hemo- glucosa en la sangre, y de ordinario se aproxima a 5%. La
globina disminuye la oxigenación de esta última. El amorti- concentración de HbA1c corresponde a la concentración
guamiento de los hidrogeniones también es importante para promedio de glucosa sanguínea durante las 6 a 8 semanas
el transporte del dióxido de carbono (CO2) en el plasma, en precedentes, y sirve como un índice de control a largo plazo
forma de bicarbonato. de la diabetes mellitus. De esa manera, un paciente que no
atiende de manera adecuada su hiperglucemia y sólo se
Formación de la carbaminohemoglobina. El CO2 se une aplica una inyección de insulina antes de acudir con el
con avidez a los grupos NH2α terminales de la valina la médico puede presentar una concentración normal de glu-
cadena polipeptídica β, y con menos avidez a los que se ubi- cosa en sangre, pero su HbA1c permanece elevada.
can en la cadena polipeptídica α.
Trastornos de la hemoglobina
R - N - H + CO2 = R - N- COO- + H+
Hemoglobinopatías
HH Las hemoglobinopatías hacen referencia a anomalías de la
secuencia de aminoácidos de las cadenas polipeptídicas de
La reacción genera carbamato y libera H+, al que amor- la hemoglobina. Algunos ejemplos de hemoglobinas anor-
tiguan los residuos de histidina intermedios de la hemoglo- males son la HbS, HbC y HbE. Se producen por un defec-
bina A. Estas reacciones favorecen la formación de enlaces to en el gen que dirige la síntesis de estas cadenas polipep-
de sal, que dificultan la oxigenación. De esta manera, cada tídicas. Varias hemoglobinas anormales carecen de efecto
vez que el CO2 se transporta a la sangre, ya sea como car- lesivo, pero la HbS induce anemia de células falciformes, un
baminohemoglobina o bicarbonato, se vincula con una trastorno con potencial letal.
reducción de la capacidad de oxigenación de la hemoglobi-
na. Este fenómeno se llama efecto Bohr. Anemia de células falciformes. En la HbS, las cadenas α son
normales, pero las cadenas β son anormales, con un residuo de
Reacción con el 2,3-difosfoglicerato (DPG). A la molé- valina en la posición 6 que sustituye al ácido glutámico usual.
cula de hemoglobina se le une una sola molécula de DPG. Esta sustitución genera la formación de ciertos sitios reactivos
La molécula de DPG ocupa la cavidad central formada por que se denominan parches adherentes sobre la cadena β, que
las cuatro cadenas polipeptídicas de la hemoglobina. Se se unen a receptores adherentes en las cadenas α de la HbS.
mantiene en su sitio gracias a los puentes de sales que exis- Esta unión produce polimerización de la HbS (figura 22-4), lo
ten entre los tres grupos NH3+ en cada cadena polipeptídi- que genera precipitados largos y fibrosos. Los precipitados dis-
ca. Uno corresponde al grupo NH3+ en el residuo terminal torsionan al eritrocito y le hacen adquirir forma de hoz. Puesto
de valina; los otros dos pertenecen a los residuos interme- que la polimerización hace que exista un número más bajo de
dios de lisina e histidina. La formación de enlaces de sal difi- moléculas de hemoglobina, la presión osmótica que ejerce esta
culta que el O2 se una a la hemoglobina, y desplaza la curva molécula disminuye, y la célula falciforme se deshidrata. Por
de disociación del O2 hacia la derecha (véase figura 52-2). esta misma razón la célula falciforme puede de absorber una
cantidad mayor de agua sin estallar, y su fragilidad osmótica es
Formación de carboxihemoglobina. El monóxido de car- menor que la de las células normales. A pesar de esto, la fragi-
bono (CO) reacciona con la hemoglobina para constituir lidad mecánica de las células falciformes es mayor, toda vez
carboxihemoglobina. La afinidad de la hemoglobina por el que la polimerización de la hemoglobina deforma la membra-
CO es 200 veces mayor que su afinidad por el O2. Esta na y la vuelve rígida. La membrana también presenta modifi-
molécula se une exactamente en el sitio en que el O2 se cación química, lo que facilita el depósito de IgG y comple-
uniría al hemo. El resultado es una reducción del transpor- mento sobre su superficie.
te de O2 en la sangre.
La deformación en hoz de los eritrocitos sólo ocurre
Formación de metahemoglobina. El hierro ferroso (Fe2+) cuando la hemoglobina está desoxigenada. El cambio de
de la hemoglobina es susceptible a la oxidación por superó- conformación que se presenta con la oxigenación oculta los
xidos y otros agentes oxidantes, reacción que constituye la receptores adherentes en las regiones más profundas de las
metahemoglobina (hemoglobina que contiene hierro en su moléculas, de tal manera que no se encuentran disponibles
forma férrica [Fe3+]), que no puede portar oxígeno. El eri- en la superficie, y no es posible que se presente deforma-
trocito posee un sistema de reductasa de la metahemoglo- ción. La deformación falciforme también se reduce en las
bina, efectivo para reducir al Fe3+ y convertirlo de nuevo en células que cuentan con más HbF, toda vez que esta hemo-
Fe2+. El sistema implica la participación de NADH, H+, globina cuenta con receptores adherentes pero no con par-
citocromo (Cit) b5 y la reductasa del citocromo b5. ches adherentes. De ahí que, en efecto, la HbF bloquea a los
parches adherentes de la HbS. El resultado es que previene
Hb-Fe3+ + Cyt b5 red Hb - Fe2+ + Cyt b5 ox la formación de polímeros largos de HbS (figura 22-4C).
reductasa La deformación falciforme de los eritrocitos genera dos
tipos de problemas:
Cyt b5 ox + NADH + H+ del Cit b5 Cyt b5 red + NAD+
1. Las células falciformes se hemolizan en un número
Es posible que se desarrolle metahemoglobinemia por mayor, lo que desencadena anemia hemolítica. La hemó-
efecto de una deficiencia genética de reductasa de la meta- lisis es tanto intravascular como extravascular. La hemó-
hemoglobina. También se desencadena por el uso de ciertos lisis intravascular se debe a lisis celular que deriva de la
fármacos, como las sulfonamidas. Cuando más de 10% de la activación del complemento. También ocurre por efecto
hemoglobina normal se transforma en metahemoglobina, se de la fragmentación de las células rígidas que resulta del
observa una coloración grisácea de la piel, que se asemeja a estrés mecánico que sufren al pasar a través de capilares
la cianosis. estrechos. La hemólisis extravascular se presenta por la
126 IV Sangre y sistema inmune
HbS (desoxigenada)
A
Parche adherente Receptor adherente Hemo
HbS (oxigenada) Reductasa de
la biliverdina
B
(Receptores adherentes ocultos)
C HbS
(desoxi)
HbS
(desoxi)
Figura 22-4. Receptores y parches adherentes en la anemia de células Biliverdina Biliverdina
falciformes. A) Polimerización de la HbS desoxigenada. B) Falta de poli-
merización en la HbS oxigenada. C) Falta de polimerización de la HbS Urobilinógeno Urobilina
desoxigenada en presencia de HbF. Sólo se forman trímeros.
Figura 22-5. Pasos para la degradación de la hemoglobina. © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
fagocitosis excesiva de las células falciformes recubiertas
con inmunoglobulina G (IgG), por la acción de los macrófagos, la molécula hemo se separa de la globina
macrófagos dentro de los sinusoides esplénicos. (figura 22-5). La globina se degrada para obtener amino-
2. Las células falciformes también obstruyen la microcircu- ácidos y reutilizarlos. El Fe2+ de la porfirinas se convierte
lación capilar. Las razones para este fenómeno incluyen en Fe3+. El anillo se degrada para liberar al hierro y al
el incremento de la rigidez de la célula, la tendencia monóxido de carbono, lo que tiene por efecto la forma-
menor de ésta a adherirse al endotelio y un incremento ción de biliverdina, un pigmento verde. A estas reacciones
general de la viscosidad de la sangre. La oclusión produ- las cataliza la oxigenasa del hemo, un complejo enzimáti-
ce hipoxia por estasis y dolor isquémico intenso (crisis co que se ubica en los microsomas de los macrófagos. El
vasooclusiva). La hipoxia desencadena la deformación destino del hierro que se libera se analiza en el capítulo
falciforme en más células y pone en marcha un círculo 24. La biliverdina se convierte en bilirrubina, un pigmen-
vicioso. to amarillo, por acción de la reductasa de la biliverdina,
que reduce el puente metilo que existe entre el pirrol III
Talasemias y IV para obtener un grupo metileno.
Las talasemias hacen referencia a la reducción de la síntesis
o la ausencia de una de las dos cadenas polipeptídicas de la Excreción de la bilirrubina. La bilirrubina es poco solu-
hemoglobina. Cuando una de las cadenas se encuentra en ble en agua y se transporta en el plasma unida a la albúmi-
concentración más baja, el polipéptido afectado sigue con- na. En los sinusoides hepáticos la bilirrubina se disocia de la
servando una secuencia normal de aminoácidos. Esta condi- albúmina para ingresar a las células hepáticas por medio de
ción se debe a defectos en la porción reguladora de los genes difusión facilitada. La bilirrubina es liposoluble y tiende a
de la globina. La disminución o la ausencia de los permanecer en el interior de la célula. Los hepatocitos con-
polipéptidos α y β se denominan talasemias α y β, respecti- jugan a la bilirrubina con difosfato de uridina (UDP)-ácido
vamente. La disminución de la síntesis de las cadenas poli- glucurónico, lo que la hace hidrosoluble, de manera que
peptídicas tiene dos efectos: 1) una disminución general de puede excretarse en la bilis. La reacción la cataliza la enzi-
la cantidad de hemoglobina que se sintetiza, lo que desen- ma glucuroniltransferasa, que se ubica en los microsomas
cadena anemia, y 2) un desequilibrio entre la cantidad de hepáticos (es decir, en el retículo endoplásmico liso de los
cadenas α y β. En la talasemia α, por ejemplo, al no existir hepatocitos). La reacción ocurre en dos fases, como se
cadenas α se unen cuatro cadenas β para constituir una muestra más adelante. La bilirrubina conjugada se excreta
hemoglobina β4, que se denomina HbH. Estos agregados se
precipitan en el citoplasma y provocan daño a la membra-
na. Los macrófagos esplénicos eliminan con más frecuencia
a los eritrocitos que transportan estos agregados, lo que
desencadena anemia hemolítica.
Degradación de la hemoglobina
Formación de la bilirrubina. Los macrófagos que se ubican
en el recubrimiento de los sinusoides del hígado, médula
ósea y bazo fagocitan a los eritrocitos viejos. Dentro del
22 Hemoglobina 127
hacia los canalículos hepáticos mediante transporte activo. Cuadro 22-1. Diferencias entre hiperbilirrubinemia
Este transporte activo es el paso que limita la velocidad de conjugada y no conjugada
todo el proceso de excreción de bilirrubina.
UDP UDP Monoglucurónido Hiperbilirrubinemia Hiperbilirrubinemia
ácido glucurónico glucuroniltransferasa de bilirrubina conjugada no conjugada
+ Ictericia sin coluria
+ Ictericia acompañada
UDP de coluria La ictericia es sobretodo de origen
bilirrubina prehepático. Entre las causas
La ictericia es sobretodo hepáticas se encuentra la ictericia
UDP UDP Diglucurónido de origen poshepático. neonatal
ácido glucurónico glucuroniltransferasa de bilirrubina Entre las causas hepáticas
se encuentra la hepatitis Puede presentarse kernicterus
+ + infecciosa
monoglucurónido UDP Las heces nunca presentan
Nunca se presenta coloración blanquecina
de bilirrubina kernicterus La reacción de Van den Berg es
indirecta
Formación y excreción del urobilinógeno. La bilirrubina Las heces pueden tener
conjugada que se excreta en la bilis se modifica por la acti- coloración blanquecina
vidad de las bacterias intestinales en el íleo terminal y colon.
La enzima bacteriana a glucuronidasa β escinde al glucuró- La reacción de Van den
nido y convierte a la bilirrubina en urobilinógeno (que tam- Berg es directa
bién se conoce como estercobilinógeno), un compuesto
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. incoloro. Cerca de 20% del urobilinógeno que se forma se concentración se une al sitio de afinidad baja en la albú-
reabsorbe desde el intestino y vuelve a ser excretado por el mina, y se disocia con facilidad. Puesto que es liposoluble,
hígado hacia el intestino a través de la bilis. Esto contribuye la bilirrubina no conjugada puede atravesar la barrera
al ciclo enterohepático del urobilinógeno. Una cantidad más hematoencefálica. No tiene capacidad para penetrar al
bien escasa de urobilinógeno que se absorbe a partir del cerebro del adulto en gran cantidad, pero en el neonato la
intestino se excreta en la orina. La mayor parte de los uro- hiperbilirrubinemia en exceso de 20 mg/dL induce un
bilinógenos (incoloros) que se forman en el intestino se oxi- trastorno neurológico que se denomina kernicterus, por
dan para constituir urobilinas (compuestos cromáticos), y efecto del depósito de bilirrubina en los ganglios basales
se excretan en las heces. El oscurecimiento de las heces al ricos en lípidos.
permanecer expuestas al aire se debe a la conversión de los
urobilinógenos fecales en urobilinas. La bilirrubinemia no conjugada puede desarrollarse por
causas prehepáticas, como la hemólisis excesiva, o por cau-
Hiperbilirrubinemia sas hepáticas, como la disminución de la conjugación hepá-
tica de bilirrubina. El síndrome de Gilbert (reducción dis-
La concentración sérica normal de bilirrubina varía entre creta de la UDP-glucuroniltransferasa), de Crigler-Najjar
0.3 y 1 mg/dL. La mayor parte de esta bilirrubina se tipo II (reducción moderada de la UDP-glucuroniltransfera-
encuentra en su forma no conjugada (bilirrubina indirecta, sa) y de Crigler-Najjar tipo I (ausencia de UDP-glucuronil-
0.2 a 0.7 mg/dL). La concentración sérica de bilirrubina transferasa) son trastornos de origen genético en los que la
conjugada (bilirrubina directa) es de 0.1 a 0.3 mg/dL. hiperbilirrubinemia no conjugada tiene etiología hepática.
Una causa más frecuente es la ictericia neonatal.
El término ictericia hace referencia a la pigmentación
amarilla de la piel y membranas mucosas, que deriva de En la ictericia neonatal, que también se nombra icteri-
la hiperbilirrubinemia. La ictericia aparece cuando la cia fisiológica del recién nacido, existe una hiperbilirrubi-
bilirrubina sérica excede 2 mg/dL. El exceso de bilirrubi- nemia de hasta 5 mg/dL en condiciones normales. Aparece
na en la sangre puede encontrarse en su mayor parte con- en el transcurso de 2 a 5 días del nacimiento y perdura
jugada o no conjugada. Si más de 50% de la bilirrubina alrededor de una semana. En el feto, la bilirrubina se eli-
se encuentra conjugada, el fenómeno se denomina hiper- mina de la circulación por la actividad de la placenta. En
bilirrubinemia conjugada. Si menos de 15% se encuentra el momento del nacimiento el neonato debe excretar su
conjugada, se denomina hiperbilirrubinemia no conjuga- propia bilirrubina, pero la conjugación hepática de esta
da (cuadro 22-1). molécula aún es insuficiente debido a la actividad limita-
da de la UDP-glucuroniltransferasa. El resultado es la
Bilirrubinemia no conjugada hiperbilirrubinemia. La hiperbilirrubinemia cede cuando
La bilirrubinemia no conjugada se presenta cuando se pro- el hígado del neonato madura. La ictericia puede prevenir-
duce un exceso de bilirrubina respecto de la cantidad que se mediante la administración de fenobarbital a la mujer
puede conjugar el hígado. También se denomina hiperbili- embarazada o al neonato. El fenobarbital pertenece a un
rrubinemia por retención. La bilirrubina no conjugada es grupo de fármacos que se denominan inductores de las
insoluble en agua: se transporta en el plasma unida a la enzimas microsómicas hepáticas. Los inductores de los
albúmina. Debido a que la albúmina no se filtra hacia la microsomas aumentan la actividad de la glucuroniltransfe-
orina, la bilirrubina no conjugada no aparece en aquélla rasa. La ictericia neonatal puede reducirse con la aplica-
(figura 22-6A). De ahí que en la bilirrubinemia no conjuga- ción de fototerapia. La exposición de la piel a luces blan-
da la ictericia no se acompaña de coluria (presencia de bili- cas o azules produce fotoisomerización de la bilirrubina
rrubina en la orina). para constituir lumirrubina hidrosoluble, que se excreta
con rapidez en la bilis sin requerir conjugación.
La albúmina cuenta con dos sitios de unión para la bili-
rrubina: un sitio con afinidad alta y otro con afinidad Bilirrubinemia conjugada
baja. Los sitios de afinidad alta en la albúmina pueden La bilirrubinemia conjugada se presenta cuando existe
ligar bilirrubina no conjugada hasta una concentración de algún trastorno de la excreción hepática de bilirrubina, de
20 mg/dL. La bilirrubina no conjugada en exceso de esta tal manera que la bilirrubina ya conjugada regresa a la cir-
culación. Este fenómeno también se llama hiperbilirrubine-
mia por reflujo. La bilirrubina conjugada es hidrosoluble y
128 IV Sangre y sistema inmune
Bilirrubina no Concentración normal de bilirrubina en plasma Bilirrubina Bilirrubinemia conjugada
conjugada
Una cantidad muy pequeña
de bilirrubina conjugada
ingresa a la sangre
Reflujo
de
bilirrubina
conjugada
Bilirrubina
conjugada
La bilirrubina Circulación Obstrucción biliar
conjugada no enterohepática
se absorbe de urobilinógeno
Bilirrubina
Urobilinógeno
En la orina se excreta
una cantidad muy baja
de bilirrubina conjugada
Urobilinógeno Bilirrubina
Figura 22-6. Hiperbilirrubinemia. A) Hiperbilirrubinemia no conjugada. B) Hiperbilirrubinemia conjugada.
se encuentra disuelta en el plasma. Se filtra con facilidad na en mayor cantidad en la orina. La caída subsecuente del © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
hacia la orina (figura 22-6B). De ahí que en la hiperbilirru- urobilinógeno urinario se debe a la disminución de la excre-
binemia conjugada la ictericia se acompañe de coluria (pre- ción de bilirrubina hacia el intestino, y la reducción subse-
sencia de pigmento biliar en la orina). La hiperbilirrubine- cuente de la síntesis intestinal de esa molécula. Por razón,
mia conjugada puede deberse a una alteración poshepática un incremento de la concentración del urobilinógeno en la
o hepática de la excreción de la bilirrubina. orina en un paciente con ictericia y bajo tratamiento cons-
tituye un buen signo.
Entre las causas poshepáticas de la hiperbilirrubinemia
(ictericia obstructiva) se encuentran la obstrucción de los Hemoglobinemia
conductos biliares y canalículos biliares intrahepáticos. La
bilirrubina conjugada que se forma en los hepatocitos no Cuando existe una eliminación excesiva de eritrocitos por
puede fluir hacia los canalículos biliares con facilidad, por lo la acción de los macrófagos, el fenómeno se llama hemólisis
que refluye hacia los sinusoides hepáticos y desencadena extravascular: se relaciona con liberación de bilirrubina
hiperbilirrubinemia conjugada. Puesto que la bilis no ingre- hacia la sangre. Cuando existe una degradación excesiva de
sa al intestino, las heces se observan pálidas (acolia, con eritrocitos dentro de los vasos sanguíneos, el fenómeno se
color de tiza). Tampoco se forma urobilinógeno; por tantos, denomina hemólisis intravascular: se relaciona con la libe-
no se excreta en la orina. ración de hemoglobina libre hacia la circulación.
Las causas hepáticas incluyen afecciones hepatocelulares Cuando la hemoglobina se libera hacia la circulación en
y ciertos defectos genéticos de la excreción de la bilirrubi- grandes cantidades las proteínas plasmáticas se unen a ella,
na, como el síndrome de Dubin-Johnson y de Rotor. En las de tal manera que el hierro no se pierda a través de la orina.
afecciones hepatocelulares se afectan las tres funciones del Los complejos que se forman son captados por los hepato-
hepatocito relacionadas con la bilirrubina: captación, conju- citos, y el hierro se recicla. La hemoglobina libre que llega a
gación y excreción. Sin embargo, la excreción se afecta de la circulación se combina primero con la haptoglobina.
manera más intensa, y desencadena hiperbilirrubinemia con Cuando se excede la capacidad de unión de la haptoglobi-
predominio conjugado. La ictericia hepatocelular se acom- na, la hemoglobina se convierte en metahemoglobina. La
paña así de coluria y se relaciona con acolia. Las concentra- molécula ferrihemo (hemo que contiene Fe3+) se disocia de
ciones de urobilinógeno en la orina se incrementan en pri- la globina y se une a la hemopexina. Cuando la capacidad
mer lugar y luego disminuyen, al aumentar la intensidad de de unión de la hemopexina también se excede, el ferrihemo
la ictericia hepatocelular. El incremento inicial del urobili- se une a la albúmina del plasma, para constituir metahemal-
nógeno urinario se debe a la disminución de la recaptura búmina. La concentración baja de haptoglobina en el plas-
hepática del urobilinógeno que se absorbe del intestino y
pasa a la sangre. De esta manera, el urobilinógeno se elimi-
22 Hemoglobina 129
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. ma constituye un indicador temprano de una degradación
excesiva de hemoglobina. La concentración baja de hemo-
pexina o la aparición de metahemalbúmina en el plasma
revelan un incremento intenso de la degradación de la
hemoglobina. Cuando la capacidad de reunión de las tres
proteínas plasmáticas se exceden, la hemoglobina comienza
a circular libre en la sangre (hemoglobinemia).
Los macrófagos capturan la hemoglobina que circula
libre y la degradan, lo que genera hiperbilirrubinemia. La
hemoglobina también se filtra hacia los túbulos renales. Las
células de los túbulos renales retiran cantidades bajas de
hemoglobina del lumen tubular mediante endocitosis. El
hierro se almacena en las células de los túbulos renales, en
forma de hemosiderina. Ésta ocurre cuando las células
tubulares se desprenden. Cuando se filtra hacia los túbulos
una cantidad alta de hemoglobina, se elimina en la orina
(hemoglobinuria). Si la orina es alcalina, la hemoglobina se
oxigena para constituir oxihemoglobina (rosa) en las vías
urinarias. Si la orina es ácida, la hemoglobina se oxida para
conformar metahemoglobina (café oscuro). El color de la
orina varía en consecuencia.
Resumen
• La hemoglobina esta compuesta por cuatro cadenas poli-
peptídicas y un grupo hemo, una porfirina que contiene
hierro.
• La síntesis de la hemoglobina comienza con la reducción
de la succinil-CoA y glicina, y pasos sucesivos que
requiere la presencia de enzimas apropiadas.
• La hemoglobina se une de manera reversible al oxígeno
y amortigua los iones de hidrógeno.
• Tanto la globina, que compone a la hemoglobina, como
el Fe2+ se recuperan de los eritrocitos y retiran de la cir-
culación, para reutilizarse durante la producción de eri-
trocitos nuevos.
Aplicación del conocimiento
22-1. La concentración de hemoglobina del Sr. Lundquist es
de 11 g/dL, y es evidente que presenta anemia. ¿Cómo se
relaciona esto con la fatiga que refiere en el momento de la
presentación?
22-2. Calcule el valor aproximado del contenido de oxíge-
no en la sangre arterial del Sr. Lundquist.
23 Hematopoyesis
En el feto, todas las células sanguíneas se originan del cales mediante mitosis–, y diferenciación y compromiso,
mesénquima. Durante los primeros dos meses de vida fetal, que es la capacidad para diferenciarse en cualquiera de las
la formación de la sangre ocurre en el saco vitelino (figura células sanguíneas maduras especializadas.
23-1A). A partir de entonces, el hígado se convierte en el
sitio principal de la hematopoyesis hasta casi el séptimo Células madre. Con el tiempo, la capacidad de una célula
mes de vida, en que el bazo hace una contribución discreta. troncal para autorrenovarse disminuye, y se incrementa su
La hematopoyesis comienza al interior de la médula ósea compromiso con una línea específica de diferenciación.
durante el tercer mes, y para el séptimo mes ésta constitu- Cuando la capacidad de autorrenovación se pierde, la célula ya
ye el punto principal de la hematopoyesis (figura 23-1B). no se llama célula troncal, sino célula madre. Las células madre
se encuentran comprometidas con una o, como máximo, dos
Después del nacimiento, los eritrocitos, granulocitos y pla- líneas de desarrollo. Las células madre son más numerosas que
quetas se forman en la médula ósea. La médula ósea hace una las células troncales y, al igual que éstas, se encuentran tanto en
contribución discreta a la producción de linfocitos, que ocurre la médula ósea como en la sangre circulante. Las células tron-
sobretodo en otros tejidos linfoides. Los monocitos se forman cales y las madre no pueden diferenciarse a partir de sus carac-
en la médula ósea, y cierta cantidad en el bazo y tejidos linfoi- terísticas morfológicas. Ambas se observan como un linfocito
des. El vaso, hígado y ganglios linfáticos resumen su actividad grande. Sin embargo, pueden identificarse mediante técnicas
hemopoyética sólo cuando existe una demanda excesiva de inmunológicas, que identifican los distintos tipos de moléculas
células sanguíneas, que no puede cubrir de manera aislada la que se encuentran en su membrana celular. Las células madre
hiperactividad de la médula ósea. Este tipo de hematopoyesis se reconocen por su capacidad de dar origen a clonas (colonia
fuera de la médula ósea se llama hematopoyesis extramedular, o grupo de células) de células diferenciadas en presencia de
y es más común en neonatos, lactantes y niños pequeños en factores de crecimiento. De ahí que las células madre también
quienes toda la cavidad medular se encuentra ocupada por se llamen células formadoras de colonias (CFC) o unidades for-
médula ósea roja (hematopoyéticas), lo que deja poco margen madoras de colonias (CFU, por sus siglas en inglés).
para que el espacio medular se expanda.
Las células madre pueden ser multipotenciales o uni-
Células troncales. Existen tres tipos distintos de células potenciales (figuras 23-2 y 23-3). Un ejemplo de células
troncales: las células troncales pluripotenciales, que tienen
capacidad para dar origen a cualquier célula hemática; la Célula troncal
célula troncal mieloide, que da origen a eritrocitos, granulo- pluripotencial
citos de todos los tipos, monocitos y plaquetas; la célula
troncal linfoide, que da origen sólo a los linfocitos. Todas las
células troncales poseen dos propiedades fundamentales:
autorrenovación –que es la producción de más células tron-
Célula troncal Célula troncal
mieloide linfoide
Actividad hematopoyética Hígado Médula ósea
Saco
vitelino
Bazo CFU- CFU-Ba CFU-Eo CFU-M CFU-G
Meg
Meses de vida intrauterina © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
Vértebra Megacariocito Basófilo Monocito Linfocito
Esternón
Celularidad (%)
CostillaTibia Eritrocito Eosinófilo Neutrófilo
Fémur
Figura 23-2. Vías hematopoyéticas para la producción de eritrocitos y leu-
Edad (años) cocitos. CFU-GEMM, unidad formadora de colonias de granulocitos, eritroci-
tos, megacariocitos y macrófagos; CFU-Meg, unidad formadora de colonias
Figura 23-1. A) Sitios de eritropoyesis extramedular. B) Porcentaje de de megacariocitos; BFU-E, unidad formadora de brotes de eritrocitos; CFU-
médula ósea en distintos huesos. Ba, unidad formadora de colonias de basófilos; CFU-Eo, unidad formadora de
colonias de eosinófilos; CFU-M, unidad formadora de colonias de macrófa-
130 gos; CFU-G, unidad formadora de colonias de granulocitos.
madre multipotencial lo constituye la CFU granulocítica, 23 Hematopoyesis 131
eritroide, megacariocítica y macrofágica (CFU-GEMM).
Algunos ejemplos de células madre unipotenciales son la Eritropoyesis
CFU eritroide (CFU-E) y CFU megacariocítica (CFU- La regulación de la eritropoyesis se analiza en el capítulo
Meg). La serie eritroide cuenta con dos tipos de células 21. La primera célula de la serie eritroide es el pronormo-
madre eritroides: unidades formadoras de brotes de eri- blasto, que madura de manera sucesiva en pronormoblas-
trocitos (BFU-E, por sus siglas en inglés) y CFU-E. La to, reticulocito y, por último, eritrocito, en cerca de siete
BFU-E forma colonias grandes, en tanto la CFU-E forma días.
colonias más limitadas.
El pronormoblasto (12 a 20 μm) cuenta con un núcleo
Las células progenitoras sufren multiplicación y grande que ocupa la mayor parte de la célula. El núcleo
maduración antes de liberarse hacia el torrente sanguí- contiene varios nucleolos. La cromatina presenta un
neo. El crecimiento y diferenciación de las células hema- aspecto reticular fino. El citoplasma nuestra basofilia
topoyéticas se encuentra bajo el control de las citocinas. intensa (se tiñe de color azul oscuro) debido a su conteni-
Las citocinas que controlan a las series granulocítica y do elevado de RNA.
trombocítica se denominan factores estimulantes de
colonias (CSF, por sus siglas en inglés). A los precursores Los normoblastos se clasifican en normoblastos tempra-
granulocíticos los estimula el G-CSF, a los precursores nos (basofílicos), normoblastos intermedios (policromáti-
monocíticos el M-CSF, y a ambos los estimula el GM- cos), normoblastos tardíos (ortocromáticos) y reticulocitos
CSF. Las citocinas que estimulan a la serie linfocítica se (figura 23-4). La división mitótica se presenta hasta la fase
llaman interleucinas. La citocina que estimula a la serie del normoblasto intermedio, y la mitosis adquiere su activi-
eritroide se denomina eritropoyetina. dad máxima en esta fase. El normoblasto tardío no es capaz
de sufrir una división mitótica. Al tiempo que pasa por estas
fases, la célula y su núcleo se hacen más pequeños y la cro-
matina se condensa y adquiere aspecto más rugoso, al
Célula troncal Célula troncal Célula troncal
omnipotencial linfoide mieloide pluripotencial
pluripotencial
Célula troncal hematopoiética pluripotencial
Células NK Linfopoiesis-T Linfopoiesis-B Basófilos Eosinófilos Granulopoiesis Trombopoiesis Eritropoiesis
monopoiesis
Monopoiesis Granulopoiesis
Linfoblastos-T Linfoblastos-B Monoblastos Mieloblastos Megacarioblastos ProePrriotreorbyltahs-tos
roblasts
Promielocitos Promielocitos Promielocitos
basofílicos eosinofílicos Mielocitos Eritroblastos
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Promonocitos Metamielocitos Megacariocitos
Células con núcleo en bandas
Células NK Linfocitos-T Linfocitos-B Granulocitos Granulocitos Monócitos Granulocitos Trombocitos Eritrócitos
segmentados segmentados neutrofílicos con
eosinofílicos núcleo segmentado
basofílicos
Células plasmáticas Macrófagos
Figura 23-3. Células hematopoyéticas.
132 IV Sangre y sistema inmune mediante su paso por distintas fases celulares: promielocito,
mielocito, metamielocito y célula en banda. De manera
Médula ósea independiente a la diferencia vinculada a los gránulos que
contienen, el mielocito, metamielocito y célula en banda
Sangre tienen características morfológicas similares. La maduración
Proeritroblasto de los granulocitos se caracteriza por el desarrollo de gránu-
los azurófilos (en la fase promielocítica), la desaparición de
Normoblasto los nucleolos y la aparición de gránulos específicos (en la
temprano fase de mielocito), y la detención de la mitosis (en la fase de
Normoblasto metamielocito). Existe una pérdida progresiva de la basofi-
intermedio lia citoplásmica, maduración del núcleo –que por último
Normoblasto adquiere segmentación–, y desarrollo de motilidad y capaci-
tardío dad para actuar como fagocito.
Reticulocito
Serie linfocítica. El linfoblasto se asemeja al mieloblasto,
Eritrocito excepto porque su núcleo contiene un número más bajo de
nucleolos y cromatina más densa. Los linfoblastos dan ori-
Hemoglobina gen de manera sucesiva a los linfocitos grandes y luego a los
pequeños, ambas formas se encuentran en la circulación.
Basofilia citoplásmicaMitocondria
Serie monocítica. Los monocitos se forman sobretodo en
Figura 23-4. Cambios del citoplasma durante la eritropoyesis. la médula ósea, y migran hacia el bazo y tejidos linfoides. La © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
célula más temprana es el monoblasto, que da origen al pro-
mismo tiempo el citoplasma pierde basofilia. Los nucleolos monocito y monocito maduro. El monoblasto es una célula
desaparecen en la fase de normoblasto temprano. La hemo- grande que no puede distinguirse del mieloblasto con base
globina aparece en la fase del normoblasto intermedio. La en su morfología. El promonocito (20 μm) tiene un núcleo
coloración acidófila de la hemoglobina hace que el citoplas- grande con forma de riñón. La cromatina es reticular. El
ma adquiera un aspecto policromático (azul grisáceo-viole- citoplasma tiene una coloración azul grisácea mate, y puede
ta). El núcleo desarrolla picnosis (se observa como una masa contener gránulos azurófilos finos.
sin estructuras diferenciadas que se tiñe con intensidad) y se
extruye durante la fase de normoblasto tardío. Con la pér- Trombopoyesis
dida del núcleo cesa la formación de ribosomas nuevos en El megacarioblasto (20 a 30 μm) es la primera célula en la
el citoplasma. El citoplasma retiene un tinte policromático serie plaquetaria. Se transforma en un promegacariocito de
discreto. mayor tamaño, y megacariocito aún más grande (30 a 90
μm). El megacariocito (figura 23-5) cuenta con un núcleo
El reticulocito es una célula en forma de disco que care- multilobulado único, con cúmulos densos de cromatina. El
ce de núcleo, con volumen y diámetro un poco mayores que citoplasma tiene color azul claro y contiene gránulos azuró-
el eritrocito maduro. El contenido de hemoglobina de esta filos finos escasos. El borde de la célula es irregular y puede
célula es casi el mismo que el del eritrocito maduro. El cito- tener pseudópodos. Las plaquetas se forman a partir del
plasma aún contiene cantidades bajas de RNA ribosómico, desprendimiento de fragmentos pequeños de estas células.
lo que genera una coloración policromática discreta cuando
se aplica la tinción de Romanowsky. Con una tinción supra- Médula ósea
vital, como el azul cresilo, el RNA se aprecia como un retí-
culo fino; de ahí la denominación reticulocito. Al tiempo La médula ósea tiene consistencia líquida. Su color puede
que el reticulocito madura, el RNA se cataboliza y los ribo- ser rojo o amarillo. La hematopoyesis se presenta en la
somas se desintegran. El reticulocito requiere alrededor de médula ósea roja. La médula ósea amarilla se encuentra
dos días para madurar y convertirse en eritrocito. Los reti- compuesta en especial por adipocitos. En el adulto existen
culocitos se detectan en la circulación, donde constituyen entre 3 y 4 L de médula ósea, y casi la mitad es roja. Además
entre 0.2 y 2% del conteo eritrocitario. Su número se incre- de las células hematopoyéticas, las células maduras de la
menta en la anemia hemolítica y debido al tratamiento de sangre y adipocitos, la médula ósea contiene células del retí-
las anemias por deficiencia. culo y fibras de reticulina, vasos sanguíneos y nervios. Las
fibras de reticulina forman una red de soporte para las célu-
La formación de microcitos en caso de deficiencia de las hematopoyéticas que se ubican por fuera de los vasos
hierro, y de macrocitos en la deficiencia de vitamina B12, sanguíneos. Las células del retículo tienen potencial hema-
guarda relación con la actividad mitótica de los precursores topoyético y forman parte de la reserva funcional de la
eritrocitarios. Cuando la hemoglobina alcanza una concen- médula ósea (véase más adelante). La proporción entre
tración crítica de ~20 g/dL, ingresa al núcleo a través de los células blancas (leucocitos) y eritrocitos nucleados de ordi-
poros nucleares y reacciona con las histonas locales. La reac- nario es de entre 3 y 5:1. También pueden observarse mega-
ción inhibe la replicación del DNA y con ello inhabilita la cariocitos y folículos linfoides, no obstante en número
mitosis. En la deficiencia de hierro la concentración crítica menor.
de hemoglobina se alcanza en una fase posterior, lo que per-
mite que la mitosis continúe durante mayor tiempo y tenga Los sinusoides de la médula ósea conectan los capilares
como consecuencia la formación de eritrocitos más peque- arteriales con las vénulas. Las células hemáticas en desarro-
ños. Por el contrario, la vitamina B12 es esencial para la sín- llo se ubican por fuera de los sinusoides. A diferencia de lo
tesis del DNA; de esa manera, su deficiencia inhibe la mito- que ocurre en el bazo, los sinusoides de la médula forman
sis e induce la formación de megaloblastos y macrocitos. un sistema cerrado sin apertura hacia los espacios extravas-
culares. De ahí que las células recién formadas tengan que
Leucopoyesis atravesar las paredes del sinusoide antes de ingresar a la cir-
Serie granulocítica (mieloide). La primera célula reconoci- culación. Los sinusoides se encuentran inervados por fibras
ble de la serie granulocítica es el mieloblasto (15 a 20 μm), nerviosas sensitivas. Esto explica el dolor que se genera
a partir del cual se desarrollan los granulocitos maduros cuando la médula ósea se aspira.
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Figura 23-5. Megacariocitos (arriba, izquierda) y trombocitos. 23 Hematopoyesis 133
En el momento del nacimiento, la médula de todos los Biopsia de médula ósea
huesos del organismo se observa roja y no contiene grasa. A La biopsia de la médula ósea es una estrategia importante
la edad de cinco años, comienzan a aparecer los adipocitos para la investigación de los trastornos hemáticos. Existen
y la médula roja en los huesos largos es sustituida de mane- dos técnicas principales para la toma de la biopsia. En la
ra gradual por médula ósea amarilla de calidad grasa. La sus- biopsia por aspiración, la médula se aspira a través de una
titución ocurre primero en los huesos de las manos y pies, y aguja de calibre grande con diseño especial. El aspirado con-
luego en los de brazos y piernas, en sentido distal a proxi- siste en médula ósea diluida con cantidades variables de
mal. A la edad de 20 años, sólo existe médula roja en los sangre. La médula ósea aspirada se extiende sobre portaob-
huesos del tórax (costillas, clavículas, omóplatos y ester- jetos de vidrio; se tiñe al igual que los frotis de sangre, utili-
nón), vértebras, cráneo y pelvis, así como en el tercio proxi- zando tinción de Romanowsky. El esternón y cresta iliaca
mal de las diáfisis del fémur y húmero (figura 23-1B). posterior son los sitios de elección para la aspiración en la
médula ósea. La cresta iliaca anterior y los procesos espino-
Reserva de médula ósea. La médula ósea tiene una capa- sos de las vértebras lumbares también son adecuados para la
cidad de reserva grande, que le permite incrementar su fun- aspiración. En la biopsia por trepanación, se utiliza un tró-
ción hasta 13 veces la normal. La capacidad de reserva de la car con diseño especial (tubo hueco con borde cortante en
médula implica dos componentes. La reserva funcional forma de sierra) para obtener el especimen de biopsia. La
puede atribuirse a las células troncales de la médula, que biopsia por trepanación provee una resección histológica en
comienzan a proliferar y diferenciarse. Al inicio, sólo se la cual se observan las trabéculas óseas, el tejido hematopo-
observa la proliferación de los normoblastos intermedios y yético, adipocitos y vasos sanguíneos –se conserva la arqui-
mielocitos. En una fase posterior comienzan a proliferar for- tectura de la médula ósea.
mas más primitivas como los normoblastos tempranos y
promielocitos. La reserva anatómica se encuentra en forma Las características siguientes se identifican de manera sis-
de adipocitos, que pueden ser sustituidos con facilidad por temática en una biopsia de médula ósea: 1) la celularidad de
células hematopoyéticas activas. La sustitución de las célu- la médula, que revela si es hiperactiva o hipoactiva; 2) tipo
las adiposas ocurre primero en la médula roja misma, que y actividad de la eritropoyesis, que pudiera revelar una ane-
adquiere una coloración más intensa. En fase posterior, la mia megaloblástica; 3) número y tipo de leucocitos en desa-
médula amarilla se transforma en médula roja, ya sea por la rrollo, que puede identificar las leucemias; 4) número y tipo
activación de células troncales silentes o por la migración de de megacariocitos; 5) la proporción entre células mieloides
células troncales a partir de la médula roja. Aún más tarde, y eritroides, que de ordinario se ubica entre 3 a 5:1 (la dis-
el hueso se erosiona por efecto de la expansión de la cavi- minución de esta proporción hasta 1:1 sugiere hiperplasia
dad medular. eritroide); 6) el contenido de hierro en la médula ósea (que
se observa como gránulos de hemosiderina o ferritina); y 7)
la presencia de células extrañas o tumorales, parásitos o
microorganismos.
Resumen
• La hematopoyesis consiste en la producción de células
hemáticas de todos los tipos. En el adulto, ocurre en la
médula ósea.
• La hematopoyesis comienza a partir de las células tron-
cales pluripotenciales, que se diferencian en células tron-
cales linfoides pluripotenciales (las progenitoras de todos
los linfocitos) y células troncales mieloides pluripoten-
ciales (las progenitoras del resto de las células blancas y
rojas).
Aplicación del conocimiento
23-1. ¿Se debe la anemia del Sr. Lundquist a la disminución
de la velocidad de producción de eritrocitos o un aumento
de la velocidad de destrucción de los mismos? ¿Cómo lo
sabe?.
24 Factores prohematógenos
La producción de eritrocitos y de hemoglobina que con- El ácido gástrico es necesario para la absorción del
tienen se determina a partir de muchos factores fisioló- hierro, puesto que disuelve las sales férricas (Fe3+) y los
gicos. Los agentes o procesos que permiten el incremen- complejos insolubles de hierro. El Fe3+ disuelto forma
to de la concentración de hemoglobina o la producción complejos con sustancias reductoras de la dieta, como el
de eritrocitos se conocen como prohematógenos. Tres de ácido ascórbico y cisteína (que contienen las carnes), y se
esos factores se analizan en este capítulo y son el hierro reduce a su forma ferrosa (Fe2+). El borde en cepillo del
(un componente esencial de la hemoglobina, ácido fólico epitelio intestinal sólo puede absorber Fe2+. De ahí que
(que se requiere para la síntesis del DNA) y vitamina B12 la absorción del hierro se altere en sujetos con gastrecto-
(que se requiere para mantener una concentración apro- mía o aclorhidria (incapacidad del estómago para secre-
piada de folato). tar HCl).
Hierro La enzima reductasa férrica, que se ubica en el borde en
cepillo del intestino, reduce cualquier Fe3+ remanente y lo
Es importante resaltar que el equilibrio del hierro sólo convierte en Fe2+. El hierro ferroso se introduce a las célu-
puede lograrse mediante el control de su absorción y no por las mucosas del intestino (enterocitos) mediante difusión
la manipulación de su excreción. El hierro no se excreta de facilitada a través del borde luminal. Una vez dentro de la
manera directa; se elimina del organismo sólo cuando se célula, el Fe2+ se oxida en Fe3+, por la acción de la enzima
pierden las células cargadas de hierro, en especial las células ferroxidasa, y se une a la apoferritina para formar ferritina.
epiteliales del tubo gastrointestinal. La ferritina se disocia en la membrana basolateral del ente-
rocito para liberar Fe3+, que pasa hacia la sangre mediante
Mecanismo de absorción del hierro difusión facilitada.
La absorción del hierro ocurre casi en su totalidad en el
duodeno (cuadro 24-1). En condiciones normales, sólo 5% El hierro hem que contiene la dieta se libera de su apo-
del hierro que se ingiere se absorbe. Una dieta que no es proteína (globina) por efecto de su exposición al ácido gás-
vegetariana contiene la mayor parte del hierro en forma de trico y a las proteasas. El hem libre, que contiene hierro en
grupos hemo; una dieta vegetariana contiene hierro sin con- su forma Fe2+, se transporta intacto hacia el interior del
figuración hemo. La absorción de hierro unido o no al grupo enterocito por la acción de un transportador del hemo,
hem ocurre por mecanismos diferentes. específico. Dentro del enterocito, la enzima oxigenasa del
hem libera Fe2+ del grupo y lo almacena en su reserva intra-
El hierro de la dieta que no pertenece a un grupo hem celular de Fe2+ libre. El destino subsecuente del Fe2+ unido
se ingiere sobretodo en forma de sales insolubles, como o no unido a un grupo hem es el mismo. La absorción del
Fe(OH)3 y FePO4, así como en complejos insolubles uni- hierro hem se afecta en grado muy discreto por la presencia
dos a sustancias dietéticas, como los fitatos (que se de otros alimentos en la dieta.
encuentran en los granos y fibra), polifenoles (que se
encuentran en legumbres, té, café y vino), clara de huevo Regulación de la absorción del hierro
y proteína de la leche de vaca. En su forma insoluble, el La célula de la mucosa intestinal absorbe al hierro de mane-
hierro no puede difundirse en cantidad suficiente a tra- ra proporcional al requerimiento de hierro que tiene el
vés del borde en cepillo del epitelio intestinal (véase organismo para mantener la velocidad de la eritropoyesis.
capítulo 70). Como se mencionó, el hierro que absorbe la célula de la
mucosa se une a la apoferritina para constituir ferritina. La
ferritina libera entonces hierro hacia el torrente sanguíneo,
Cuadro 24-1. Aspectos nutricionales del hierro
Forma en la dieta Férrica (Fe3+)
Requerimientos diarios 10 a 20 mg en la dieta (sólo se absorbe 10% del consumo dietético) © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
Fuentes Carne, hígado, huevo, vegetales foliáceos, trigo de entero y azúcar de palma
Absorción El Fe3+ se reduce en Fe2+ por efecto de la reductasa férrica que se encuentra en los enterocitos. Las
sustancias reductoras como la vitamina C incrementan su absorción. Los fosfatos y fitatos (que contienen los
cereales) disminuyen su absorción, al constituir complejos insolubles con hierro
Sitio de absorción Duodeno y yeyuno proximal
Reservas corporales 5 g (en hígado, bazo, médula ósea, ganglios linfáticos y células del sistema reticuloendotelial)
Formas de almacenamiento Dos terceras partes como ferritina y una tercera parte como hemosiderina
Formas de transporte Como Fe2+ unido a la transferrina; como ferritina (hidrofosfato férrico) unido a la apoferritina
Papel Síntesis de hemoglobina, mioglobina y citocromos (enzimas intracelulares)
Causas de deficiencia Disminución del consumo dietético o la absorción; incremento de la demanda (embarazo) o pérdida
(hemorragia)
Efectos de la deficiencia Anemia ferropénica
Efectos del exceso Hemosiderosis y hemocromatosis
Diagnóstico de la deficiencia Concentración sérica de hierro (normal = 120 μg/dL) y capacidad total de unión de hierro (normal = 250
a 450 μg/dL)
Formulación terapéutica Sulfato ferroso
134
Sangre 24 Factores prohematógenos 135
Hierro Enterocito transfiere el hierro al feto; 3) las células de la mucosa
Apoferritina saturado intestinal, que almacenan el hierro en forma de ferritina
con ferritina y regulan así su absorción; 4) los músculos esqueléticos,
Ferritina que sintetizan mioglobina; y 5) las células en prolifera-
ción que requieren citocromos y catalasas.
Apoferritina
Hierro Transporte de hierro en el plasma
La proteína plasmática que transporta al hierro se llama trans-
Luz intestinal ferrina. Es una glucoproteína y puede ligar hasta dos átomos de
Fe3+. La transferrina se sintetiza de forma predominante en el
Normal Sobrecarga de hierro hígado. Su velocidad de síntesis guarda relación inversa con la
cantidad de hierro que se almacena en el organismo. De esta
La célula de la mucosa posee La célula de la mucosa carece manera, cuando existe deficiencia de hierro se incrementa la
apoferritina suficiente para unir de apoferritina para enlazar el transferrina plasmática. En el ámbito clínico, se hace referencia
el hierro de la dieta hierro de la dieta a la cantidad de transferrina en función de la cantidad de hie-
rro que tiene capacidad de ligar, de manera específica, la capa-
Figura 24-1. Regulación de la absorción del hierro. DMT, dimetiltriptami- cidad total de unión de hierro. El trasporte mediado por trans-
ferrina asegura que el hierro sólo se entregue a las células que
na; FP, ferroportina. lo requieren, como a los precursores de los eritrocitos. El hie-
rro libre se distribuye por igual a todas las células, de manera
y vuelve a generar apoferritina. La teoría del bloqueo muco- independiente a su requerimiento. La importancia de la trans-
so (figura 24-1) indica que cuando las reservas orgánicas de ferrina se hace evidente en la atransferrinemia congénita, en
hierro son abundantes, la ferritina de la mucosa no libera el que los eritrocitos muestran signos de deficiencia de hierro,
hierro hacia el torrente sanguíneo (en concordancia con las pero los tejidos se encuentran cargados con el mismo.
dinámicas del equilibrio químico). En consecuencia, las
células de la mucosa se mantienen cargadas de hierro. Regulación de la captación celular de hierro
Cuando toda la apoferritina se convierte en ferritina, la La transferrina entrega el hierro a los eritrocitos y a otros
célula de la mucosa no es capaz de captar más hierro lumi- tejidos al unirse con receptores de la transferrina, específi-
nal. Los enterocitos tienen una vida de 3 a 4 días, al final de cos. La velocidad de captación del hierro en una célula guar-
la cual se desprenden hacia la luz intestinal. Junto con ellos da relación con el número de receptores de transferrina en
también se pierde el hierro que contiene la ferritina, de su superficie. Durante la eritropoyesis, el número de recep-
manera que se elimina del organismo el hierro que no se tores de transferrina alcanza su máximo en los normoblas-
necesita. tos intermedios, cuando la hemoglobina aparece por vez
primera. Las células liberan sus receptores al tiempo que el
Ciclo del hierro requerimiento de hierro disminuye. Los receptores despren-
El término ciclo del hierro (figura 24-2A) hace referencia a didos pueden encontrarse en el plasma, en una concentra-
la captación eritrocitaria de hierro a partir del plasma, y a su ción que se correlaciona con la tasa de eritropoyesis.
retorno eventual al plasma tras la muerte del eritrocito.
Cada día pasan ~30 mg de hierro a través de este ciclo. El Otros macrófagos, ERI Hígado
hierro viaja desde el plasma hasta la médula ósea, donde se p. ej., MAP Músculos
incorpora a la hemoglobina. Al final de su ciclo de vida, los Médula Placenta
eritrocitos son fagocitados por los macrófagos que recubren ósea Enterocitos
los sinusoides del hígado, bazo y médula ósea. Después de Células en
la fagocitosis, se liza la membrana del eritrocito, se libera el Cada díaise proliferación
hem de la hemoglobina, y el hierro se separa mediante la reciclan 30 mg
acción de la enzima oxigenasa del hemo, con lo que se com-
pleta el ciclo. de hierro
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. No todo el hierro en la sangre se recicla. Por ejemplo, Macrófagos de Hierro
los macrófagos del alveolo pulmonar (MAP) no son los sinusoides plasmático
capaces de retornar el hierro hacia la circulación; lo hepáticos y esplénicos
almacenan. Estos macrófagos cargados de hierro pueden
permanecer en los tejidos o entrar a la circulación sólo Hierro de
para salir después del organismo a través del intestino. la dieta (2 mg)
De manera similar, muchos tejidos captan hierro todos
los días para la síntesis de enzimas distintas a la hemoglo- Cubierta de
bina y que contienen hierro, al igual que proteínas como apoferritina
los citocromos, catalasas y mioglobina. La cantidad de
hierro que se pierde en estos tejidos cada día es de ~2 y
mg, que deben restituirse a partir de la dieta. Estos teji-
dos incluyen 1) al hígado, que capta la mayor cantidad de Figura 24-2. A) Ciclo del hierro. B) Estructura de la ferritina. ERI, eritro-
hierro después de los eritrocitos; 2) la placenta, que cito; MAP, macrófagos del alveolo pulmonar.
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