Fisiologia.Humana.Joel.Michael.booksmedicos.org

536 X Sistema reproductivo cuya secreción es estimulada por LH y FSH, también inhi-
be tanto la LH como la FSH. La progesterona y estrógenos
de la decidua. Los fármacos antiprogesterona, como la actúan a nivel del hipotálamo y la hipófisis. La inhibina
mifepristona, se usan para la terminación médica del secretada por las células granulosas actúa sólo sobre la hipó-
embarazo. fisis (figura 82-5). Bajo ciertas circunstancias, los estrógenos
2. Miometrio. La progesterona inhibe la motilidad uterina estimulan más que inhibir la LH, lo que da como resultado
al hiperpolarizar los músculos lisos uterinos. un ciclo de retroalimentación positiva (véase capítulo 84,
3. Cuello uterino. Bajo la influencia de la progesterona, el Ovulación).
moco secretado por las glándulas cervicales disminuye su
volumen y se vuelve espeso y viscoso. Modelos generales: homeostasis
4. Mamas. La progesterona promueve el crecimiento lobu-
loalveolar en la glándula mamaria. Aunque los mecanismos endocrinos que controlan las
5. Riñones. La progesterona promueve la excreción renal de funciones de las gónadas (testículos y ovarios) tienen
Na+ (efecto antialdosterona). Esto antagoniza los efectos diversas curvas de retroalimentación negativa, es impor-
de las concentraciones elevadas de aldosterona propias tante reconocer que éstas no constituyen un mecanismo
del embarazo. homeostático. El parámetro fisiológico, no interno, es
6. Feto. La progesterona contribuye al crecimiento y desa- regulado para mantener una concentración más o
rrollo del feto al actuar como precursora para la síntesis menos constante de ciertos componentes del organismo.
de corticosteroides por la corteza suprarrenal fetal.
7. Cerebro. La progesterona estimula la respiración por Resumen
medio de un efecto directo sobre el centro respiratorio
del tallo encefálico. • Los testículos producen testosterona bajo el control de la

Las diferencias en las acciones fisiológicas entre estrógenos LH y FSH.
y progesterona se describen en el cuadro 82-2.
• Las funciones fisiológicas de la testosterona incluyen la
Control hormonal de la función ovárica
El desarrollo del folículo ovárico se debe en gran parte al diferenciación en el feto masculino, la producción de las
control de la FSH. La ovulación se debe a la LH, la cual características sexuales primarias y secundarias en la
también estimula la secreción de progesterona desde el pubertad, y la espermatogénesis.
cuerpo lúteo. Consecuente con el fenómeno de retroali-
mentación negativa en el que la secreción de la hormona • Los ovarios producen estrógenos y progesterona bajo el
blanco inhibe su hormona trófica, la progesterona inhibe la
LH, y la inhibina inhibe la secreción de FSH. El estradiol, control de LH y FSH.

Hipotálamo • Tanto los estrógenos como la progesterona participan en

diversos cambios del aparato reproductor femenino, que
dan como resultado el ciclo ovárico.

Hipófisis Aplicación del conocimiento
(lóbulo anterior)
82-1. El Sr. Anderson puede producir espermatozoides sólo
Crecimiento si su concentración de testosterona es suficientemente alta. © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
folicular ¿Qué cambios en el sistema endocrino reproductivo del
varón pueden disminuir la concentración de testosterona?
CÉLULA LÚTEA Inhibina
82-2. La Sra. Anderson al parecer produce cantidades ade-
cuadas de estrógenos y progesterona para mantener una
función reproductiva normal. ¿Una baja en la actividad de
qué enzimas daría como resultado una disminución tanto
de los estrógenos como de progesterona?

Andrógenos Célula granulosa
Célula tecal

Figura 82-5. Control hormonal del ovario durante la fase folicular. La
progesterona y el estradiol tienen efectos inhibitorios sobre el hipotálamo
y la hipófisis anterior. La inhibina inhibe sólo la hipófisis anterior. C, coles-
terol; E, estradiol; FSH, hormona foliculostimulante; GnRH, hormona libe-
radora de gonadotropina; LH, hormona luteinizante; P, progesterona; 17-
OH-P, 17α-hidroxiprogesterona; T, testosterona.

83 Pubertad y gametogénesis

Pubertad Ganancia de altura (cm/año)

La pubertad o adolescencia es la etapa del desarrollo en la Niñas Niños
que las funciones endocrinas y gametogénicas de las góna-
das se despliegan por vez primera al punto en que es facti- Nacimiento
ble la reproducción. La pubertad habitualmente ocurre
entre los 8 y 13 años en las niñas y en los varones entre los Edad en años
9 y 14 años. En promedio, las niñas inician su pubertad 1 o
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. 2 años antes que los varones, un fenómeno que tiene impor- Figura 83-1. Curvas de crecimiento (se añaden centímetros cada año)
tantes implicaciones para el despliegue del crecimiento que para niños (en azul) y niñas (en rojo). El crecimiento femenino acelerado
ocurre como parte de la pubertad (véase más adelante). La ocurre más temprano que el crecimiento acelerado masculino.
espermatogénesis en los varones y la foliculogénesis en las
niñas inician en la pubertad. Coinciden con la aparición de inhibición de su retroalimentación por la testosterona y estró-
la secreción de hormonas sexuales, lo que da como resulta- genos. Como resultado de ello, las concentraciones de testos-
do el desarrollo de las características sexuales secundarias. terona y estrógenos nunca son lo suficiente elevados para
inducir la pubertad. Desde el nacimiento hasta la pubertad,
Características sexuales secundarias hay una disminución en la sensibilidad del hipotálamo a la
Características sexuales secundarias masculinas En la puber- inhibición de retroalimentación por la testosterona o estróge-
tad, el pene y el escroto aumentan su tamaño y se pigmentan. nos. En la pubertad, el hipotálamo no es lo suficiente sensible
Aparecen pliegues en la piel escrotal. Crece el vello facial. La para inhibir la retroalimentación por la testosterona y estróge-
línea del cuero cabelludo es sometida a una recesión temporal. nos; por tanto, secreta cantidades adecuadas de GnRH en su
Se desarrolla pelo púbico en forma de triángulo con vértice patrón pulsátil habitual. En presencia de la liberación de pul-
superior. Aparece vello en el cuerpo y axilas. Ocurre el surgi- sos normales de GnRH, la testosterona y los estrógenos son
miento del crecimiento puberal. Los hombros se ensanchan. La secretados en cantidades adecuadas.
próstata y las vesículas seminales crecen y empieza a secretar-
se líquido seminal. La secreción de las glándulas sebáceas Papel de la leptina En los últimos dos siglos, la edad de
aumenta y se espesa, predisponiendo al acné. El tono de voz se inicio a la pubertad ha disminuido a un ritmo de 1 a 3
hace grave debido a un crecimiento de la laringe y engrosa- meses por decenio. Estos sucesos se denominan cambios
miento de las cuerdas vocales. La actitud es más agresiva y se seculares y se han atribuido a una mejoría general en salud
desarrolla interés por las mujeres. Aumenta la masa muscular y y nutrición. La relación entre nutrición y el inicio tempra-
la fuerza, además hay un balance de nitrógeno positivo. no de la pubertad se debe a la leptina, una hormona pro-
ductora de la saciedad que es secretada por las células gra-
Características sexuales secundarias femeninas En las sas. La leptina facilita la liberación de GnRH, y por tanto
niñas, los fenómenos más sobresalientes relacionados con el ini- promueve la aparición de la pubertad. Se ha observado
cio de la pubertad son la telarquía (el desarrollo de las mamas) que algunas mujeres jóvenes dejan de menstruar cuando
seguido de la pubarquía (desarrollo del vello axilar y púbico) y pierden peso y reanudan su menstruación una vez que
la menarquía (el primer ciclo menstrual). Los periodos inicia- vuelven a ganar peso. Por tanto, al parecer se requiere un
les por lo general son anovulatorios: la ovulación regular apare- peso corporal crítico para la liberación de la leptina y el
ce alrededor de un año después. Un fenómeno menos llamati- inicio de la pubertad.
vo relacionado con la pubertad es la adrenarquía, un aumento
en la secreción de andrógenos suprarrenales que ocurre proba- Alteraciones del inicio de la pubertad
blemente debido a una hormona suprarrenal estimulante de Pubertad precoz | La exposición de varones inmaduros a los
andrógenos, secretada en la glándula hipófisis que estimula los andrógenos o féminas a los estrógenos, provoca un desarro-
sistemas enzimáticos en las glándulas suprarrenales para encau-
zar más pregnenolona a la vía androgénica. Se presenta un cre- 537
cimiento acelerado, con el depósito graso característico de la
mujer. Se desarrolla interés por los varones.

El crecimiento puberal acelerado Tanto en niños como
en niñas, las concentraciones elevadas de hormonas sexuales
promueven un aumento en el índice de crecimiento de los
huesos largos (el “crecimiento rápido” que se presenta en la
figura 83-1). Sin embargo, estas mismas hormonas también
aceleran la fusión epifisaria, lo que provoca un cese del cre-
cimiento. Debido a que las niñas inician su pubertad más
tempranamente que los niños, la fusión epifisaria ocurre
antes; por ello, experimentan un menor crecimiento total.
Esto explica el hecho de que, en promedio, los varones adul-
tos son más altos que las mujeres.

Control del inicio de la pubertad
Un aparente mecanismo en el inicio de la pubertad es que
hasta esta etapa la secreción de la hormona liberadora de
gonadotropina (GnRH) del hipotálamo es muy sensible a la

538 X Sistema reproductivo A

llo temprano de las características sexuales secundarias, sin B Estradiol Células de Leydig
gametogénesis. Este síndrome se denomina seudopubertad Testosterona
precoz para distinguirlo de la pubertad precoz real que ocu- proteína unida Dihidrotestosterona
rre debido a una secreción temprana de las gonadotropinas a andrógeno Androstenediona
hipofisarias. Las alteraciones hipotalámicas con frecuencia
se relacionan con pubertad precoz. Las lesiones del hipotá- Células de Sertoli Espermatogonio
lamo ventral cercanas al infundíbulo provocan pubertad Espermatocitos
precoz, ya sea por una interrupción de las vías neuronales Espermátides
que inhiben la secreción de GnRH o por una estimulación Espermatozoides
crónica de la secreción de GnRH debida a un foco irritati-
vo que rodea a la lesión. En ocasiones la secreción de la hor- Compartimento Barrera
mona luteinizante (LH) es elevada a pesar de haber una basal hematotesticular
secreción inadecuada de GnRH, lo que provoca una preco-
cidad independiente de gonadotropinas. Compartimento Compartimento
adluminal basal
Pubertad retrasada La pubertad se considera patológica-
mente retrasada si no se presenta la menarquia antes de los Célula epitelial
17 años o no hay desarrollo testicular a los 20 años de edad.
La falla en la maduración puede ocurrir en el panhipopitui- Figura 83-2. A) Túbulos seminíferos en los testículos que muestran las © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
tarismo y en el síndrome de Turner, así como en individuos células de Leydig y de Sertoli. B) Un corte transversal a través de un túbu-
aparentemente normales. En los varones, este cuadro clíni- lo seminífero revela los pasos en el desarrollo de los espermatozoides.
co se llama eunucoidismo. En las mujeres se denomina ame-
norrea primaria. células de Sertoli adyacentes en el túbulo seminífero. La
barrera separa el compartimento basal y adluminal del
Gametogénesis masculina túbulo seminífero. Por ello, las células reproductoras tam-
bién deben cruzar la barrera conforme pasan del comparti-
Estructura de los testículos mento basal al adluminal. Las estrechas uniones entre las
Túbulos seminíferos Los testículos están constituidos por células de Sertoli se distienden para permitir el paso de las
asas de túbulos seminíferos (véase figura 83-2) que drenan células reproductoras maduras a través de la unión, y se
por ambos bordes a los conductos del epidídimo. Entre los vuelven a estrechar una vez que éstas han pasado. La barrera
extremos de los túbulos seminíferos se encuentran las célu- hematotesticular protege a los espermatocitos, espermáti-
las intersticiales de Leydig, las cuales secretan testosterona. des y espermatozoides de las sustancias tóxicas y anticuer-
Los túbulos seminíferos contienen las células reproductoras pos circulantes en la sangre. También evita que los productos
masculinas. Las paredes tubulares se integran con células de de la gametogénesis entren a la circulación y estimulen una
Sertoli que descansan sobre una membrana basal. Las célu- reacción autoinmune. En forma no inesperada, la ruptura de
las membranosas de las células de Sertoli adyacentes se la barrera en ocasiones produce una respuesta autoinmune
encuentran acopladas por medio de estrechas uniones, for- en contra de las células reproductoras. Los esteroides pene-
mando una barrera que divide la luz del túbulo seminífero tran esta barrera con facilidad. La barrera hematotesticular
en dos compartimentos: un compartimento basal que con- permite al túbulo seminífero mantener una composición
tiene espermatogonios y los primeros espermatocitos, y un algo distinta de líquido en el interior de su luz. El líquido en
compartimento adluminal que incluye espermatocitos, la luz de los túbulos seminíferos contiene muy pocas prote-
espermátides y espermatozoides (figura 83-3). ínas y glucosa, pero es rico en iones de potasio, andrógenos
y estrógenos.
Las células de Sertoli cumplen diversas funciones,
dentro de las cuales están: 1) Proporcionarnutrición para
el desarrollo de los espermatozoides. 2) Las uniones
intercelulares entre las células de Sertoli adyacentes
constituyen la barrera hematotesticular. 3) Producen
inhibina, la cual suprime la secreción de la hormona folí-
culo estimulante (FSH). 4) Secretan globulina unida a
andrógenos (GUA), la cual se une a la testosterona con
alta afinidad y es responsable de la elevada concentración
de testosterona en la luz tubular. 5) Secretan transferri-
na para transportar hierro a las células tubulares, cerulo-
plasmina para transportar cobre a las células tubulares, y
activador del plasminógeno, el cual puede mediar las
reacciones proteolíticas importantes para la migración de
células reproductoras maduras desde el compartimento
basal al compartimento adluminal. 6) Producen una sus-
tancia inhibidora mulleriana de los conductos (véase
capítulo 86). 7) Convierten la androstenediona y testos-
terona producidas por las células de Leydig a estrona y
estradiol, respectivamente. Las pequeñas cantidades de
estrógenos secretadas inhiben la secreción de testostero-
na por medio de un efecto paracrino. 8) Absorben los
organelos celulares innecesarios que son desechados de
los espermatozoides.

Barrera hematotesticular La barrera hematotesticular
está formada por estrechas uniones intracelulares entre las

Capa acrosómica Parte media 83 Pubertad y gametogénesis 539
Núcleo Parte principal
La espermiogénesis es la transformación de los espermá-
Vacuola nuclear tides en espermatocitos maduros o esperma. Los espermáti-
des maduran a espermatozoides dentro de las cavidades
Cuerpo basal membranosas de las células de Sertoli. Los espermatozoides
Centriolo maduros son liberados de las células de Sertoli hacia la luz
de los túbulos. La transformación de espermátides a esper-
Fibras densas matozoides se relaciona con los siguientes cambios. 1) El
aparato de Golgi, que contiene hialuronidasa y otras prote-
Haz de fibras asas, es transformado en acrosoma, una estructura con
axiales forma de capuchón que cubre las dos terceras partes ante-
riores de la cabeza del espermatozoide. Al liberar su conte-
Mitocondria nido rico en enzimas durante la fertilización, el acrosoma
penetra al óvulo. 2) Los centriolos y mitocondria son trans-
formados en flagelos (colas de los espermatozoides). La
mitocondria proporciona energía al movimiento flagelar.
Un centriolo es convertido en el cuerpo basal desde el cual

Espermatogonio (2n)
(Tipo A)

5 divisiones mitóticas Fase proliferativa

Figura 83-3. Estructura de un espermatozoide.

Espermatozoide (espermatozoo) Cada espermatozoide Espermatogonios (Tipo B) Fase miótica
(figura 83-3) tiene una cabeza y una cola larga. La cabeza
contiene un núcleo alargado con cromatina altamente com- Espermatocitos primarios (2n)
pacta. Cubriendo la cabeza como un capuchón está el acro-
soma, un organelo tipo lisosómico rico en enzimas relacio- Profase (duplicación de cromatina)
nadas con la penetración del espermatozoide en el óvulo. La Espermatocitos primarios (4n)
cola del espermatozoide se divide en una parte media, una
principal y el extremo. En su longitud, la cola tiene un axo- Primera división miótica (reduccional)
nema central constituido por dos microtúbulos centrales Espermatocitos secundarios (2n)
circundados por nueve microtúbulos dobles (véase figura 1-
4B). Con excepción de su parte final, el axonema está rode- Segunda división miótica (ecuacional)
ado de 7 a 9 fibras densas. La parte media se circunscribe
por una capa mitocondrial espiral constituida por múltiples Espermátides
mitocondrias estrechamente alineadas de punta a punta.
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Espermeogénesis Fase citodiferenciativa
Espermatogénesis
Los gametos masculinos o esperma se forman en el interior Cuerpos residuales
de los túbulos seminíferos. La gametogénesis masculina o
espermatogénesis es la formación de espermatozoides Espermatozoides
maduros desde las células reproductoras primarias o esper-
matogonios. La espermatogénesis tiene tres fases (figura 83- Figura 83-4. Espermatogénesis. La fase proliferativa ocurre en el com-
4): la fase proliferativa, en la cual hay una multiplicación partimento basal del túbulo seminífero. Debido a una citocinesis incom-
mitótica de espermatogonios (células madre) para formar pleta, todas las células derivadas de un solo espermatogonio permane-
espermatocitos primarios; la fase miótica, la cual lleva a la cen conectadas a través de puentes citoplásmicos. Las conexiones per-
formación de espermátides primarios; y la fase citodiferen- sisten hasta la formación de los espermatozoides.
ciativa, en la que los espermátides se transforman en esper-
matozoides primarios (espermiogénesis).

Los espermatogonios se dividen y multiplican en el com-
partimento basal de los túbulos. Los espermatocitos formados
entran al compartimento adluminal, en donde ocurre el resto
de su maduración. Cada espermatogonio se divide siete veces
para formar 128 espermatocitos primarios, los cuales se ven
sometidos a una primera división miótica para formar 256
espermatocitos secundarios, los cuales entonces completan la
segunda división miótica para crear 512 espermátides.
Finalmente, cada espermátide se desarrolla hacia un esperma-
tozoide maduro en un periodo aproximado de 74 días.

540 X Sistema reproductivo La temperatura en el interior del escroto se mantiene
baja mediante enfriamiento por evaporación. La sangre
se originan fibras densas. 3) La proteína histona nuclear es arterial a temperatura de 37 oC que fluye dentro de los tes-
reemplazada por protamina, la cual rodea a la cromatina tículos tiende a aumentar la temperatura de estos órganos.
inactiva y altamente condensada en los espermatozoides. La Sin embargo, esta tendencia se minimiza por un mecanismo
condensación nuclear en los espermatozoides protege al de intercambio de calor a contracorriente entre las arterias
genoma de los efectos adversos de mutágenos. 4) Los orga- y venas espermáticas (figura 83-5B). El varicocele (dilata-
nelos celulares innecesarios como ribosomas, lípidos, mito- ción de las venas del plexo pampiniforme) se relaciona con
condrias y aparatos de Golgi degenerados, son desechados una incompetencia de las válvulas venosas, lo cual produce
de los espermatozoides como cuerpos residuales. Las célu- un flujo sanguíneo retrógrado. Esto interfiere con el meca-
las de Sertoli absorben estos cuerpos. 5) Los espermatozoi- nismo de intercambio de calor a contracorriente, provocan-
des no crecen ni se dividen. do trastornos en la producción del esperma.

Factores que afectan la espermatogénesis La madura- También hay un efecto estacional sobre la espermatogé-
ción de los espermátides a espermatozoides depende de la nesis, con un aumento en el recuento de espermatozoides
acción de la testosterona sobre las células de Sertoli, en la en invierno, que guarda relación con la temperatura a la cual
cual se impregnan los espermatozoides formados. Una se expone el escroto.
espermatogénesis adecuada requiere que la concentración
local de testosterona dentro del túbulo seminífero perma- La producción espermática continúa hasta los 80 o 90
nezca elevada. La FSH actúa sobre las células de Sertoli para años, aunque disminuye su ritmo después de los 40 años de
aumentar su síntesis de PUA y por tanto aumenta la con- edad.
centración local de testosterona.
Gametogénesis femenina
Las arterias espermáticas corren en forma paralela a los
testículos, aunque en dirección opuesta a las venas espermá- Ovogénesis
ticas. Esto permite un mecanismo de intercambio a contra- La célula reproductora femenina se denomina ovogonio,
corriente que conserva una elevada concentración local de la cual se desarrolla en ovocito primario y después en
testosterona en los testículos (figura 83-5A). Se ha observa- ovocito secundario. En todas las etapas del desarrollo, se
do que la administración sistémica de testosterona inhibe la le denomina por lo general como óvulo o huevo (plural:
secreción de FSH y por tanto disminuye la concentración óvulos). Al nacimiento el ovogonio entra a la profase de
local de testosterona en los testículos. meiosis I, formando el ovocito primario. Sin embargo,
inmediatamente después de completar su profase, la
La espermatogénesis requiere una temperatura de ~32 oC, meiosis I se detiene durante muchos años. Las fases res-
la cual es menor a la temperatura corporal normal. Esto es tantes de la meiosis I (metafase, anafase y telofase) no
factible debido a que los testículos se localizan en el escro- ocurren hasta la pubertad.
to, el cual es externo a la cavidad corporal y se mantiene
fresco al enfriarse por evaporación. La falla en el descenso Cuando la meiosis I se reanuda en la pubertad, se
testicular (criptorquidia) produce esterilidad debido al completa rápidamente y da como resultado la formación
daño térmico que se produce sobre los espermatogonios. de dos células hijas; una de éstas, el ovocito secundario,
recibe la mayoría del citoplasma; la otra, el primer cuer-
Intercambio a contracorriente Intercambio a po polar, se fragmenta y desaparece. El ovocito secunda-
de testosterona contracorriente de calor rio entra de inmediato a la meiosis II, pero la división
cesa de nuevo, esta vez en la metafase. Ésts es la etapa en
Baja concentración de Cavidad corporal a 37 oC la que ocurre la ovulación. La meiosis II se completa sólo
testosterona en la cavidad corporal después de que un espermatozoide penetra al ovocito.
Cuando se reasume la meiosis II, el segundo cuerpo polar
Arteria es desechado, y el óvulo fertilizado pasa a formar el © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
Vena embrión.

Figura 83-5. Mecanismo de intercambio a contracorriente para A) man- Foliculogénesis
tener una concentración alta de testosterona en los testículos y B) el Al momento del nacimiento, hay dos millones de ovogo-
enfriamiento de los testículos. Las venas que dejan los testículos contie- nios en el ovario, de los cuales menos de 300 000 perma-
nen una elevada concentración de testosterona, la cual se difunde en la necen hasta la pubertad; los otros empiezan a desarro-
arteria que irriga a los testículos. El resultado es una alta concentración llarse, pero sin el apoyo de concentraciones cíclicas de
de testosterona que se mantiene en los testículos. La sangre caliente en hormonas, se degeneran. Después de ello, una vez cada
la arteria transmite y pierde calor a las venas contiguas, manteniendo la 28 días, un grupo de óvulos que han madurado durante
temperatura de los testículos más baja que en el interior del cuerpo. algún tiempo entran en una fase rápida de desarrollo.
Sólo un óvulo será liberado; el resto de los folículos desa-
rrollados se degeneran. Un folículo primordial maduro se
desarrolla exitosamente en folículo primario, secundario,
terciario y antral (figura 83-6).

Los folículos primordiales están compuestos de una capa
externa simple de células epiteliales planas y un pequeño
ovocito inmaduro detenido en la profase de meiosis I. Las
células epiteliales y el ovocito están envueltos en una delga-
da lámina basal. Cuando las células epiteliales planas se con-
vierten en células granulosas cúbicas, el folículo se denomina
folículo primario.

Los folículos secundarios se forman cuando las células
granulosas dentro de la lámina basal se dividen en forma
mitótica para formar un estrato granuloso con múltiples

83 Pubertad y gametogénesis 541

Núcleo del Ovocito Ovocito Células Antro Células
ovocito granulosas folicular granulosas
Zona Teca
Célula epitelial pelúcida Células Ovocito interna
folicular tecales
Cúmulo Teca
Folículo primordial Folículo primario prolígero externa

Zona Folículo secundario (tardío)
pelúcida

Folículo primario Túnica
albugínea

Epitelio germinal Médula
(cubierta del ovario) Corteza

Cuerpo albicans

Ovario Ovocito con corona
radiada después de
la ovulación

Cuerpo lúteo Folículo Cúmulo prolígero
abierto con ovocito
Vasos
sanguíneos Antro Células granulosas
folicular
Ovocito Teca interna
Ovulación Folículo graafiano
Cuerpo lúteo Teca externa

Túnica albugínea
y cobertura epitelial
del ovario

Figura 83-6. Folículos ováricos. Observe que el ovocito liberado del ovario conserva su cubierta de células granulosas, llamada cúmulo prolígero o
corona radiada.

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. capas. El ovocito se agranda y forma una cubierta de sustan- Un folículo primordial puede diferenciarse en folícu-
cia mucosa llamada zona pelúcida, la cual separa a las célu- lo primario, secundario y terciario temprano en ausencia
las granulosas del ovocito. de FSH, esto sólo después de alcanzar la etapa terciaria
primaria cuyo desarrollo continuo depende de la FSH y
Los folículos terciarios se caracterizan por la formación su propia capacidad para secretar estrógenos en su inte-
de una cavidad llena de líquido llamada antro. Las células rior. Los receptores de FSH se localizan exclusivamente
estromáticas exteriores a la lámina basal se diferencian en en las células granulosas y los receptores de la LH en las
dos capas concéntricas de células tecales llamadas teca células tecales. La FSH regula el crecimiento y madura-
interna y teca externa. Uno de los múltiples folículos tercia- ción del folículo. La LH regula la función del cuerpo
rios, llamado el folículo dominante, crece más que el resto lúteo.
para formar un folículo antral (graafiano).
Resumen
Toma ~14 días para que el folículo primario (~0.4 mm)
se desarrolle para ser un folículo graafiano (~20 a 25 mm). • La pubertad (la cual ocurre entre los 8 y 13 años de edad
Una vez cada 28 días, un folículo, con el óvulo maduro den-
tro, es liberado del ovario (ovulación) hacia la cavidad abdo- en las niñas y 9 a 14 años en los niños) marca el desarro-
minal, en donde entra a la trompa de Falopio. Los otros folí- llo de la fertilidad reproductiva y la aparición de las
culos retroceden por medio de apoptosis y forman el cuer- características sexuales secundarias.
po albicans. Algunos de estos fenómenos se analizan de
nuevo en el capítulo 90.

542 X Sistema reproductivo

• La gametogénesis implica la transformación de células

germinales primordiales, las cuales son células diploides,
en células germinales haploides.

• Los gametos masculinos, los espermatozoides, se produ-

cen en los testículos bajo el control de la hormona lutei-
nizante (LH) y la hormona foliculostimulante (FSH) (y
testosterona) en forma continua a partir de la pubertad.

• Los gametos femeninos, los óvulos, son generados bajo la

influencia de la LH y FSH (y estrógenos) al inicio de la
pubertad y hasta la menopausia.

Aplicación del conocimiento

83-1. ¿Qué cambio en la hormona liberadora de gonadotro-
pina (GnRH), hormona luteinizante (LH) u hormona foli-
culostimulante (FSH) podría provocar que el recuento
espermático del Sr. Anderson disminuya por debajo de lo
normal? Explique.

83-2. ¿Hay alguna razón para creer que la Sra. Anderson
esté ovulando en forma normal? ¿Cuál es el estado de los
cromosomas en el óvulo que se libera durante cada ciclo?
¿Es haploide, diploide o alguna otra cosa?

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.

84 Ciclo menstrual

Las concentraciones plasmáticas de hormonas ováricas no Temperatura
son constantes, pero muestran fluctuaciones cíclicas. Estas corporal basal
fluctuaciones ocurren debido a cambios cíclicos en el ova- Progesterona
rio (ciclo ovárico). Las hormonas ocasionan cambios cíclicos Estrógenos
en el endometrio uterino (ciclo uterino o menstrual), el
cuello uterino (ciclo cervical) y en la vagina (ciclo vaginal). LH y FSH
Los cambios cíclicos también ocurren en las mamas y en la
temperatura corporal.

El inicio de la menstruación en la pubertad se llama
menarquía. La ocurrencia de los ciclos menstruales marca el
inicio de la secreción de estrógenos y progesterona en can-
tidades sustanciales. Al principio de la adolescencia los
ciclos son anovulatorios y las menstruaciones irregulares. La
terminación de las menstruaciones se denomina menopau-
sia, la cual ocurre por lo regular alrededor de los 50 años de
edad y se relaciona con el cese de la secreción de estrógenos
y progesterona.

El ciclo menstrual se cuenta desde el primer día de la
menstruación (sangrado menstrual). Un ciclo típico dura 28
días, y la ovulación ocurre cerca de la mitad del ciclo (figu-
ra 84-1). Todos los ciclos, ovárico, uterino, cervical y vaginal,
pueden dividirse en periodos pre y posovulatorios. La dura-
ción del periodo posovulatorio es bastante constante ~14
días. Cuando la duración del ciclo menstrual no es de 28
días, el momento de la ovulación se estima restando 14 días
de la duración del ciclo menstrual. Por ello, en un ciclo de
30 días, la ovulación ocurre en el día 16.
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Concentración hormonalPeriodo preovulatorio Día del ciclo

Cambios hormonales Las concentraciones de estrógenos y Figura 84-2. Temperatura corporal basal y concentraciones hormonales
progesterona son las más bajas al inicio del ciclo menstrual a lo largo del ciclo menstrual. La progesterona proviene sólo del cuerpo
(figura 84-2). Hay una elevación progresiva en los estrógenos lúteo. El aumento en los estrógenos antes del día 15 desencadena la ole-
plasmáticos hasta la ovulación, debido a la secreción de estra- ada de hormona luteinizante (LH) que produce la ovulación. FSH, hormo-
diol por las células granulosas del folículo ovárico creciente. na foliculoestimulante.
La concentración de progesterona permanece muy baja y casi
inalterada durante este periodo. Los cambios preovulatorios ra respectiva. Sin embargo, la secreción de FSH declina en
en el útero, cuello uterino y vagina son atribuibles en gran forma gradual en el periodo preovulatorio debido a una
parte a las concentraciones crecientes de estrógenos. Por con- retroalimentación negativa en la hipófisis anterior por los
siguiente, la fase preovulatoria del ciclo ovárico se conoce estrógenos y a la inhibina secretada por las células granulo-
como la fase estrogénica.

El crecimiento temprano del folículo ovárico en el perio-
do preovulatorio ocurre bajo la influencia combinada de la
hormona foliculostimulante (FSH) y la hormona luteini-
zante (LH) sobre las células granulosas y tecales, de mane-

Ovario Menstruación Fase folicular Fase lútea
Endometrio proliferativo Endometrio secretor
Útero Secreción mucosa acuosa Secreción mucosa espesa
Contenido elevado de glucógeno del epitelio Contenido bajo de glucógeno del epitelio
Cuello
uterino

Vagina

Figura 84-1. Fases del ciclo menstrual y su efecto sobre el ovario, útero, cuello uterino y vagina. La ovulación (O) ocurre 14 días antes del final del
ciclo.

543

544 X Sistema reproductivo na (GnRH) y 24 h después una oleada concomitante en la
secreción de LH hipofisaria (figura 84-3). Una oleada
sas proliferativas. La concentración de LH se eleva lenta- menor de FSH también ocurre en forma simultánea. La ole-
mente debido a que no hay suficiente secreción de proges- ada de LH a la mitad del ciclo requiere una concentración
terona para suprimir la retroalimentación. de estradiol de ~150 pg/mL por al menos 36 h, una situa-
ción que por lo general se registra por el día 13. El inicio de
Cambios ováricos El periodo preovulatorio del ciclo la oleada de LH es un indicador bastante preciso de la ovu-
ovárico se llama fase folicular. Está marcada por un creci- lación.
miento folicular y la secreción de estradiol por los folículos
desarrollados en respuesta a la FSH y LH de la hipófisis. Al Modelos generales: comunicación
final de esta fase, un folículo alcanza la etapa final de creci-
miento. El desarrollo del folículo ovárico se muestra en la La información química (hormonal) involucrada en el
figura 83-6.Cambios uterinos | Durante el periodo preovu- impulso del ciclo reproductivo femenino es una de las
latorio, el útero pasa por dos fases: la fase menstrual y la más complejas del organismo, ya que implica tanto
proliferativa. Aunque ocurre en el periodo preovulatorio, la retroalimentación negativa (común en el cuerpo) como
fase menstrual se describe en este capítulo en el contexto retroalimentación positiva (inusual).
de cambios uterinos posovulatorios, en donde se explica a
detalle. Pruebas para ovulación La progesterona se relaciona con
una elevación de 0.5 oC en la temperatura corporal basal,
Durante la fase proliferativa, los estrógenos estimulan la la cual ocurre inmediatamente después de la ovulación y
mitosis del estrato basal (proliferación endometrial), lo cual persiste durante la mayor parte de la fase lútea. La tempe-
regenera al estrato funcional. El endometrio crece ~4 mm ratura corporal basal disminuye durante la fase folicular. El
de espesor. Los vasos sanguíneos en el estrato funcional se aumento en la temperatura se utiliza clínicamente como
alargan y enroscan, y son llamados arterias espirales. Las una prueba para la ovulación. La otra prueba para ovulación
glándulas uterinas aumentan su longitud. Las células que es el adelgazamiento del moco cervical: la persistencia de
recubren a las glándulas acumulan glucógeno, pero perma- filancia y la forma de helecho del moco cervical en la fase
necen sin secretar en esta fase. secretora indican que no hay ovulación.

Cambios cervicales Durante la fase preovulatoria, los Hipotálamo
estrógenos vuelven acuoso y más alcalino al moco cervical.
Estos cambios promueven la supervivencia y transporte de Hipófisis
los espermatozoides. El moco es más delgado al momento (lóbulo anterior)
de la ovulación, y su elasticidad o filancia aumenta tanto,
que a la mitad del ciclo una gota puede estirarse hasta ser Crecimiento © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
un delgado y largo hilo de 8 a 12 cm. Además, se seca en un folicular
patrón arborescente similar a un helecho cuando se coloca
como capa delgada en un portaobjetos. El patrón caracterís- CÉLULA LÚTEA Inhibina
tico de helecho se debe a la cristalización del cloruro de
sodio. Andrógenos Célula granulosa
Célula tecal
Cambios vaginales Las células del epitelio vaginal madu-
ran bajo los efectos de los estrógenos, lo que lleva a un Figura 84-3. Control hormonal de la ovulación. A lo largo de la mayoría
engrosamiento y cornificación de la mucosa vaginal. Al ana- del ciclo ovárico de 28 días, el efecto de los estrógenos sobre la libera-
lizar microscópicamente la relación de células maduras e ción hipotalámica de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) es
inmaduras en frotis vaginales, esta maduración puede indi- inhibitorio (retroalimentación negativa). Sin embargo, por el día 13 (véase
car lo que se conoce como índice cariopicnótico (ICP). El figura 84-2), los estrógenos se elevan a tal punto que estimulan a las célu-
máximo del ICP coincide con el máximo de estrógenos, las hipotalámicas y alteran su función, de modo que el efecto de los estró-
cerca de la ovulación. Los estrógenos pueden aumentar el genos se vuelve estimulante (retroalimentación positiva). La retroalimen-
contenido de glucógeno de las células epiteliales, las cuales tación positiva también se presenta en la hipófisis anterior. El resultado es
son exfoliadas a lo largo del ciclo menstrual. El glucógeno un rápido aumento en la liberación de GnRH y en la hormona luteinizan-
en las células exfoliadas es un sustrato rico para la flora bac- te (LH), y en la oleada de hormona foliculostimulante (FSH).
teriana, la cual desdobla el glucógeno en ácido láctico y dis-
minuye el pH vaginal.

Cambios mamarios Durante la menstruación, la dismi-
nución en el estradiol y progesterona se relaciona con una
disminución en el tamaño de los ácinos y conductos mama-
rios. En la fase preovulatoria hay proliferación de los con-
ductos mamarios bajo la influencia de los estrógenos. En
cada ciclo sucesivo ocurre un aumento gradual del tejido
epitelial.

Ovulación

La ovulación se refiere a la extrusión del ovocito secunda-
rio desde el folículo graafiano hacia la cavidad peritoneal. La
ovulación es provocada por un fuerte aumento en la con-
centración de la LH , llamada oleada de LH, la cual ocurre
24 h antes de la ovulación. La oleada de LH ocurre cuando
el estrógeno plasmático excede una concentración crítica
durante un periodo suficiente, y ejerce una retroalimenta-
ción positiva (en lugar de la retroalimentación negativa
habitual) sobre el eje hipotálamo-hipófisis, causando una
liberación mayor de la hormona liberadora de gonadotropi-

84 Ciclo menstrual 545

Periodo posovulatorio A Fase Fase

Cambios hormonales La oleada de LH no sólo provoca folicular Ovulación lútea
la ovulación, sino que inicia el proceso de luteinización
de las células granulosas y tecales. La FSH y LH estimu- Capa
lan al cuerpo lúteo para secretar progesterona y estra- funcional
diol. La concentración plasmática tanto de la progestero-
na como del estradiol alcanza su máximo a la mitad de la Capa basal
fase lútea (día 21). Debido a que la progesterona se
secreta en grandes cantidades (figura 84-2), a la fase Fase Fase Días
posovulatoria también se le llama fase progestacional. menstrual proliferativa
Las concentraciones de FSH y LH continúan declinando Fase
durante la fase lútea debido a una retroalimentación secretora
negativa de estrógenos y progesterona.
Arterias espirales Glándulas uterinas
Cambios ováricos El folículo roto de inmediato se llena
con sangre, formando el cuerpo hemorrágico. Un sangrado B
menor del folículo en la cavidad abdominal puede provocar Capa
irritación peritoneal y un dolor abdominal bajo, efímero, lla- compacta
mado dolor intermenstrual. Este dolor a la mitad del ciclo
puede ser unilateral, lo que indicaría cuál de los ovarios ha Endometrio
ovulado. Después de esto, el coágulo sanguíneo es reempla- (capa funcional)
zado por células amarillentas, ricas en lípidos (derivadas de
las células granulosas y tecales), formando el cuerpo lúteo. Capa
Por tanto, la fase posovulatoria del ciclo ovárico se denomi- esponjosa
na fase lútea.
Estroma
El ovocito que es liberado del ovario es recogido por
las terminales fimbriadas de las trompas de falopio y Endometrio
transportado al útero. La fertilización ocurre en la ampo- (capa
lla de la trompa uterina. Si no ocurre la fertilización, el basal)
cuerpo lúteo empieza a degenerarse por el día 24 (lute-
ólisis) y poco a poco es reemplazado por tejido fibroso, Miometrio
formando el cuerpo albicans. La luteólisis al parecer es
mediada por la PGF2 (un tipo de prostaglandina). Si ocu- Vasos sanguíneos basales
rre la fertilización, el tiempo de vida funcional del cuer-
po lúteo se extiende bajo la influencia trófica de la gona- Figura 84-4. A) Cambios ováricos y endometriales durante el ciclo
dotropina coriónica humana (HCG) de la placenta, y menstrual. B) Estructura del endometrio en el máximo de la fase secretora.
continúa secretando estradiol y progesterona hasta el ter-
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. cer mes del embarazo, cuando la placenta lleva a cabo su Cambios cervicales La progesterona hace al moco cervi-
función endocrina (desplazamiento lúteo-placentario, cal espeso, tenaz y celular. No forma el patrón de helecho al
véase figura 87-3). secarse y no presenta filancia.

Cambios uterinos El endometrio inicia su fase secre- Cambios vaginales El contenido de glucógeno de las
tora y se prepara para una posible implantación del células epiteliales disminuye durante esta fase. En conse-
óvulo fecundado. El endometrio (figura 84-4), con un cuencia, la flora bacteriana produce menos ácido láctico en
espesor de ~5 mm, se vuelve hiperémico y desarrolla la vagina. La elevación del pH en la vagina la vuelve propen-
una apariencia de “queso suizo”. La progesterona detie- sa a infección por Trichomonas vaginalis. El epitelio se ve
ne la mitosis endometrial y hace madurar al endometrio. infiltrado por leucocitos.
Las glándulas se alargan más y se hacen tortuosas. Su luz
se ensancha y se llena con moco y una secreción rica en Cambios mamarios En la fase lútea del ciclo, la proges-
glucógeno. Las arterias espirales se alargan, son más terona estimula la proliferación del conducto terminal y los
enroscadas y dilatadas. Aproximadamente dos días antes alvéolos, la distensión de los conductos, y la hiperemia y
de la menstruación, el endometrio es infiltrado por neu- edema del tejido intersticial de la mama. Todos estos cam-
trófilos. bios, los cuales causan una sensación de plenitud mamaria,
regresan durante la menstruación.
Si hay luteólisis, se presenta una caída súbita en las
concentraciones de estrógenos y progesterona, lo cual
causa constricción arteriolar, que provoca isquemia y
necrosis del estrato funcional, el cual se desprende. El
estrato basal permanece intacto, y el grosor total del
endometrio disminuye ~2 mm. El vasospasmo al parecer
es mediado por la PGF2. La hemorragia inicia cuando se
relajan las arteriolas. Debido a que la hemorragia mens-
trual es seguida de una fuerte caída en la concentración
plasmática de hormonas ováricas, también se le llama
hemorragia por deprivación. La sangre menstrual coagu-
la en el útero, pero se diluye de nuevo en la vagina
mediante fibrinólisis. La pérdida sanguínea promedio
durante la menstruación es de 40 mL (10 a 200 mL)
durante un periodo de cuatro días.

546 X Sistema reproductivo

Resumen

• El ciclo menstrual, o ciclo ovárico, es resultado de la inte-

racción de gran número de hormonas cuya concentra-
ción cambia en un ciclo aproximado de 28 días.

• El ciclo es impulsado por una producción aumentada de

estrógenos por el folículo dominante.

• Cuando las concentraciones de estrógenos son lo sufi-

cientemente elevadas y prolongadas, hacen que la retro-
alimentación normalmente negativa de estrógenos sobre
el hipotálamo se vuelva positiva y genere la oleada hor-
monal luteinizante que produce la ovulación.

Aplicación del conocimiento

84-1. Antes de su primer matrimonio, la Sra. Anderson
había tomado anticonceptivos orales. ¿Qué contienen estas
pastillas y cómo evitan la ovulación?

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85 Transporte de espermatozoides y fertilización

Transporte de espermatozoides Epidídimo, Arteria testicular
en el tracto masculino cabeza Plexo
pampiniforme
Los espermatozoides maduran conforme pasan a través de Canalículos
los conductos masculinos (figuras 85-1 y 85-2). El transpor- eferentes Epidídimo,
te del esperma a través de los conductos masculinos no cuerpo
requiere mucha movilidad, ya que es impulsado en forma Tabique
pasiva. Hay una presión elevada que se crea por la secreción Red Conductos
de líquido en los vasos elásticos, así como en los cilios pul- deferentes
sátiles. Los espermatozoides inician una motilidad impor- testicular
tante sólo después de que son eyaculados. Epidídimo,
Lóbulo cola
Modelos generales: elasticidad y flujo Conducto epididimario
en la cabeza del epidídimo Conducto epididimario
El transporte del esperma a través del tracto reproduc- en el cuerpo del epidídimo
tor masculino es un proceso pasivo en el cual diversos
mecanismos crean un gradiente de presión, lo que hace
que ocurra el flujo. Un mecanismo que genera una pre-
sión elevada es el aumento en el volumen del líquido en
los vasos que componen el tracto reproductor masculi-
no; el aumento en el volumen de una estructura elásti-
ca produce una alta presión dentro de la estructura.

Canal Uréter Vaso Canalículos
inguinal deferente eferentes
Vejiga
Túbulos
seminíferos

rectos

Red testicular

Conducto Vesícula Lóbulo con túbulos Conducto epididimario
eyaculatorio seminal seminíferos contorneados en la cola del epidídimo

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Glándula Próstata Figura 85-2. Túbulos seminíferos, red testicular y epidídimo. Los túbulos
bulbouretral Uretra seminíferos en los testículos drenan en un plexo de espacios recubiertos
de epitelio llamados la red testicular. Cerca de una docena de conductos
Pene Epidídimo eferentes de la red testicular drenan en el epidídimo. El epidídimo se divi-
de en la cabeza, el cuerpo y la cauda (cola). Está compuesto de más de
6 m de conducto enroscado (el conducto epididimario).

Testículos Paso del esperma a través de la red testicular
El esperma se concentra conforme pasa a través de la red
Figura 85-1. Tracto reproductor masculino. El conducto del epidídimo testicular; si no ocurre la concentración, entra al epidídi-
continúa en los conductos deferentes, los cuales tienen paredes gruesas. mo y se diluye en un gran volumen de líquido, producién-
Cerca de su terminación, los conductos deferentes se unen con el con- dose infertilidad. Se produce la concentración debido a la
ducto de las vesículas seminales para formar el conducto eyaculatorio, el reabsorción de sodio (Na+) y agua bajo la influencia de
cual se abre en la uretra. estrógenos. Al dejar la red testicular, los espermatozoides
no son del todo móviles y por tanto son incapaces de fer-
tilizar al óvulo.

547

548 X Sistema reproductivo cotransporte de HCO3– con Na+ no puede ocurrir dentro © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
del epidídimo debido a que el líquido epididimario tiene
Paso del esperma a través del epidídimo una concentración baja de Na+ y alta de potasio (K+), en
El esperma continúa madurando y adquiere motilidad durante comparación con el plasma.
su paso entre el día 2 a 11, a través del epidídimo. Durante este
tránsito, el epidídimo ofrece cuatro funciones mayores relacio- Protección inmunitaria de los espermatozoides La tole-
nadas con el esperma: maduración, almacenamiento, descapa- rancia inmunitaria a uno mismo se desarrolla en la etapa
citación y protección del daño inmunológico. fetal. Debido a que los espermatozoides sólo se forman
varios años después del desarrollo de la tolerancia inmuni-
La maduración espermática ocurre en el epidídimo pro- taria, el esperma se considera “cuerpo extraño” si es detec-
ximal (cabeza y cuerpo del epidídimo), en donde adquiere tado por el sistema inmunitario. Para evitar un daño inmu-
su capacidad para fertilizar al óvulo. Implica 1) el desarro- nológico, el esperma está separado dentro del epidídimo de
llo de la motilidad espermática con una mayor velocidad de las células inmunitarias circulantes. Hay estrechas uniones
progresión de avance y una vía recta; 2) desarrollo de una en el epidídimo que evitan el transporte paracelular. Si el
capacidad de zona de unión gracias al impulso de una zona túbulo epididimario se rompe, como ocurre después de la
pelúcida con receptores de 3 proteínas sobre el esperma; 3) vasectomía, los antígenos espermáticos pueden encontrar
desarrollo de la capacidad de someterse a una reacción acro- células inmunitarias. En realidad, los anticuerpos antiesper-
sómica; 4) desarrollo del potencial para fusionarse con el ma están presentes en el suero de los varones con oclusión
óvulo; y 5) la condensación de la cromatina espermática, la epididimario.
cual posteriormente es descondensada por el citoplasma del
huevo. Paso del esperma a través de la uretra
Durante su paso a través de la uretra, el esperma se pone en
Almacenamiento de esperma La capacidad de almacena- contacto con las secreciones de las vesículas seminales, prós-
miento del epidídimo humano es limitada y es excedida des- tata y glándulas bulbouretrales. El plasma seminal proviene
pués de dos semanas de abstinencia. La abstinencia continua principalmente de estas glándulas accesorias. Durante la
produce un desborde de esperma en la orina. Debido a que eyaculación, las glándulas accesorias contribuyen en forma
estos espermatozoides aún retienen su viabilidad, se reco- secuencial al plasma seminal. Primero, las glándulas bulbou-
miendan dos semanas de abstinencia para aumentar el recuen- retrales secretan una solución alcalina con glucoproteínas
to de espermatozoides en pacientes oligospérmicos. Por la (el líquido preyaculatorio) para neutralizar la acidez del
misma razón, los espermatozoides continúan liberándose en el tracto urinario y lubricar el tracto antes de la eyaculación.
semen durante algunas semanas después de la vasectomía y Después, el epidídimo y la próstata se contraen al mismo
con frecuencia provocan embarazos indeseados, a menos que tiempo, descargando espermatozoides y secreciones prostá-
se tomen medidas anticonceptivas adicionales. ticas. Finalmente, las vesículas seminales se contraen y expe-
len los espermatozoides al exterior con sus secreciones.
Durante su almacenamiento en el epidídimo, el esper-
ma tiene contacto con antioxidantes, como el superóxido Semen
dismutasa y el glutatión peroxidasa (que lo protegen de la El análisis de líquido seminal se realiza con muestras obte-
peroxidación lípida) y con el inhibidor de acrosina (el nidas por masturbación después de 24 a 36 horas de absti-
cual lo resguarda del daño causado por fugas de enzimas nencia. Debe realizarse en el transcurso de 1 hora. El semen
acrosómicas). normal es blanco u opalescente, con una gravedad específi-
ca de 1.028 y pH de 7.35 a 7.50. El volumen eyaculado
Descapacitación de espermatozoides Los espermatozoi- normal es mayor a 2 mL. Inmediatamente después de la
des se vuelven móviles sólo después de ser eyaculados. La eyaculación el líquido seminal se coagula, y después de 30
motilidad del esperma, la cual se adquiere en la cabeza y minutos se fluidifica.
cuerpo del epidídimo, se suprime (descapacita) de nuevo en
la cola del epidídimo. La descapacitación mantiene inactivo Esperma El recuento espermático normal es de 40 a 100
al espermatozoide hasta que llega al lugar y momento ade- millones/mL, con menos de 20% de morfología anormal.
cuados para la fertilización. La motilidad espermática se Por cuestiones de fertilidad, el recuento espermático debe
inhibe cuando el pH intracelular es ácido, y se estimula estar por lo menos en 20 millones/mL, y al menos 60% de
cuando el pH intracelular es alcalino. El líquido epididima- los espermatozoides deben ser móviles, con morfología
rio contiene lactatos (e iones H+), los cuales se difunden en normal. Sin embargo, muchos varones fértiles tienen
el esperma (figura 85-3) y disminuyen el pH. Una vez fuera recuentos bajos y muchos varones infértiles presentan
del epidídimo, el esperma se encuentra en un ambiente rico recuentos elevados.
en Na+, similar al plasma. El Na+ es transportado hacia la
célula con un ion bicarbonato (HCO3–), elevando el pH Plasma seminal Se desconoce el papel fisiológico de
intracelular y estimulando la motilidad espermática. Este varios constituyentes del plasma seminal, aunque son ele-
mentos que se estudian para valorar la función de las glán-
Lactato dulas accesorias.

DENTRO DEL EPIDÍDIMO FUERA DEL EPIDÍDIMO El epidídimo contribuye al líquido seminal con carniti-
na, glicerofosfocolina y glucosidasa α neutral.
Figura 85-3. En el epidídimo, la entrada de lactato (y su ion H+ acompa-
La próstata aporta ~20% al volumen del semen. El líqui-
ñante) en el esperma disminuye su pH. Una vez que pasa el epidídimo el do prostático es ligeramente ácido (pH 6.5) debido a la pre-
cotransportador de sodio (Na+) y el ion carbonato de hidrógeno (HCO3+) sencia de ácido cítrico. Contiene sustancias importantes
en el esperma, aumenta su pH. para la movilidad espermática (notablemente, albúmina),
fibrinolisina, fosfatasa ácida y una sustancia antibacteriana.
También contribuye al plasma seminal con zinc y un antí-
geno próstata-específico.

La vesícula seminal contribuye con 70% del volumen del
semen. Contiene fructosa, citrato, ácido ascórbico, prosta-
glandinas, hialuronidasa, seminogelina y fibrinolisina. La
fructosa es una fuente de energía para los espermatozoides.

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Se desdobla en lactato por medio de glucólisis anaeróbica. 85 Transporte de espermatozoides y fertilización 549
Las prostaglandinas promueven el transporte espermático al
inducir contracciones tubáricas. La hialuronidasa se desdo- En la fase de resolución, todos los cambios relacionados
bla en el ácido hialurónico que se encuentra en el moco cer- con la excitación sexual se revierten al estado prexcitato-
vical y por tanto permite al esperma pasar fácilmente a través rio. En los varones, la detumescencia peneana obedece a
del cuello uterino. La seminogelina coagula al semen, y un aumento en la actividad nerviosa simpática, que cons-
poco después la fibrinolisina disuelve el coágulo. triñe las arterias peneanas. La eyaculación es seguida por
un periodo refractario durante el cual no es posible un
Inseminación nuevo orgasmo. Las mujeres por lo general no experimen-
tan el periodo refractario.
El coito permite la transferencia de esperma del tracto
masculino al femenino. El coito exitoso es la culminación Transporte del esperma
de la excitación sexual, el cual en ambos géneros tiene
cuatro etapas: excitación, meseta, orgasmo y resolución. en el tracto femenino

Durante la excitación sexual, aumenta la actividad La movilidad del esperma es esencial para la migración
parasimpática, lo que produce vasocongestión en los espermática fuera del moco cervical. Ayuda en el trans-
genitales. En los varones, hay dilatación de las arterias porte del esperma al sitio de la fertilización y es esencial
del pene y acumulación de sangre en los cuerpos caver- para penetrar la cubierta del óvulo. Durante el coito, los
nosos y esponjosos, lo que produce una erección (tumes- espermatozoides son depositados en la parte superior de
cencia peneana). El péptido intestinal vasoactivo y el la vagina. Poco después de ello, el semen coagula debido
óxido nítrico son importantes para la erección peneana. a la presencia en el líquido prostático de enzimas tipo
El aumento del flujo sanguíneo a los testículos provoca trombina y sustratos tipo fibrinógeno (seminogelina) en
una acentuación en el tamaño testicular. La contracción el líquido vesical seminal. La coagulación ayuda a retener
de los músculos longitudinales de los conductos deferen- el esperma en la vagina y lo protege en contra del pH
tes eleva los testículos y los acerca al cuerpo. vaginal ácido. En el transcurso de 1 hora de haberse
depositado, el coágulo se disuelve por la fibrinolisina pre-
En las mujeres, la vasocongestión de la vagina causa sente en las secreciones prostáticas, y el esperma migra
trasudación de líquidos del epitelio vaginal, lo que pro- fuera del coágulo.
duce lubricación vaginal, que facilita la inserción del
pene sin molestias. También hay vasocongestión en los Durante la fase secretora, el moco cervical es acuoso y
genitales externos y en las mamas. Hay aumento general favorece el paso del esperma a través de éste. Sin embar-
en el tono muscular, lo que lleva a erección de los pezo- go, el mismo moco evita el paso de espermatozoides con
nes, en ocasiones también en los varones. cabeza anormal o flagelos subnormales, así como esper-
matozoides recubiertos con anticuerpos. Esta observa-
La fase de meseta se caracteriza por la intensificación ción tiene un uso diagnóstico en la prueba de contacto
de los cambios observados durante la fase de excitación. con moco cervical in vitro.
En los varones, el estancamiento sanguíneo hace que el
glande se alargue y oscurezca su color. El líquido pre- El esperma llega a la cavidad uterina en la siguiente
yaculatorio de las glándulas bulbouretrales gotea fuera hora posterior al coito. Los espermatozoides eyaculados
del pene; contiene algunos espermatozoides y por ello el tienen que llegar a la ampolla de las trompas de Falopio
coitus interruptus tiene un margen bajo de eficacia como para fertilizar al óvulo (figura 85-4). El movimiento de
método anticonceptivo. los espermatozoides es además auxiliado por contraccio-
nes del tracto femenino, las cuales son estimuladas por
En las mujeres, el aumento en el flujo sanguíneo a los prostaglandinas presentes en el semen. El líquido tubári-
labios produce una intensificación de color de los labios co evita la capitación de los espermatozoides hasta la
menores y mayores. El clítoris se retrae. La hinchazón de ovulación. Tras la ovulación, la progesterona presente en
las paredes vaginales estrecha el orificio vaginal. El útero el líquido folicular, la cual es liberada con la ovulación,
se aleja de la vagina. Hay aumento en el tamaño de la estimula la capacitación espermática.
areola mamaria y enrojecimiento de la piel (rubor
sexual). Capacitación | El esperma eyaculado habitualmente
no es capaz de fertilizar al óvulo in vitro. El espermato-
El orgasmo es el clímax de la excitación sexual duran- zoide sometido a capacitación: obtiene la capacidad de
te el coito. En los varones culmina con la eyaculación, fertilizar óvulos durante su paso a través del tracto feme-
una fuerte expulsión de esperma de la uretra. Sólo el nino. Para que ocurra la capacitación, deben haberse reti-
esperma de la cauda distal del epidídimo entra en el eya- rado los factores incapacitantes adquiridos en el epidídi-
culado. La eyaculación involucra dos procesos: la emisión mo y en la vesícula seminal. El líquido folicular que entra
y expulsión del líquido eyaculado. La emisión es la entra- en el tracto femenino durante la ovulación contiene pro-
da del líquido eyaculatorio en la uretra. Se produce por teínas unidas a esterol que extraen colesterol de las
contracciones musculares rítmicas del conducto deferen- membranas espermáticas. Los factores incapacitantes se
te, vesículas seminales y próstata. La expulsión es la pierden con el colesterol. Una vez que el espermatozoi-
eyección de líquido eyaculatorio de la uretra. Es provo- de es capacitado (figura 85-5), su cola muestra hiperac-
cada por contracciones musculares rítmicas de la uretra, tividad, y su cabeza adquiere la capacidad de someterse
auxiliadas por la contracción de los músculos bulboca- a una reacción acrosómica.
vernosos. El esfínter vesical se contrae durante la eyacu-
lación, evitando que el líquido eyaculatorio entre a la Fertilización
vejiga.
La fertilización es la fusión de la cromatina haploide de los
En las mujeres, el orgasmo se caracteriza por contrac- gametos masculinos y femeninos. El esperma habitualmen-
ciones musculares rítmicas del útero y la vagina. En con- te se encuentra con el óvulo en la ampolla de la trompa de
traste con los varones, las mujeres son multiorgásmicas: Falopio. La fertilización ocurre a lo largo de los siguientes
son capaces de experimentar más de un orgasmo en un pasos.
periodo breve.

550 X Sistema reproductivo

Útero

Istmo de la trompa Cavidad uterina
de Falopio

Ámpula de la
trompa de Falopio

Ovario Endometrio Miometrio Fimbrias
Orificio interno
Canal cervical Cuello uterino
Cuello uterino, Bóveda vaginal

parte vaginal
Orificio externo

Vagina

Figura 85-4. Tracto reproductor femenino. El útero consiste del cuerpo (que incluye el fondo) y el cuello, separados por un istmo estrecho. La cavidad
cervical se comunica con la cavidad uterina a través de un orificio, y se abre en la vagina por medio del orificio externo. La parte superior de la cavidad
vaginal se extiende alrededor del cuello uterino como bóvedas vaginales. La trompa de Falopio consiste del infundíbulo, ámpula, istmo y parte uterina.
La abertura del infundíbulo en la cavidad peritoneal está rodeada por fimbrias.

Penetración de las cubiertas ovulares derecha inferior), el cual consiste de células granulosas inte-
El esperma debe pasar a través de dos capas de cubiertas ovu- gradas en una matriz compuesta principalmente de ácido
lares antes de que pueda contactar directamente con el ovoci- hialurónico. La capa interna es la zona pelúcida (figura 85-
to. La capa externa es el cúmulo prolígero (véase figura 83-6, 6A), la cual es acelular y consiste de una malla de glucopro-
teínas.
AB
La penetración del cúmulo prolígero se logra por la hia-
luronidasa presente en la superficie espermática. La pene- © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
tración también es auxiliada por la hiperactivación del
esperma, el cual produce el empuje penetrante requerido
por medio de contracciones vigorosas de la cola del esper-
matozoide.

Penetración de la zona pelúcida | El contacto inicial del
esperma con la zona pelúcida (ZP) es suelto; se hace firme
por la unión de ZP3 (una glucoproteína de la zona pelúci-
da) al receptor ZP3 sobre el esperma. La interacción desen-
cadena la reacción acrosómica (figura 85-5) en la que se
libera una proteasa llamada acrosina, la cual produce una
abertura para penetrar en la zona pelúcida. Una vez dentro
del espacio perivitelino, el esperma se fusiona con la mem-
brana vitelina (óvulo). La unión ocurre debido a la interac-
ción de desintegrinas (por ejemplo, fertilina) presentes
sobre la superficie del esperma reactivo a acrosomas con
integrinas sobre la membrana vitelina. En consecuencia, la
reacción acrosómica es importante no sólo para la penetra-
ción de la zona pelúcida, sino también para la eventual
fusión del espermatozoide con la membrana del óvulo.

Figura 85-5. Capacitación del espermatozoide. A) Espermatozoide antes Activación del óvulo
de la capacitación. B) Espermatozoide capacitado que muestra hiperflagela-
ción y reacción acrosómica. La fusión de la membrana ovular con la membrana esper-
mática despolariza la membrana, estimulando la liberación
intracelular de Ca2+ en el óvulo. Ciertos componentes del
esperma llamados factores de activación del ovocito relacio-
nados al esperma (FAORE) son necesarios para la liberación
de Ca2+. Un número insuficiente de FAORE produce infer-
tilidad que puede ser tratada mediante la inyección de
FAORE de otro esperma.

Bloqueo de la polispermia | El aumento en el calcio 85 Transporte de espermatozoides y fertilización 551
intracelular promueve la exocitosis de los gránulos corti-
cales que se sitúan superficialmente en el óvulo no ferti- tan, pero no se fusionan para formar un solo núcleo. Sus
lizado. Los gránulos corticales inhiben la poliploidía al membranas nucleares desaparecen y sus cromosomas se
impedir que un segundo espermatozoide penetre al vuelven distintos. En esta etapa ocurre la mitosis, for-
óvulo. El bloqueo ocurre a dos niveles (figura 85-6B): en mando la etapa embrionaria bicelular, en la que cada
la membrana vitelina y en la zona pelúcida. 1) Cuando célula tiene un núcleo distinto que contiene 46 cromo-
los gránulos corticales se fusionan con la membrana vite- somas. El embrión aún está circundado por la zona pelú-
lina, partes de esta membrana son reemplazadas por las cida.
membranas de los gránulos corticales, por lo cual el
esperma no tiene afinidad. Esto constituye el bloqueo Mediante sucesivas divisiones, se forma la mórula de
vitelino a la polispermia. 2) Los gránulos liberan glucosi- 16 células (morum = mora) (figura 85-8). La mórula
dasas y proteasas en el espacio perivitelino. Las glucosi- consiste de una masa celular interna rodeada por una
dasas alteran la zona ZP3 de glucoproteínas de forma capa externa. El líquido de la cavidad uterina entra a la
que pierde su afinidad para los receptores de esperma, mórula y separa parcialmente la masa celular interna de
mientras que las proteasas degradan la ZP3 de modo que la externa, etapa a la cual se denomina el trofoblasto.
no es capaz de unirse a los espermatozoides reactivos a Conforme aumenta el líquido, la mórula se asemeja a un
acrosomas. Esto constituye el bloqueo de zona a la polis- quiste y se le llama blastocito.
permia.
Implantación
Desarrollo embrionario temprano Al momento de que el óvulo fertilizado llega al útero
(figura 85-9) ya es una mórula, pero aún está rodeado
Al momento de la ovulación, la meiosis II se encuentra por la zona pelúcida, la cual le impide adherirse a las
en metafase y se forman husillos para separar el segun- paredes de la cavidad uterina. El trofoblasto tiende a
do cuerpo polar. Sin embargo, es sólo después de la invadir cualquier tejido al que se ponga en contacto. Una
entrada del espermatozoide que el óvulo expele el vez que ha desaparecido la zona pelúcida, el trofoblasto
segundo cuerpo polar (figura 85-7). Los cromosomas del se adhiere al endometrio uterino. A esto se le llama
óvulo adoptan la forma de un núcleo llamado el pronú- implantación. El trofoblasto invade al endometrio y el
cleo femenino. Al mismo tiempo, el núcleo de los esper- blastocito se anida profundamente en la mucosa uterina
matogonios se transforma a sí mismo en el pronúcleo hasta que es cubierto por completo por el endometrio. A
masculino. Los pronúcleos masculino y femenino se jun- esto se le llama implantación intersticial, para diferen-
ciarla de la implantación central, la cual ocurre en algu-
nos mamíferos en donde el blastocito permanece en la
cavidad uterina.

A B Bloqueo vitelino
La membrana vitelina
Espacio perivitelino Pronúcleo femenino Bloqueo de zona es reemplazada por
en metafase Desaparece ZP3 membrana granular

Zona pelúcida

Segundo
cuerpo polar

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Degranulación ZP3 Degranulación
cortical cortical
Membrana
vitelina

Figura 85-6. A) Etapas de la fertilización. (1) La cabeza del espermatozoide se une a la zona pelúcida. (2) La cabeza del espermatozoide es sometida a reac-
ción acrosómica. (3) El espermatozoide penetra la zona pelúcida. (4) La cabeza del espermatozoide entra en el espacio perivitelino. (5) La cabeza del esper-
matozoide se une a la zona pelúcida. (6) Espermatozoide en el citoplasma del óvulo. (7) Desaparece la cola del espermatozoide y el núcleo se descondensa.
(8) El núcleo descondensado evoluciona para formar el pronúcleo masculino. B) Bloqueos de zona y vitelinos a la polispermia. El bloqueo de zona ocurre debi-
do a la desaparición de ZP3, como se muestra en color tenue. El bloqueo vitelino se presenta por un reemplazo extenso de la membrana vitelina (azul) por la
membrana de los gránulos corticales (rojo).

552 X Sistema reproductivo

Veinte pasos a la fertilización

Pronúcleo Pronúcleo femenino Pronúcleo femenino 1. El esperma es depositado en lo alto de la vagina.
masculino completa la meiosis II 2. El semen primero se coagula y después se licua, per-
en metafase II
mitiendo escapar al esperma.
2º cuerpo Núcleo con 46 3. El esperma sano pasa a través de la barrera de moco
polar cromosomas
cervical.
Pronúcleos masculino y femenino, 4. El esperma se desplaza a la ampolla, auxiliado por
cada uno con 23 cromosomas,
se unen pero no se fusionan contracciones inducidas por las prostaglandinas que
contiene.
Figura 85-7. Pasos iniciales en la formación del embrión en etapa 5. El líquido tubárico inhibe la activación del esperma
bicelular. durante la ovulación.
6. Las proteínas unidas a esterol presentes en el líquido
folicular (liberadas con la ovulación) extraen coleste-
rol del esperma, y los factores incapacitantes presen-
tes en el esperma se pierden con el colesterol.
7. La capacitación causa hiperflagelación y la capacidad
para unirse al óvulo.
8. La hialuronidasa presente en el esperma desdobla la
matriz del cúmulo prolígero.
9. Los espermatozoides penetran al cúmulo prolígero
por medio de hiperflagelación.
10. El esperma se pone en contacto con la zona pelúcida
del óvulo, y la ZP3 presente en la zona pelúcida se
une a sus receptores sobre la superficie espermática.
11. Se desencadena la reacción acrosómica y se libera
acrosina.
12. La acrosina produce una abertura penetrante en la
zona pelúcida.

Mesodermo
extraembrionario

Ectodermo Cavidad Saco vitelino
Endodermo amniótica primario

Trofoblasto

Mórula de Formación de Formación de la Formación de saco Formación de
16 células ectodermo y cavidad amniótica vitelino primario mesodermo
endodermo
extraembrionario

Vellosidades coriónicas Mesodermo © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
intraembrionario
Sincitiotrofoblasto
Citotrofoblasto Corion Vasos sanguíneos
Lagunar coriónicos

Amnios

Formación Formación de las Figura 85-8. Desarrollo de una mórula (arri-
del corion vellosidades coriónicas ba a la izquierda) en un blastocito (abajo a la
y amnios y mesodermo intraembrionario derecha).

Primera Etapa de mórula Blastocito 85 Transporte de espermatozoides y fertilización 553
segmentación (día 3) (día 4-5)
da. Por tanto, aun el esperma inmóvil puede prepararse
Formación Etapa bicelular Entrada en la para ser fusionado con el óvulo. En forma alterna, el
del cigoto (30 horas) cavidad uterina esperma se inyecta directamente en el citoplasma del
óvulo, obviando incluso a la membrana ovular. El proce-
dimiento se denomina inyección intracitoplásmica de
esperma (IIE) y permite incluso a una célula reproducto-
ra inmadura iniciar el embarazo.

Fertilización Implantación Anticoncepción
(día 5 a 6)
Óvulo Anticonceptivos femeninos
posovulatorio Los anticonceptivos de barrera como el diafragma y los
capuchones cervicales evitan que el esperma se junte con el
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Figura 85-9. Pasos en la progresión del óvulo fertilizado (2) a la óvulo. El diafragma es un anillo elástico con una cúpula de
implantación intersticial en la pared uterina (9). El periodo desde la hule. Estos métodos se relacionan con índices más elevados
fertilización a la implantación del blastocito en la pared del útero es de de falla que la pastilla o el dispositivo. La crema espermici-
5 a 6 días. da se aplica en el centro del diafragma para aumentar su efi-
cacia.
13. El esperma entra al espacio perivitelino, y las desinte-
grinas presentes en el esperma se unen a las integrinas Los dispositivos intrauterinos (DIU) se insertan en la
de la membrana vitelina. cavidad endometrial para proporcionar una anticoncepción
a largo plazo (hasta por varios años). Estos dispositivos
14. La membrana espermática se fusiona con la membra- están hechos básicamente con plástico, ya sea en forma de
na vitelina. serpentina (asa de Lippes) o de T, de polipropileno con bra-
zos en forma helicoidal. Los DIU disponibles hoy día (la T
15. El Ca2+ es liberado de las reservas intracelulares del de cobre, 7 de cobre, etc.) tienen una gran eficacia debido a
óvulo. que se les añade progesterona o cobre. Los DIU actúan evi-
tando la implantación y crecimiento del óvulo fertilizado al
16. Los gránulos corticales ovulares son exocitosados. provocar una respuesta inflamatoria estéril del endometrio.
17. La membrana vitelina es reemplazada con membrana El esperma es fagocitado por las células inflamatorias en el
endometrio.
de los gránulos corticales, lo que resulta en el bloqueo
vitelino a la polispermia. Los anticonceptivos orales contienen estrógenos, proges-
18. La ZP3 desaparece de la zona pelúcida bajo la terona o ambos. Los estrógenos inducen retroalimentación
influencia de los gránulos corticales, lo que produce el negativa en la secreción de la hormona foliculostimulante
bloqueo de zona a la polispermia. (FSH) e inhiben el desarrollo del folículo ovárico, mientras
19. La cola de los espermatozoides desaparece y su que la progesterona inhibe la secreción de la hormona lutei-
núcleo se descondensa para formar el pronúcleo mas- nizante (LH) y por tanto evita que ocurra un aumento de
culino. LH. Con ello se evita la ovulación. La progesterona hace la
20. La mitosis da como resultado la formación de un secreción cervical espesa y viscosa, bloqueando el paso de
embrión bicelular. esperma. Los estrógenos tornan proliferativo al endometrio,
evitado la implantación. En la práctica, ambas hormonas se
Reproducción asistida combinan, con progesterona para inhibir la ovulación, y con
estrógenos para asegurar que el sangrado por deprivación
En la inseminación intrauterina (IIU), el esperma se sea rápido y breve.
coloca directamente en el útero y por tanto no se expo-
ne al ambiente ácido de la vagina. Cuando el recuento La píldora combinada monofásica es el tipo más
espermático es muy bajo, el esperma se coloca directa- común de anticonceptivo oral. La pastilla combinada se
mente en la cavidad uterina para evitar su paso tanto cer- toma durante 21 días, iniciando desde el quinto día del
vical como uterino, como en la transferencia intratubári- ciclo menstrual, seguida por un intervalo de siete días
ca de gametos (TITG). Con la fertilización in vitro durante el cual se produce el sangrado por suspensión.
(FIV), el esperma evita todo contacto con el tracto geni- La píldora de fase, la cual puede ser bifásica o trifásica,
tal femenino; para este procedimiento, el esperma se usa distintas combinaciones hormonales durante diferen-
obtiene del epidídimo (aspiración microepididímica de tes fases del ciclo menstrual y se le relaciona con una
esperma) o de los testículos (extracción testicular de baja incidencia de sangrado inesperado. La píldora pos-
esperma). El esperma de regiones más proximales al trac- coito (“de la mañana siguiente”) sólo contiene estrógeno,
to no es muy competente para producir fertilización in y se toma dentro de las 72 h siguientes al coito; la mini-
vitro. El esperma así obtenido se introduce directamente píldora (sólo progesterona) se toma diario, sin interrup-
en el espacio perivitelino (inseminación subzonal ción. Estas pastillas hacen al endometrio hiperprolifera-
[ISU]), evitando al cúmulo prolígero y a la zona pelúci- tivo o hipersecretor, de manera respectiva, y por tanto
incapacitan la implantación del blastocito. Por otra parte,
la hipermotilidad de las trompas uterinas causa un rápi-
do paso del óvulo al útero, expulsando al embrión, si lo
hubiera.

Los inyectables de larga acción e implantes son elegidos
como anticonceptivos por aquéllas que no desean tomar
pastillas orales de manera diaria. Los ejemplos incluyen pro-
gestágenos como el acetato de medroxiprogesterona o el
enantato de noretindrona, los cuales se administran por vía
intramuscular cada tres meses. Actúan inhibiendo la ovula-
ción y espesando las secreciones cervicales. Los implantes
subdérmicos de levonorgestrel (un progestágeno) ofrecen

554 X Sistema reproductivo co extraído de la planta del algodón), Trypterigium wilfor-
dii (una parra que se utiliza en la medicina china tradi-
una anticoncepción eficaz en un lapso de 24 h y su efecto cional) y nifedipina (fármaco antihipertensivo).
dura de 5 a 6 años. Se han discontinuado en algunos merca-
dos debido a sus efectos adversos. Los DIU que contienen La vasectomía es un método quirúrgico de esterilización
progesterona liberan en forma continua progesterona en la irreversible que implica el corte de un pequeño segmento
cavidad uterina durante un año. Sin embargo, hay un riesgo de los conductos deferentes.
elevado de embarazo ectópico con estos aparatos.
Resumen
Los anticonceptivos hormonales de largo plazo, principal-
mente con componente de estrógeno, tienen varios efectos • El transporte del esperma en el tracto reproductor mas-
adversos, como ganancia de peso, diabetes mellitus, altera-
ción en la función hepática, hipertensión, incidencia elevada culino es un proceso pasivo que no depende de la movi-
de tromboembolia y un riesgo marcado de carcinoma cervi- lidad del esperma.
cal, endometrial y mamario. Estos efectos adversos no son
causados por los anticonceptivos no esteroides, los cuales • La inseminación, ya sea natural como resultado del acto
actúan como antagonistas estrogénicos e interfieren con la
implantación del óvulo fecundado. sexual o artificial, es necesaria para permitir que el esper-
matozoide y el óvulo se contacten y fusionen.
La tubectomía (salpingectomía) es un método quirúrgi-
co de esterilización que implica el corte de un pequeño seg- • El esperma debe ser sometido a diversas transformacio-
mento de la trompa uterina.
nes, algunas en el tracto reproductor masculino y otras
Anticoncepción masculina en el tracto femenino, para ser capaz de fertilizar al
El coitus interruptus es el retiro del pene justo antes de la óvulo.
eyaculación, durante el acto sexual. Con frecuencia no se
consigue una satisfacción sexual plena con este método. • La fertilización del óvulo por el espermatozoide debe ser
Tiene además una elevada tasa de fracaso, debido en parte a
la falla del retiro exacto y por otra a la presencia de esper- seguida de la implantación del embrión desarrollado, en
matozoides en las emisiones preyaculatorias. la pared del útero.

Los dispositivos mecánicos como los condones, son Aplicación del conocimiento
vainas de látex que se colocan sobre el pene erecto para
evitar que el esperma penetre al tracto genital femenino. 85.1. La morfología de los espermatozoides del Sr.
Al aplicar una crema espermicida dentro del condón se Anderson al parecer es normal. Sin embargo, los espermato-
aumenta la eficacia del método. Es una forma económi- zoides deben someterse a diversos cambios para poder fer-
ca y razonable de anticoncepción masculina. También tilizar un óvulo. ¿Cuáles son estos cambios y cuáles son
ofrece cierta protección en contra de enfermedades de dependientes de las funciones masculinas y cuáles de las
transmisión sexual. funciones femeninas?

Métodos térmicos | El baño del escroto en agua caliente 85.2. Postule algunos mecanismos posibles fisiológicos o
(46 oC) durante algunas semanas disminuye la fertilidad en fisiopatológicos que puedan explicar la dificultad de la Sra.
varios meses. Los suspensorios deportivos que usan los varo- Anderson para embarazarse. Indique en cada caso si se trata
nes acercan los testículos al cuerpo y debido a que adquieren de un problema masculino o femenino.
la temperatura corporal, el recuento espermático desciende
paulatinamente. La confiabilidad de estos métodos no ha sido © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
establecida.

Los tapones oclusivos de conductos están fabricados de
poliuretano o goma de silicón. Se inyectan en forma líquida
en los conductos deferentes, en donde se endurecen en los
siguientes 20 minutos, formando una barrera en contra del
esperma. La anticoncepción es reversible y se restablece la
fertilidad una vez que se retiran los tapones.

La inhibición reversible guiada del esperma (IRGE)
utiliza anhídrido de estireno maleico (AEM), un copolí-
mero que se inyecta en combinación con dimetil sulfóxi-
do en los conductos deferentes, en donde recubre las
paredes y bloquea parcialmente la luz. La IRGE no es un
tapón oclusivo de conductos debido a que ocluye sólo en
forma parcial la luz de los conductos deferentes. Tiene
otros efectos anticonceptivos. 1) El pH básico del com-
puesto interfiere con el pH ácido del esperma. 2) La
carga eléctrica positiva relacionada con el AEM rompe
las membranas espermáticas. El AEM puede ser removi-
do mediante lavado de los conductos deferentes con un
solvente inyectado y por tanto permite múltiples oclu-
siones reversiones. Es un anticonceptivo masculino fisio-
lógicamente promisorio, aunque se requieren más estu-
dios que demuestren su eficacia reversibilidad, junto con
niveles adecuados de seguridad y conveniencia.

Los fármacos que causan azoospermia no han demos-
trado su eficacia y confiabilidad como anticonceptivos
masculinos. Los fármacos azoospérmicos incluyen a la
testosterona, ciproterona, gosipol (un compuesto fenóli-

86 Diferenciación sexual del feto

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Diferenciación sexual normal Palillo de
tambor
La diferenciación sexual normal en el embrión se lleva a
cabo en forma secuencial. Los cromosomas sexuales (geno- Corpúsculo de Barr
tipos) determinan el sexo gonadal: hacen que las gónadas
indistintas se desarrollen hacia un ovario o testículo. El sexo Figura 86-1. Corpúsculo de Barr y apéndice nuclear.
gonadal determina el sexo fenotípico –los genitales internos
y externos. El sexo psicológico está determinado tanto por nes cromosómicas relacionadas con un cromosoma X único,
el sexo gonadal (hormonas) como por el sexo fenotípico como en el síndrome de Turner (44 + XO) deben ser anorma-
(apariencia). El desarrollo del cerebro se ve afectado por les. Por tanto, hoy se cree que para un desarrollo normal son
andrógenos al inicio de la vida. La exposición temprana del necesarios tanto los cromosomas X como que la cromatina
feto humano femenino a los andrógenos tiene efectos virili- sexual sea reactivada antes de la ovogénesis.
zantes posteriores sobre la conducta, en la pubertad.
Diferenciación del sexo gonadal
Modelos generales: comunicaciones Hasta la sexta semana de vida intrauterina, las gónadas feta-
les son bipotenciales (indiferenciadas): tienen los rudimen-
La diferenciación sexual está determinada por la pre- tos gonadales tanto masculinos como femeninos (figura 86-
sencia de cromosomas XX o XY y comunicaciones hor- 2). La gónada bipotencial consiste de una médula de tejido
monales entre células. mesenquimatoso y un epitelio cortical con células germina-
les primordiales integradas a éste. En la genética masculina,
Determinación del cromosoma sexual la médula de la gónada bipotencial empieza a diferenciarse
El cromosoma sexual se establece al momento de la fertili- en un testículo, mientras que la corteza se retrae. En la gené-
zación. El óvulo contiene 22 cromosomas autosómicos, más tica femenina, la corteza de la gónada bipotencial se dife-
un cromosoma sexual (X). Sin embargo, los espermatozoi- rencia en el ovario, mientras que la médula regresa. La dife-
des son de dos tipos: 50% de los espermatozoides tienen 22 renciación testicular requiere el factor de determinación
cromosomas autosómicos más un cromosoma X; el resto testicular (FDT), el cual está codificado por el gen SRY
tiene 22 cromosomas autosómicos más un cromosoma Y. Si (región determinante sexual del cromosoma Y), localizado
el óvulo es fecundado por un espermatozoide portador de cerca del extremo del brazo corto del cromosoma humano
X, el cigoto tiene 44 + XX cromosomas, y su cromosoma Y. Bajo la influencia del FDT, las células de Sertoli aparecen
sexual es femenino. Por otro lado, si el espermatozoide es por la séptima semana e inician secretando una hormona
portador de Y, el cigoto tiene 44 + XY cromosomas y su inhibitoria mülleriana (MIS; véase abajo). Las células de
cromosoma sexual será masculino. El cromosoma humano Leydig aparecen a la octava semana e inician secretando tes-
Y es más pequeño que el cromosoma X. Por tanto, el esper- tosterona. El ovario embrionario, en contraste, no secreta
matozoide que contiene un cromosoma Y es más ligero y se hormona alguna.
desplaza más rápidamente en el tracto genital femenino,
alcanzando al óvulo antes que los cromosomas que portan A Gónada indiferenciada
X. Esto puede contribuir al hecho de que la tasa global de
nacimientos de varones sea ligeramente mayor que la de B Ovario Testículo C
mujeres.
Figura 86-2. A) La gónada indiferenciada (bipotencial) puede diferenciar-
Cromatina sexual | Poco después de la división celular se en B) un ovario con ovogonias o C) un testículo con espermatogonias.
que inicia durante el desarrollo embrionario, uno de los dos
cromosomas X en la mujer se vuelve funcionalmente inac- 555
tivo. Incluso en individuos normales con más de dos cromo-
somas X, sólo uno permanece activo. La elección de cuál
cromosoma X permanece activo es aleatorio; por lo que,
aproximadamente la mitad de las células somáticas contie-
nen un cromosoma X activo de origen paterno, y el resto
contiene un cromosoma X activo de origen materno. En las
células normales, el cromosoma X inactivo se condensa y
está presente cerca de la membrana nuclear como cromati-
na sexual o corpúsculo de Barr. Por ello, en una célula anor-
mal con tres o más cromosomas X, hay dos o más cromati-
nas sexuales. El cromosoma X inactivo también puede
adoptar otras formas. Hasta en 15% de los neutrófilos, el
cromosoma X inactivo forma un apéndice en forma de pali-
llo de tambor que se proyecta desde el núcleo (figura 86-1).

Si sólo es necesario un cromosoma X activo para el desa-
rrollo femenino normal, es difícil explicar porqué las alteracio-

556 X Sistema reproductivo En ausencia de MIS, proliferan los conductos parameso-
néfricos para formar las trompas uterinas, el útero y los
Diferenciación de los genitales internos dos tercios superiores de la vagina. El desarrollo de los
Los genitales internos masculinos son la red testicular, epi- genitales externos femeninos es independiente de la
dídimo, conducto deferente y vesículas seminales. Hasta la influencia ovárica. A la octava semana, los conductos
séptima semana de vida intrauterina, los genitales internos paramesonéfricos se involucran por completo en el desa-
del feto tienen rudimentos tanto de genitales masculinos rrollo de los genitales internos femeninos. Ante la ausen-
(los conductos mesonéfricos) como femeninos (conductos cia de andrógenos, los conductos mesonéfricos se dege-
de Müller o paramesonéfricos). Un feto genéticamente neran, y los genitales externos permanecen femeninos
masculino con testículos funcionales secreta testosterona y (figura 86-3B).
MIS. La testosterona (secretada por las células de Leydig, en
los testículos) estimula el desarrollo de los conductos meso- Diferenciación de los genitales externos
frénicos en los genitales internos masculinos (figura 86-3A). Hasta la octava semana de vida intrauterina, los genitales
La MIS provoca regresión de los conductos paramesonéfri- externos del feto son bipotenciales; esto es, pueden desarro-
cos por apoptosis. La acción tanto de la testosterona como llarse bien sea como masculinos o femeninos. En contraste
de la MIS sobre los genitales internos tiene naturaleza para- con los genitales internos, los cuales tienen rudimentos dis-
crina y es unilateral: si se secretan del testículo izquierdo tintivos masculinos y femeninos, los genitales externos en
causan el desarrollo de los genitales internos izquierdos, y ambos géneros se desarrollan a partir de rudimentos comu-
viceversa. nes, los cuales son los senos urogenitales, protuberancias
genitales, pliegues genitales y el tubérculo genital. En ausen-
Los genitales internos femeninos son las trompas cia de hormonas virilizantes, los genitales externos femeni-
uterinas, útero y los dos tercios superiores de la vagina. nos se desarrollan a lo largo de líneas femeninas. Por otro
lado, si el embrión tiene testículos funcionales que secretan
Testículo testosterona, la dihidrotestosterona (DHT) transforma los
genitales externos fetales en caracteres masculinos (figura
Red testicular 86-4, cuadro 86-1).

Epidídimo Conducto paramesonéfrico Diferenciación sexual anormal
involucionado
Conducto Alteraciones de los cromosomas sexuales
deferente Gubernaculum Las alteraciones de los cromosomas sexuales habitualmente
son resultado de disfunciones cromosómicas durante la
Vesícula gametogénesis –un par de cromosomas falla al separarse, de
seminal modo que ambos se dirigen a las células hijas durante la
meiosis. Los cigotos anormales que pueden resultar de la no
Ovario disyunción de uno de los cromosomas X durante la ovogé-
nesis se muestran en la figura 86-5.

Al síndrome de Klinefelter también se le conoce como
disgenesia tubular seminífera. Su genotipo es 47,XXY (es
decir, 44+XXY), y tiene una incidencia de 1 en 500 varo-
nes. Ocurre en dos formas: la forma clásica y en mosaico. La
forma clásica se debe a una no disyunción meiótica, esto es,
una no disyunción cromosómica después de la formación
cigótica. Ocurre debido a un retraso en la anafase. La no dis-
yunción meiótica puede ocurrir en un cigoto 46,XY normal

Trompa uterina © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
(o de Falopio)

Ligamento
uterino

Útero

Vagina

Conducto mesonéfrico Cuadro 86-1. Efecto de la dihidrotestosterona (DHT)
involucionado sobre la diferenciación de los genitales externos

En presencia de DHT En ausencia de DHT

Seno urogenital Desarrolla la próstata Desarrolla el tercio
y uretra prostática inferior de la vagina
Protuberancias
Figura 86-3. Diferenciación de los genitales internos. A) En el varón gené- genitales Se fusionan para Se desarrollan en los
tico, los conductos mesonéfricos se diferencian en los genitales internos Pliegues genitales formar el escroto labios mayores
masculinos (red testicular, epidídimo, conductos deferentes, vesículas semi-
nales) bajo el efecto de la testosterona, mientras que los conductos parame- Tubérculo genital Se alargan y fusionan Se desarrollan en los
sonéfricos regresan bajo el efecto de la hormona inhibitoria mülleriana. B) para formar el tallo del labios menores
En la mujer genética, los conductos paramesonéfricos se desarrollan en los pene.
genitales internos femeninos (trompas uterinas, útero y dos tercios superio-
res de la vagina). Desarrolla el glande Desarrolla el clítoris
del pene

86 Diferenciación sexual del feto 557

LÍNEA MASCULINA LÍNEA FEMENINA

Gónada internos externos Semanas Gónada internos externos
Genitales Genitales Genitales Genitales

6ªBipotencial CM CP Bipotencial Bipotencial CM CP Bipotencial

7ªMasculino Femenino CM CP Bipotencial
CM CP Bipotencial

8ªMasculino CM CP Bipotencial Femenino CM CP Bipotencial

Testículos Epidídimo Pene 9ª Ovario Trompas Vagina
uterinas Labios
Conducto deferente Escroto

Figura 86-4. Resumen de la diferenciación sexual entre la 6 y 9 semana de vida intrauterina. Rojo = masculino, azul = femenino. CP, conducto parameso-
néfrico; CM, conducto mesonéfrico.

o en un 46,XXY anormal. A este último caso se le denomi- El síndrome de Turner tiene una incidencia de 1 en 3
na no disyunción doble. 000 mujeres. La mitad de ellas tienen un cariotipo de
45,XO debido a una disyunción meiótica en cualquiera de
El síndrome de Klinefelter se caracteriza por 1) genitales los progenitores. Otro 25% presenta cariotipo en mosaico
masculinos internos y externos, y características psicosexua- 46,XX/45,XO debido a disyunción mitótica. El restante
les normales; 2) testículos subdesarrollados, hialinización de 25% tiene un cromosoma X estructuralmente anormal, con
los túbulos, azoospermia (no hay espermatozoides en el o sin mosaicismo.
líquido seminal) e infertilidad; 3) bajas concentraciones de
testosterona, con elevadas concentraciones de gonadotropi- El síndrome de Turner se caracteriza por 1) genitales
nas y estradiol; 4) talla alta (debido a un aumento en el seg- femeninos internos y externos, y características psicosexua-
mento corporal inferior) y obesidad; 5) venas varicosas, dia- les normales; 2) gónadas con estrías fibrosas bilaterales, con
betes mellitus, alteraciones tiroideas y neumopatías; y 6) infertilidad, amenorrea primaria y amastia; 3) facies carac-
deficiencia mental. terística con línea capilar baja posterior, ptosis, epicanto,

Cuadro 86-2. Características fenotípicas en distintos tipos de seudohermafroditismo

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. TST MIS DHT Genitales internos Genitales internos Genitales externos
femeninos masculinos
Masculinos, ya que la DHT
Seudohermafroditismo está formada
femenino (XX genético)
Femeninos, debido a que no
Exposición a TST en la + - + Presentes, debido a que no Ausentes, debido a que la hay DHT
Masculinos, ya que hay DHT
vida fetal hay MIS exposición a TST por lo
Femeninos, debido a que la
general es tardía DHT no está formada
Femeninos, debido a que la
Seudohermafroditismo DHT es ineficaz
masculino (XY genético)

Secreción de - +- Ausentes, debido a que la Ausentes, debido a que no
testosterona alterada secreción de MIS no se hay TST
afecta

Síndrome de conducto + - + Presentes, debido a que no Presentes, debido a que
paramesonéfrico
persistente hay MIS hay TST

Deficiencia de 5 + + - Ausentes, debido a que hay Presentes, debido a que la
α-reductasa MIS secreción de TST es normal

Defecto del receptor + + + Ausentes, debido a que hay Ausentes, debido a que la
MIS TST es ineficaz

Abreviaturas: DHT, dihidrotestosterona; MIS, hormona inhibitoria mülleriana; TST, testosterona.

558 X Sistema reproductivo

ÓVULO CIGOTO ESPERMATOZOIDE periférica de dihidrotestosterona) o debido a receptores
de testosterona no funcionales (producción ineficaz de
Meiosis andrógenos).

44 anormal 22 44 En ausencia de testosterona, no se desarrollan conductos
mesonéfricos en los genitales internos masculinos. Tampoco
XX O XO se forman genitales internos femeninos, debido a que la
secreción de la MIS en los testículos por lo general no se ve
22X afectada y se produce una regresión del conducto parame-
sonéfrico. Si la secreción de MIS está alterada, pero la secre-
Meiosis Síndrome de Turner 22X ción de testosterona es normal, se produce el síndrome de
22 44 conducto paramesonéfrico persistente, en el cual tanto los
44 anormal XX XXX conductos mesonéfricos como paramesonéfricos se desarro-
XX llan en los genitales internos masculinos y femeninos, res-
pectivamente.
Superfemenino
En ausencia de dihidrotestosterona, los genitales inter-
Meiosis nos son masculinos, y los genitales externos son femeninos.

44 anormal 22 44 En el síndrome de insensibilidad a los andrógenos, antes
XX O YO llamado síndrome feminizante testicular, hay pérdida fun-
cional de los receptores a testosterona, debido a mutación.
22Y Por tanto, los genitales internos no son ni masculinos (debi-
do a que la testosterona es ineficiente) ni femeninos (ya que
Meiosis 22 No viable hay MIS). Los genitales externos son femeninos (ya que no
XX se forma DHT), pero la vagina termina a ciegas debido a
44 anormal 44 que no hay genitales internos femeninos. Los individuos con
XXY este síndrome presentan desarrollo de mamas en la puber-
XX tad y por lo general se consideran mujeres normales hasta
22Y que son diagnosticadas cuando solicitan consulta médica
ante la ausencia de menarquía.
Síndrome de Klinefelter
Resumen
Figura 86-5. Alteraciones del cromosoma sexual. El patrón XXX (superfe-
menino) es segundo en frecuencia sólo después del patrón XXY, y no se • El cromosoma sexual está determinado por la presencia
relaciona con alteraciones obvias. El cigoto YO no sobrevive.
(varón) o ausencia (mujer) de un cromosoma Y.
orejas situadas inferiormente, boca de carpa y micrognatia
(maxilar pequeño); 4) estatura corta, cuello palmeado, • El sexo gonadal, si desarrolla un tracto masculino o feme-
tórax en escudo y codo valgo(una deformación de los
codos); y 5) coartación de la aorta. nino, está determinado por la presencia (varón) o ausencia
(mujer) de testosterona y el factor antimülleriano.
Los hermafroditas verdaderos tienen tanto gónadas
masculinas como femeninas. Algunos de ellos tienen tes- Aplicación del conocimiento
tículos de un lado y ovarios en el otro. Otros tienen ovo-
testículos, gónadas que contienen tejidos ováricos y tes- 86.1. ¿Qué factores determinan si el niño de la Sra.
ticulares. Los genitales internos corresponden a la góna- Anderson se desarrolla en un fenotipo femenino? Explique.
da ipsolateral. Los genitales externos son ambiguos. La
mayoría de los hermafroditas crecen como varones, pero © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
en la pubertad se vuelven femeninos, desarrollan mamas,
menstrúan y en ocasiones ovulan. En su mayoría tienen
el genotipo 46,XX; el resto tiene ya sea 46,XY o mosai-
co. No está del todo claro porqué un genotipo normal
pudiera relacionarse con un hermafroditismo verdadero.
Estos genotipos XX probablemente tienen material
genético suficiente, derivado del cromosoma Y, que indu-
ce el crecimiento de tejido testicular.

Alteraciones del sexo fenotípico
Un seudohermafrodita es un individuo con los cromosomas
y gónadas de uno de los sexos y los genitales del otro (cua-
dro 86-2).

Un seudohermafrodita femenino es genéticamente
femenino, con gónadas y genitales internos femeninos, pero
genitales externos masculinos. Ocurre en mujeres genéticas
expuestas a niveles elevados de andrógenos durante la 8a y
13a semana de gestación. Después de la semana 13, los
genitales se forman por completo, pero la exposición a los
andrógenos puede causar hipertrofia del clítoris. El seudo-
hermafroditismo femenino puede deberse a hiperplasia
suprarrenal virilizante congénita, o puede ser causada por
andrógenos administrados a la madre.

Un seudohermafrodita masculino es genéticamente
varón con gónadas masculinas, pero genitales internos o
externos femeninos. Ocurre por una deficiencia de 17 α-
hidroxilasa (que altera la secreción de testosterona),
deficiencia de 5 α-reductasa (disminuye la formación

87 Embarazo

Placenta Arterias Cordón
umbilicales umbilical
Después de la implantación del embrión, el endometrio se
denomina decidua, debido a que se desecha al final del em- Placa Vena
barazo. La decidua se asemeja al endometrio secretor del coriónica umbilical
ciclo menstrual. Conforme el blastocito crece, la capa del
trofoblasto se diferencia en dos capas, la exterior (sincitio- Decidua Vasos sanguíneos Vellosidades Espacio
trofoblasto) y la interior (citotrofoblasto). El sincitiotrofo- basal intervelloso
blasto es una capa de citoplasma que contiene múltiples
núcleos. Está formada por la fusión de varias células trofo- maternos coriónicas Tabique
blásticas. La capa de citotrofoblasto a la larga se diferencia decidual
en las vellosidades coriónicas. Los vasos sanguíneos fetales
se desarrollan en las vellosidades coriónicas (figura 87-1). Figura 87-2. Estructura de la placenta que muestra los vasos sanguí-
neos maternos y fetales.
En la placenta totalmente formada, la sangre materna
circula a través de los espacios intervellosos (trofoblásticos); 87-3). Tanto los estrógenos como la progesterona son nece-
la sangre fetal fluye a través del centro de las vellosidades sarios para iniciar y mantener el embarazo. En los primeros
coriónicas. Por tanto, la sangre fetal y materna no se mez- 60 días de la gestación, estas hormonas son producidas prin-
clan (figura 87-2). La membrana placentaria que separa la cipalmente por el cuerpo lúteo. Después de ello, la unidad
circulación materna y fetal está integrada por cuatro capas: fetoplacentaria se encarga de la formación de estrógenos y
sincitiotrofoblasto, citotrofoblasto, capa de tejido conjunti- progestágenos. A esto se le conoce como el desplazamiento
vo y endotelio, y una membrana basal de los vasos sanguí-
neos fetales.

Hormonas placentarias
El sincitiotrofoblasto de la placenta actúa como un órgano
endocrino que secreta gonadotropina coriónica humana,
somatomamotropina coriónica humana, tirotropina corió-
nica humana, relaxina, estrógenos y progestágenos (figura

Útero Cavidad uterina Blastocito

Cavidad Celoma extraembrionario Vellosidades
amniótica coriónicas

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Saco Figura 87-1. Un blastocito en la pared
vitelino del útero después de la implantación.
Compárese con la figura 85-8.
Arteria y Miometrio
vena uterinas 559

Endometrio
uterino

(decidual)

560 X Sistema reproductivo Coureprpuos lúutteeoum tiroides (TSH). Su concentración sérica sigue una curva
similar a la de HCG. Se desconoce el papel fisiológico de la
A HCT.

Antes de 60 días La relaxina se analiza en el siguiente capítulo.
Estrógenos | Los tres tipos de estrógenos, estrona, estra-
B diol y estriol, son producidos en grandes cantidades duran-
te el embarazo, y su concentración se eleva en forma soste-
Después de 60 días nida a lo largo de la gestación, llegando a su punto máximo
al término (figura 87-4) y disminuyendo rápidamente des-
Figura 87-3. Desplazamiento lúteo-placentario. A) Los estrógenos y pro- pués del parto. El estriol, que es el estrógeno más débil, se
gesterona son producidos por el cuerpo lúteo durante los primeros 60 días del produce sólo durante el embarazo. Su secreción no sólo
embarazo, estimulado por la gonadotropina coriónica humana (HCG) del indica la salud placentaria, sino también se correlaciona
cuerpo lúteo. B) Alrededor de los 90 días, estas hormonas empiezan a ser bien con el crecimiento fetal. La caída en las concentracio-
producidas por la placenta, conforme el cuerpo lúteo se degenera. E, estró- nes de estriol indica una inminente muerte fetal.
genos; P, progestágenos. Progesterona | La placenta secreta sólo progesterona, en
contraste con el cuerpo lúteo, el cual secreta tanto
lúteo-placentario. Por consiguiente, la ovariectomía después progesterona como 17α-hidroxiprogesterona (la cual tiene
de dos meses no interrumpe el embarazo. La presencia de poca actividad biológica). Por tanto, después del desplazamien-
hormonas placentarias en la sangre materna indica que la to lúteo-placentario, la concentración de 17α-hidroxiprogeste-
placenta funciona con normalidad. rona desciende, pero la concentración de progesterona conti-
núa elevándose hasta antes del parto (figura 87-4).
La gonadotropina coriónica humana (HCG) es una hor-
mona peptídica secretada por el sincitiotrofoblasto poco Unidad fetoplacentaria
después de la fertilización. Se detecta en la orina materna a El feto, la placenta y la madre son interdependientes y cons-
los 14 días después de la concepción, por lo que sirve como tituyen una unidad funcional llamada unidad fetoplacenta-
prueba diagnóstica de embarazo. Al momento en que la ria-materna o simplemente unidad fetoplacentaria. Esta
mujer pierde su periodo, sus concentraciones urinarias de interdependencia es especialmente aparente en la síntesis
HCG son lo suficiente altas para ser detectadas. La HCG placentaria de progesterona y estrógenos, y en la síntesis fetal
alcanza su máximo en plasma entre los 60 a 90 días de la de cortisol, como se explica a continuación (figura 87-5).
gestación. De ahí en adelante, la concentración desciende a
niveles bajos y desaparece después del parto. Modelos generales: reservorio

La HCG tiene acciones similares a las de la hormona Para comprender los orígenes de los estrógenos, proges-
luteinizante (LH). Extiende la vida del cuerpo lúteo hasta terona y otras hormonas en el embarazo, es importante
60 días después de la concepción, hasta que la unidad feto- tener en cuenta que hablamos de un reservorio en el
placentaria es capaz de sintetizar sus propios estrógenos y que las hormonas fluyen desde los ovarios de la mujer y
progesterona. 1) La HCG estimula al cuerpo lúteo para desde la unidad fetoplacentaria.
secretar 17α-hidroxiprogesterona (véase figura 82-1) y una
pequeña cantidad de progesterona. La concentración Estradiol
sanguínea de 17α-hidroxiprogesterona es un indicador con- Concentración hormonal
fiable del funcionamiento del cuerpo lúteo, debido a que no naEstrona
es producida por la placenta, la cual carece de 17α-hidroxi-
lasa. 2) En el feto masculino, la HCG estimula a los testícu- EstriolProgestero
los para secretar testosterona, la cual es importante para la © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
diferenciación sexual. 3) La HCG también estimula a la Semanas de gestación
corteza suprarrenal fetal para que secrete sulfato de dehi-
droepiandrosterona (DHEAS), que es importante para la Figura 87-4. Cambios en la concentración hormonal durante el embarazo.
síntesis placentaria de estriol. Obsérvese el ligero descenso en la secreción de progesterona alrededor de
la semana 10 de gestación. El descenso coincide con el desplazamiento
La somatomamotropina coriónica humana (HCS) se lúteo-placentario y ocurre debido a una disminución en la secreción de pro-
semeja estructuralmente a la hormona de crecimiento hipo- gesterona por el cuerpo lúteo. HCG, gonadotropina coriónica humana; HCS,
fisaria. Su concentración en suero se eleva en forma sosteni- somatomamotropina coriónica humana.
da desde la octava semana al término del embarazo. Aunque
es menos activa que la prolactina, se produce en cantidades
tan elevadas que puede ejercer un efecto lactogénico.
También se le llama lactógeno placentario humano (HPL).

La tirotropina coriónica humana (HCT) es una hormo-
na placentaria semejante a la hormona estimulante de la

87 Embarazo 561

Madre

Progesterona Colesterol Estrógenos DHEAS

Placenta

Sulfatasa

17α- 17-OH- 3β-
hidroxilasa progesterona hidroxidehidrogenasa
Progesterona
17-OH- Aromatasa Androste-
3β-hidroxi- progesterona nediona
3β-
dehidrogenasa 17α- hidroxidehidrogenasa

hidroxilasa Aromatasa
Pregnenolona Testosterona

Colesterol 16α-hidroxilasa
desmolasa

Colesterol Aromatasa
16-OH-DHEA

Sulfatasa

16-OH DHEAS

Colesterol 16-OH DHEAS
16α-hidroxilasa
Colesterol 17,20-liasa DHEA Sulfocinasa DHEAS
desmolasa 17-OH HIGADO FETAL
pregnenolona
17α-hidroxilasa Feto
Pregnenolona

3β-hidroxi- 3β-hidroxi- 3β-hidroxi-
dehidrogenasa dehidrogenasa dehidrogenasa

Progesterona17α-hidroxilasa 17-OH 17,20-liasa Androstenediona
progesterona
17β-hidroxi-
21β-hidroxilasa dehidrogenasa

Glándula suprarrenal fetal 11-desoxicortisol Testosterona
11β-hidroxilasa

Cortisol

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Figura 87-5. Síntesis hormonal en la unidad fetoplacentaria. La madre provee mucho del colesterol necesario para la producción de esteroides por la placen-
ta, y el sulfato de dehidroepiandrosterona (DHEAS) necesario para producir testosterona y estrógenos. La madre recibe grandes cantidades de estrógenos y
progesterona de la unidad fetoplacentaria. DHEA, dehidroepiandrosterona.

Síntesis placentaria de progesterona | La placenta sinte- 10 semanas, el feto puede sintetizar su propia progesterona.
tiza progesterona a partir de colesterol. Debido a que no También es capaz de sintetizar androstenediona y testoste-
puede sintetizar su propio colesterol del acetato, lo obtiene rona. Estos andrógenos se difunden en la placenta, en donde
de la circulación materno-fetal. 90% de la progesterona sin- son convertidos en estrógenos.
tetizada en la placenta se difunde de nuevo en la circulación
materna, lo que produce los cambios maternales caracterís- Síntesis placentaria de estrona y estradiol | La placenta
ticos del embarazo; el otro 10% entra a la circulación fetal, no puede sintetizar estrona y estradiol del colesterol debido
en donde es convertida a cortisol. Hasta la 10a semana de a que carece de 17α-hidroxilasa y 17,20-liasa. La placenta
gestación el feto depende de la progesterona fetal para sin- sintetiza estrona y estradiol a partir de sulfato de DHEAS,
tetizar corticosteroides, debido a que su propia corteza el cual obtiene de la circulación materna. De manera simi-
suprarrenal carece de 3β-hidroxidehidrogenasa. Después de lar a los progestágenos, 90% de los estrógenos placentarios
entran a la circulación materna, y el resto entra al feto.

562 X Sistema reproductivo a los 14 días después de la concepción, con 1 o 2 días de
margen de error. La exactitud de estas pruebas es de ~99%.
Síntesis placentaria de estriol | La placenta no puede sin-
tetizar estriol a partir de estrona debido a que carece de En las pruebas biológicas, animales de laboratorio (ranas,
16α-hidroxilasa. Por lo que, obtiene sulfato de 16-hidroxi ratones o conejos) son inyectados con orina de la paciente y
DHEA (16-OH DHEAS) de la circulación fetal, remueve se observa su respuesta fisiológica, como la ovulación o libe-
el sulfato y lo aromatiza a estriol. Debido a que la síntesis ración de esperma. Aunque son muy sensibles, han sido
placentaria de estriol depende por completo del 16-OH abandonadas por ser imprácticos.
DHEAS producido en la glándula suprarrenal fetal, la
excreción urinaria de estriol en la madre es un indicador de Las pruebas inmunológicas son rápidas (dan resulta-
la salud del feto. dos en minutos), baratas y exactas, y han reemplazado a
las pruebas biológicas. La prueba inmunológica más
Producción fetal de cortisol | La corteza suprarrenal fetal común utilizada es el Gravindex. El equipo consiste de
produce cortisol por medio de las mismas vías que operan antígeno Gravindex (partículas de látex recubiertas con
en las glándulas suprarrenales del adulto (compare las figu- HCG), anticuerpo Gravindex (suero que contiene anti-
ras 82-1 y 87-5). El cortisol es esencial para la maduración cuerpos HCG), portaobjetos oscuro, hisopos y una pipe-
de los pulmones fetales (la producción de surfactante) y el ta. Si el suero contiene anticuerpos a HCG reacciona
cierre del conducto arterioso, al nacimiento. con las células rojas o partículas de látex recubiertas con
HCG, y ocurre aglutinación de las células rojas o de las
Pruebas diagnósticas de embarazo partículas de látex. Sin embargo, si se permite que el
Todas las pruebas diagnósticas de embarazo se basan en la suero reaccione con la orina que contiene HCG antes de
presencia de HCG en la orina, la cual puede ser detectada la reacción con las células rojas o partículas de látex, se
inhibe la aglutinación debido a que los anticuerpos son
Orina que contiene HCG Orina que no contiene HCG bloqueados por la HCG de la orina (figura 87-6). Por
tanto, la inhibición de la aglutinación confirma el emba-
Anticuerpos a HCG razo.

Anticuerpos bloqueados Anticuerpos que permanecen Cambios maternos en el embarazo
por HCG no consolidados
La mayoría de los cambios fisiológicos relacionados con el
Partículas de látex embarazo están directa o indirectamente relacionados con © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
recubiertas con HCG las elevadas concentraciones de progesterona y estrógenos
en la sangre materna, la dilatación de los vasos sanguíneos
Partículas de látex no aglutinadas Partículas de látex aglutinadas uterinos y la elevación del diafragma. Esto se explica a con-
Embarazo positivo Embarazo negativo tinuación.

Figura 87-6. Bases inmunológicas de la prueba Gravindex. La detección Efectos de la progesterona y los estrógenos
de gonadotropina coriónica humana (HCG) en la orina de la embarazada La amenorrea es el primer y mejor cambio conocido en
puede ocurrir a los 14 días posteriores a la concepción. relación con el embarazo. Ocurre debido a que las elevadas
concentraciones circulantes de progesterona y estrógenos
evitan el ciclo normal del sistema reproductor femenino.

Respiración | La progesterona estimula directamente el
centro respiratorio, lo que lleva a un aumento en la ventila-
ción, mayor a la requerida para depurar el CO2 extra que
produce el feto. Por ello, la hiperventilación materna causa
hipocapnia y alcalosis respiratoria, con bicarbonaturia.

Circulación | Los estrógenos aumentan el flujo sanguí-
neo uterino y ayudan a proporcionar nutrientes al feto a
través de la placenta. La aldosterona, que es secretada en
grandes cantidades durante el embarazo, provoca reten-
ción de líquidos y electrólitos, lo que provoca hipervole-
mia, aumento en el flujo sanguíneo renal y elevación del
índice de filtración glomerular (IFG). La retención de
agua excede la retención de sodio, lo que lleva a hipos-
molaridad del líquido extracelular (LEC). La retención
de agua también provoca anemia por hemodilución, la
cual se denomina anemia fisiológica del embarazo. La
anemia hipóxica resultante causa vasodilatación, redu-
ciendo la resistencia periférica. El flujo sanguíneo
aumentado a través del útero (umbilical) también contri-
buye a la disminución de la resistencia periférica. En
consecuencia, la presión venosa central (PVC) aumenta.
La PVC también se eleva como resultado directo del
aumento en el volumen sanguíneo. El aumento en la
PVC eleva el gasto cardiaco. A pesar del aumento en el
gasto cardiaco, la presión arterial promedio e incluso la
presión arterial sistólica permanecen normales debido a
la importante caída de la resistencia periférica. La resis-
tencia periférica también disminuye como consecuencia

Aldosterona Estrógenos 87 Embarazo 563

Retención de Dilatación de Vejiga | La progesterona disminuye el tono muscular liso
líquidos y electrólitos vasos uterinos de la vejiga y por tanto predispone a estasis de la vejiga. En
las mujeres que se han embarazado en repetidas ocasiones
Hipervolemia Hemodilución es común la presencia de cálculos vesicales.

Hipoxia anémica Efectos de la elevación diafragmática
Conforme el útero grávido crece, el diafragma se eleva; esta
Aumento en el flujo elevación afecta el volumen y capacidad pulmonar de las
Vasodilatación sanguíneo uterino embarazadas (figura 46-5). También se gira la punta del
corazón hacia arriba y a la izquierda, lo que provoca un des-
Disminución plazamiento hacia afuera del latido de la punta, una desvia-
de la resistencia ción en el eje izquierdo en el electrocardiograma (ECG) y
un aumento en la silueta cardiaca en las radiografías.
periférica
Resumen
Aumento de la
presión venosa central • La placenta proporciona al embrión/feto todos los mate-

Aumento en el Aumento en el Disminución de la riales que necesita para su crecimiento y desarrollo, y
gasto cardiaco retira los productos de desecho que produce.
volumen sistólico presión arterial diastólica
• La placenta es una fuente de hormonas necesarias para el
Aumento en la
presión del pulso mantenimiento del embarazo.

Presión arterial • La unidad materno-placenta-fetal es un “órgano” endo-
promedio y sistólica normal
crino que produce las hormonas importantes para el
desarrollo fetal y los cambios en la fisiología materna
necesarios para sustentar el embarazo y llegar a término
hasta el parto.

Figura 87-7. Cambios cardiovasculares en el embarazo. Los cambios pro- Aplicación del conocimiento
ducidos por los estrógenos y la progesterona aumentan el gasto cardiaco de
la madre, lo cual es necesario para perfundir la placenta y mantener al feto. 87.1. Durante el embarazo de la Sra. Anderson, la placenta
sirvió como barrera para el intercambio entre su circulación
y la circulación del feto. ¿Qué sustancia es capaz de cruzar
esta barrera?

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. directa del aumento en el flujo sanguíneo uterino. Estos

fenómenos se resumen en la figura 87-7.
Proteínas plasmáticas | Los estrógenos estimulan a las

enzimas hepáticas para aumentar la síntesis de globulinas
transportadoras que se unen a la tiroxina (TBG), corticoste-
roides y progestágenos (transcortina), y estrógenos (globuli-
na unida a esteroides). A pesar del aumento en la transcor-
tina, las embarazadas con frecuencia se encuentran en un
estado de hiperadrenocorticismo leve (síndrome de
Cushing). Esto se debe a que la progesterona placentaria
elevada compite con el cortisol por sitios de unión sobre la
transcortina, y en consecuencia aumenta el cortisol libre del
plasma. Los estrógenos también aumentan la síntesis de
fibrinógeno, lo que lleva a hipercoagulabilidad sanguínea y
a un aumento en la velocidad de sedimentación globular
(VSG). La hipercoagulabilidad sanguínea es importante
para prevenir la pérdida excesiva de sangre durante la sepa-
ración placentaria. El aumento en la síntesis de globulina
unida a tiroxina produce un aumento en la unión de la tiro-
xina y una elevación compensadora en la secreción de tiro-
xina. Los estrógenos aumentan también la síntesis de angio-
tensina II y la secreción de aldosterona.

Tolerancia a la glucosa | La tolerancia a la glucosa se
reduce en las embarazadas debido a los efectos antiinsulíni-
cos de la progesterona, estrógenos y somatomamotropina
coriónica humana. Durante el embarazo puede presentarse
una diabetes transitoria, a la cual se le denomina diabetes
gestacional.

88 Parto y lactancia

Hormonas del parto y lactancia ahora se sabe que es dopamina, la cual actúa a través de
receptores D2. Por lo que, la secreción de prolactina se
Oxitocina desinhibe por antagonistas de dopamina como la metoclo-
La oxitocina es un no péptido que se sintetiza en el núcleo pramida. La secreción de prolactina es estimulada por la
paraventricular y supraóptico del hipotálamo y se almacena serotonina, la cual probablemente media el aumento en la
en el lóbulo posterior de la glándula hipófisis. Causa 1) galac- secreción de prolactina durante el sueño, y por un péptido
tocinesis (ver después) al estimular las células mioepiteliales intestinal vasoactivo (PIV), el cual media el reflejo de suc-
de la glándula mamaria y 2) estimula las contracciones uteri- ción. La secreción de prolactina también es estimulada por
nas. Juega un papel en el parto y es un medio terapéutico útil estrógenos y por la hormona liberadora de tirotropina
en la inducción del parto. Junto con los estrógenos, la oxito- (TRH).
cina se utiliza terapéuticamente para detener la hemorragia
uterina. Las concentraciones plasmáticas de prolactina empiezan
a elevarse a la octava semana de embarazo y alcanzan su
La secreción de oxitocina es estimulada durante la suc- máximo dos semanas antes del periodo a término (véase
ción del amamantamiento y en la estimulación genital, figura 87-4). El aumento es provocado por los estrógenos,
como sucede durante el coito y el parto. La oxitocina tam- los cuales estimulan directamente a la prolactina hipofisaria
bién se libera en los varones durante la estimulación genital, para sintetizar y secretar más prolactina. Después del parto,
aunque se desconoce su función. La secreción de oxitocina la secreción de prolactina desciende, aunque de manera gra-
es inhibida por una descarga simpática y las catecolaminas dual, debido a que es estimulada durante cada sesión de
circulantes; por dolor y encefalinas; por estrés emocional, en amamantamiento. La secreción de prolactina también es
especial el miedo; y por el consumo de alcohol. estimulada por otros factores de significado fisiológico des-
conocido; por ejemplo, aumenta durante el sueño, el ejerci-
Relaxina cio y el estrés.
La relaxina es una hormona polipeptídica secretada por el
cuerpo lúteo y la placenta en las mujeres y por la próstata En la hiperprolactinemia, ocurre galactorrea en sólo
en los varones. Durante el embarazo, relaja la sínfisis púbi- ~30% de los casos. En las mujeres, la prolactina elevada
ca y otras articulaciones pélvicas, y reblandece el cuello ute- causa infertilidad y amenorrea; en los varones, impotencia y
rino, facilitando el parto. En los varones, probablemente disminución de la libido. El tratamiento para la hipersecre-
juega un papel en la motilidad espermática y en la penetra- ción de prolactina incluye la administración de un agonista
ción del espermatozoide al óvulo. de dopamina como la bromocriptina.

Prolactina Parto
La prolactina es una hormona polipeptídica secretada por
los acidófilos de la hipófisis anterior. Sus acciones fisiológi- Fases de parto
cas son 1) mamogénesis, lactogénesis y galactopoyesis; y 2) El parto, el proceso del nacimiento, abarca tres fases: 1) la
supresión funcional de la hormona liberadora de gonadotro- preparación del útero para el parto, 2) el proceso real del
pina (GnRH), lo cual lleva a amenorrea por lactancia. parto, y 3) la recuperación del parto. Durante el parto, el
miometrio y cuello uterino se ven sometidos a diversos
En condiciones normales, el control de la secreción de fenómenos que se dividen en cuatro fases (figura 88-1).
prolactina está en constante inhibición por el factor inhibi-
torio de prolactina (PIF) secretado por el hipotálamo. El PIF La fase uterina 0 del parto es el preludio del inicio del
parto y se extiende desde antes de la implantación hasta el

Embarazo Parto © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.

Fase 0 Fase 1 Fase 2 Fase 3

Preludio Preparación Parto Recuperación
al parto para el parto activo de la parturienta

El miometrio Miometrio Involución
no está preparado preparado uterina
para el parto para el parto
Amamantamiento

Principio Comienzo Alumbramiento Restauración
del parto del parto del producto de la fertilidad

Figura 88-1. Etapas del parto.

564

final de la gestación. Durante esta fase el miometrio perma- 88 Parto y lactancia 565
nece relajado y el cuello uterino es rígido e inflexible, bajo
el estímulo de la progesterona. La conducción de los poten- + +Contracción
ciales de acción por las células del miometrio es lenta, así del músculo
como la contractilidad del miometrio. Hay una intensa liso uterino
degradación de las uterotoninas (sustancias que actúan
sobre el útero) producidas endógenamente, como las pros- Presión del
taglandinas, oxitocina e histamina, por medio de la prosta- feto sobre el
glandina deshidrogenasa, oxitocinasa y oxidasa de diamina, cuello uterino
respectivamente.
Se estimulan
La fase uterina 1 del parto es el periodo de prepara- receptores
ción uterina para el parto. Se caracteriza por una respues- sensoriales
ta aumentada del miometrio a la oxitocina y maduración
cervical (reblandecimiento). La respuesta del miometrio Se estimula
a la oxitocina se eleva debido a un aumento en el núme- la liberación
ro de receptores a oxitocina en el miometrio. Aumenta el de oxitocina
número y tamaño de las conexiones comunicantes entre
las células miometriales, lo que provoca una conducción Se estimula
más rápida de los potenciales de acción entre estas célu- la síntesis de
las. La madurez cervical está mediada por las prostaglan- prostaglandinas
dinas, cuya liberación está mediada por los estrógenos. El
cuello uterino se reblandece y se vuelve flexible debido al
desdoblamiento de colágeno y a un aumento en el ácido
hialurónico, el cual tiene una elevada capacidad de reten-
ción de agua.

Modelos generales: comunicaciones

Los procesos necesarios para preparar al útero para el
parto implican ejemplos distintos de comunicaciones
célula a célula. Algunos son ejemplos de comunicación
hormonal de información; otros son casos de interaccio-
nes eléctricas entre las células adyacentes.

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. La fase 2 del parto está regida bajo la influencia de la Figura 88-2. Los mecanismos de retroalimentación positivos que rigen
oxitocina y prostaglandinas (figura 88-2). Éste es el perio-
do de parto activo, cuando las contracciones uterinas oca- al parto (el parto y el alumbramiento del feto).
sionan dilatación cervical progresiva, descenso fetal y
alumbramiento del producto –el feto, cordón umbilical y ción de la fertilidad. La oxitocina y la endotelina 1 son
placenta (figura 88-3). Además, se ha dividió en tres eta- importantes reguladores de la fase 3 del parto.
pas. La etapa I es el estado de eficacia y dilatación cervi-
cal. La abertura externa del cuello uterino normalmente Inicio del parto
está cerrada; durante el parto, el canal cervical se dilata y El estímulo que inicia el parto –que provoca el inicio de
se acorta, y el útero, vagina y cuello uterino se convierten este trabajo– en el momento apropiado para el feto, no ha
en un canal continuo en el cual el cuello uterino casi es sido identificado claramente en los humanos.
indistinguible como una parte separada. A esto se le cono-
ce como borradura cervical. La etapa II se caracteriza por Efectos de una relación elevada estrógenos-progestero-
la expulsión del feto. La etapa III es el estado de separa- na (E:P)| Una relación elevada E:P estimula la contracción
ción y expulsión de la placenta. uterina de la siguiente forma. La progesterona relaja a los
músculos lisos uterinos. Por otro lado, los estrógenos
Tras la expulsión de la placenta, si el cordón no se ha aumentan la secreción de oxitocina, la síntesis de receptores
pinzado hasta cesar las pulsaciones, pueden transferirse de oxitocina en el miometrio y decidua, la síntesis de pros-
al recién nacido 100 mL adicionales de sangre. Sin taglandinas en la decidua y la síntesis de proteína contráctil
embargo, el pinzamiento no debe retrasarse más de un del miometrio. Las prostaglandinas aumentan la formación
minuto, debido a que un exceso de sangre (> 100 mL) de conexiones comunicantes en el miometrio, lo que permi-
provoca trastornos en la respiración y circulación. Existe te una conducción más rápida de los impulsos.
un riesgo de pérdida sanguínea a la placenta si el recién
nacido es elevado por arriba del nivel del útero o si el Causas de relación E:P elevada | La relación de estróge-
cordón está parcialmente comprimido, bloqueando el re- nos a progesterona se eleva hacia el final del embarazo,
torno venoso de la placenta, aunque no el flujo arterial a debido a un aumento exagerado en la secreción de estróge-
la placenta. nos plasmáticos y a una lenta elevación en la concentración
de progesterona (véase figura 87-4). La elevación en la con-
La fase uterina 3 del parto es el momento de recupe- centración de estrógenos maternos se desencadena por un
ración de la madre. Implica la contracción y retracción aumento en la secreción fetal de la hormona liberadora de
uterinas a fin de prevenir la hemorragia posparto, el ini- corticotropina (CRH). El aumento en la CRH eleva la
cio de la lactación y la expulsión de leche que facilitan el secreción de corticotropina fetal (ACTH), lo cual a su vez
amamantamiento, la involución del útero y la restaura- aumenta la secreción de andrógenos de la corteza suprarre-

566 X Sistema reproductivo La mamogénesis es la preparación de las mamas. Implica
tanto el crecimiento de conductos como lobuloalveolar. El
Figura 88-3. Etapas en el nacimiento de un neonato (fase 2). crecimiento de conductos es provocado por los estrógenos,
la hormona del crecimiento y glucocorticoides. El creci-
nal fetal. La placenta convierte estos andrógenos a estróge- miento lobuloalveolar requiere, además de las hormonas
nos, los cuales se difunden en la circulación materna (véase mencionadas, progesterona y prolactina (figura 88-4).
figura 87-5). Al mismo tiempo, la concentración materna de
progesterona desciende debido a una aportación menor de La lactogénesis es la síntesis y secreción de leche
la progesterona fetal. La producción fetal de progesterona desde los alvéolos mamarios. Alrededor de la mitad del
disminuye porque una gran cantidad de cortisol producida embarazo, los alvéolos se diferencian lo suficiente para
por el feto inhibe la conversión de pregnenolona fetal a pro- secretar pequeñas cantidades de caseína y lactosa.
gesterona. Después del parto, las mamas secretan leche bajo la
influencia de la prolactina, la cual estimula la actividad
Reflejo de parto | Una vez que inicia el parto, las contrac- de la enzima galactosil transferasa, que provoca la sínte-
ciones uterinas dilatan el cuello uterino, al empujar la cabeza sis de lactosa. La hormona del crecimiento y la hormona
del feto hacia éste. La dilatación establece señales en nervios tiroidea aumentan la producción láctea.
aferentes que aumentan la secreción de oxitocina de la hipó-
fisis posterior. A esto se le conoce como reflejo de parto. La Aunque la concentración de prolactina es elevada duran-
oxitocina liberada contrae aún más al miometrio, aumentan- te el embarazo, no hay secreción láctea debido a que los
do la intensidad del dolor de parto, aunque culmina en la estrógenos y progesterona tienen una acción inhibitoria
expulsión del feto. directa sobre la lactogénesis. Después del parto, hay una
intensa caída en las concentraciones de estrógenos y proges-
Lactancia tágenos. Esto neutraliza el efecto inhibitorio sobre la lacto-
génesis. Debido a que la concentración de prolactina aún es
alta y se ha completado la mamogénesis, se presenta la lac-
togénesis. Una vez que inicia la lactancia no es inhibida por
la progesterona administrada, ya que los receptores de pro-
gesterona se pierden en la mujer que lacta. Una secreción
limitada de leche, llamada galactorrea neonatal, también se
presenta en las mamas del recién nacido debido a la influen-
cia de la prolactina materna.

La galactocinesis también es conocida como emisión de
leche o salida de leche (figura 88-5). Es provocada por la
oxitocina, la cual estimula la contracción de las células
mioepiteliales en los conductos y alvéolos mamarios. La
oxitocina es liberada cuando se estimula el pezón durante
la succión, que estimula las terminaciones nerviosas sensiti-
vas del pezón y la aréola. Los impulsos viajan al hipotálamo
y causan reflejos de liberación de prolactina y oxitocina en
la hipófisis. La secreción de oxitocina también puede vol-
verse condicionada de modo que no resulte necesaria la
estimulación física del pezón. En consecuencia, las mujeres
que lactan pueden experimentar salida de leche en respues-
ta a imágenes, sonidos o incluso pensamientos acerca del
bebé. Esta liberación espontánea de leche está relacionada
con un aumento en la secreción de oxitocina, no con la
secreción de prolactina.

Fases de la lactancia Hipotálamo © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
La lactancia se divide en cuatro fases: mamogénesis, lacto- (núcleo arqueado)
génesis, galactocinesis y galactopoyesis.

Succión Imágenes, sonidos
y pensamientos
sobre el niño

Estrógenos Estrógenos Hipófisis Hipófisis
Hormona del crecimiento Hormona del crecimiento anterior posterior
Glucocorticoides Glucocorticoides
Prolactina Oxitocina
CRECIMIENTO Progesterona
DE CONDUCTOS Prolactina Estimulación de la Contracción de los músculos
secreción en los lisos que recubren los conductos
CRECIMIENTO alvéolos mamarios
LOBULOALVEOLAR y alvéolos mamarios

Figura 88-4. Efecto de las hormonas sobre el desarrollo de las mamas. Figura 88-5. Control de la expulsión láctea por un mecanismo reflejo
neuroendocrino. GnRH, hormona liberadora de gonadotropina.

EMBARAZO POSPARTO 88 Parto y lactancia 567
Succión
Concentración plasmática de prolactina • La lactancia requiere de estrógenos (para estimular el
Succión
desarrollo de las mamas para producir leche), prolactina
No succión (para estimular la producción de leche) y oxitocina (para
estimular la expulsión de leche).

Aplicación del conocimiento

88.1. El parto de la Sra. Anderson fue inducido por medio
de fármacos. ¿Qué fármacos se utilizan para realizar esto, y
qué mecanismo inician el parto?

Semanas Días Meses

Figura 88-6. Concentraciones de prolactina durante el embarazo y el
amamantamiento.

La galactopoyesis es el mantenimiento de la lactancia, la
cual es sustentada por prolactina. Después del parto, des-
cienden las concentraciones de estrógenos y progesterona, y
junto con éstas, también declina la concentración de prolac-
tina. Sin embargo, hay oleadas periódicas de prolactina que
se relacionan con cada episodio de amamantamiento (figu-
ra 88-6). Estas oleadas mantienen la lactancia. De hecho, la
lactancia puede continuar en forma indefinida en relación a
que continúe el amamantamiento, como es el caso de las
nodrizas, quienes se contratan u ofrecen para amamantar a
otro bebé. La suspensión de la prolactina está relacionada
con la involución de las mamas. El tejido alveolar se ve
sometido a apoptosis y remodelación, y la glándula se
revierte a su estado previo al embarazo.

Modelos generales: comunicaciones y energía

La capacidad de la madre para proporcionar leche que
nutra al recién nacido depende de una compleja interre-
lación de información neuronal y química (hormonal).
Además, la producción de leche por la madre requiere
disponibilidad de energía y los sustratos necesarios para
sintetizar los componentes de la leche. Éste es un desa-
fío definitivo a la fisiología de la madre.

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. La concentración elevada de prolactina inhibe la secre-
ción de GnRH, lo cual lleva a concentraciones bajas de hor-
mona foliculostimulante (FSH) y de hormona luteinizante
(LH). Por tanto, el amamantamiento, que estimula la secre-
ción de prolactina, se relaciona con anovulación y ameno-
rrea. A esta amenorrea comúnmente se le llama amenorrea
por lactancia.

Resumen

• El parto, el alumbramiento del feto a término, posible-

mente se desencadena por un aumento en la relación de
estrógenos a progesterona.

• La oxitocina estimula las contracciones del útero, y su

liberación es estimulada por el feto al empujar sobre el
cuello uterino.

568 X Sistema reproductivo mosomas en el óvulo que se libera durante cada ciclo? ¿Es © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
haploide, diploide o alguna otra cosa?
Respuestas para aplicar su conocimiento
Al momento de la ovulación, el ovocito ha iniciado, aunque
Capítulo 82 no ha completado, la segunda etapa de meiosis. Como resul-
tado, el ovocito tiene un número haploide de cromosomas.
1. El Sr. Anderson puede producir espermatozoides sólo si La meiosis sólo se completa cuando el óvulo es fecundado
su concentración de testosterona es suficientemente alta. por el espermatozoide.
¿Qué cambios en el sistema endocrino reproductivo del
varón pueden disminuir la concentración de testosterona? Capítulo 84

La disminución de la hormona liberadora de gonadotropina 1. Antes de su primer matrimonio, la Sra. Anderson había
(GnRH) por un trastorno primario en el hipotálamo podría tomado anticonceptivos orales. ¿Qué contienen estas pasti-
provocar una disminución en la liberación de la hormona lutei- llas y cómo evitan la ovulación?
nizante (LH) y en la hormona foliculostimulante (FSH), desde
la hipófisis. Ante una estimulación disminuida de los testículos, En principio, hay varios sitios en el sistema reproductor
la testosterona circulante puede atenuarse. femenino en donde la manipulación farmacológica
podría ya sea bloquear la ovulación o evitar la concep-
Si el trastorno primario está en la hipófisis, habrá dismi- ción. Al inhibirse la liberación de FSH y LH por estróge-
nución de la LH; por tanto, la FSH sufrirá el mismo efecto. nos y progesterona exógenos, respectivamente, se evita la
oleada de LH; por tanto, no habría ovulación. El bloqueo
Dos tercios de la testosterona circulante van unidos a la de los receptores para estrógenos, progesterona o ambos,
albúmina, con excepción de 2% que se une a otra proteína en las células tecales y granulosas, evitaría el ciclo normal
transportadora SHBP. Una disminución en la albúmina del sistema y evitaría la ovulación. Otra forma de blo-
podría, al menos al principio, disminuir la cantidad del quear la concepción es evitar los cambios al cuello uterino,
reservorio de testosterona que circula y que por tanto está al útero o ambos, que son necesarios para que la concep-
libre en solución. ción se lleve a cabo.

Por último, si aumenta el número de receptores de tes- La “pastilla” de uso universal que se utiliza en nuestros
tosterona sobre las células en la hipófisis anterior, la intensi- días contiene estrógenos y progesterona en cantidades en
dad de la retroalimentación negativa de testosterona sobre que ambas actúan.
la secreción de LH, podría aumentar; por tanto, las concen-
traciones de LH disminuirían, al igual que la testosterona. Capítulo 85

2. La Sra. Anderson al parecer produce cantidades adecua- 1. La morfología de los espermatozoides del Sr. Anderson
das de estrógenos y progesterona para mantener una fun- al parecer es normal. Sin embargo, los espermatozoides
ción reproductiva normal. ¿Una baja en la actividad de qué deben someterse a diversos cambios para poder fertilizar
enzimas daría como resultado una disminución tanto de un óvulo. ¿Cuáles son estos cambios y cuáles son depen-
los estrógenos como de progesterona? dientes de las funciones masculinas y cuáles de las funcio-
nes femeninas?
La androstenediona es el precursor tanto de la testosterona
como del estradiol. El principal precursor de la androstene- Los espermatozoides pasan por procesos de maduración,
diona es la dehidroepiandrosterona (DHEA), de modo que capitación y activación. La maduración ocurre en el epi-
una disminución en la actividad de la 3 β-hidroxidehidroge- dídimo e implica la adquisición de movilidad, la capaci-
nasa, la cual convierte DHEA a androstenediona, podría dad de unirse a la zona pelúcida del óvulo, de someterse
disminuir tanto la testosterona como el estradiol. a la reacción acrosómica, de fusionarse con el óvulo y la
condensación de la cromatina espermática. La capacita-
Capítulo 83 ción del espermatozoide ocurre en el tracto reproductor
femenino y comprende el retiro de los factores que fue-
1. ¿Qué cambio en la hormona liberadora de gonadotropina ron añadidos a la cabeza del espermatozoide en el epidí-
(GnRH), hormona luteinizante (LH) u hormona foliculosti- dimo. Puede ocurrir una falla debido a “defectos” en el
mulante (FSH) podría provocar que el recuento espermáti- espermatozoide (un problema masculino) o a trastornos
co del Sr. Anderson disminuya por debajo de lo normal? registrados a lo largo del tracto femenino. La activación
Explique. del espermatozoide ocurre cuando el espermatozoide se
fusiona con el óvulo. Debido a que esto implica la seña-
La espermatogénesis por las células de Sertoli requiere canti- lización espermática al óvulo para que libere calcio, un
dades adecuadas tanto de FSH (que estimula a las células de trastorno aquí podría deberse ya sea al espermatozoide o
Sertoli para producir esperma) como de LH (que estimula a al óvulo.
las células de Leydig para producir las testosterona necesaria
para la espermatogénesis). La carencia de cualquiera de éstas 2. Postule algunos mecanismos posibles fisiológicos o fisio-
obstaculiza el proceso. Por ello, si hay un trastorno primario en patológicos que puedan explicar la dificultad de la Sra.
el hipotálamo, disminuye la GnRH; por tanto, disminuiría la Anderson para embarazarse. Indique en cada caso si se
hormona luteinizante (LH) y la hormona foliculostimulante trata de un problema masculino o femenino.
(FSH). Un problema de origen hipofisario tendrá los mismos
resultados. En cualquiera de estos casos habría una alteración
en el recuento espermático.

2. ¿Hay alguna razón para creer que la Sra. Anderson esté
ovulando en forma normal? ¿Cuál es el estado de los cro-

Sección X Respuestas para aplicar su conocimiento 569

El varón debe producir “buenos” espermatozoides y “buen”
semen. La mujer debe generar moco en el cuello uterino y
suficiente fluido para que los espermatozoides lo penetren
para entrar al útero. Las trompas de Falopio deben ser per-
meables y su contractilidad normal, para auxiliar al movi-
miento de los espermatozoides hacia el óvulo. La mujer
debe producir el factor de decapitación y el esperma del
varón debe poder ser decapitado. El espermatozoide debe
ser capaz de penetrar al óvulo y éste responder para preve-
nir la polispermia, y el ácido desoxirribonucleico (ADN)
del espermatozoide y del óvulo deben poder combinarse. Es
obvio que hay grandes y variados pasos, algunos relaciona-
dos con el varón y otros con la mujer, que deben ocurrir
para que la concepción se lleve a cabo.

Capítulo 86

1. ¿Qué factores determinan si el niño de la Sra. Anderson
se desarrolla en un fenotipo femenino? Explique.

El desarrollo del tracto reproductor masculino requiere la
presencia de testosterona (o dihidrotestosterona [DHT]) y
del factor antimülleriano. En ausencia de estas dos sustan-
cias humorales (las cuales podrían ser el caso en un cigoto
con cromosomas XY), se desarrolla el tracto reproductor
femenino.

Capítulo 87

1. Durante el embarazo de la Sra. Anderson, la placenta sir-
vió como barrera para el intercambio entre su circulación y
la circulación del feto. ¿Qué sustancia es capaz de cruzar
esta barrera?

La barrera a la difusión representada por la placenta debe
permitir la transferencia de oxígeno (de la madre al feto) y
el dióxido de carbono (del feto a la madre). En forma simi-
lar, nutrientes como los carbohidratos, ácidos grasos y ami-
noácidos, deben poder cruzar la placenta. Además, hay un
gran número de hormonas y precursores químicos hormo-
nales que cruzan entre la madre y el feto.

Por otro lado, algunas hormonas al parecer no cruzan la
placenta; algunos virus y anticuerpos pueden cruzarla, pero
otros no.

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Capítulo 88

1. El parto de la Sra. Anderson fue inducido por medio de
fármacos. ¿Qué fármacos se utilizan para realizar esto, y
qué mecanismo inician el parto?

La oxitocina se utiliza habitualmente para inducir el parto;
estimula la contracción del músculo liso uterino y la libera-
ción de prostaglandinas, que también estimulan las contrac-
ciones. Por ello, se puede esperar que la oxitocina endógena
induzca el parto.

Sección X Análisis de caso:

La Sra. Anderson tiene problemas para embarazarse.

Resumen clínico Las mujeres deben ovular en forma regular a la mitad de
su ciclo menstrual. Esto requiere la liberación adecuada de
Revisión del estado de la paciente | El Sr. y la Sra. GnRH desde el hipotálamo, la secreción de LH y FSH de la
Anderson, ambos de 27 años, están preocupados debido a hipófisis anterior, y la producción de estrógenos en los ova-
que la Sra. Anderson no ha podido embarazarse en los dos rios. El óvulo liberado debe ser capaz de ser fertilizado. Al
últimos años. ser liberado, el óvulo debe viajar a través del tracto repro-
ductor femenino y debe unirse a los espermatozoides que se
Etiología | La infertilidad puede tener diversas causas. En mueven desde la vagina (en donde fueron depositados)
aproximadamente un tercio de los casos el problemas tiene hasta las trompas de Falopio.
su origen en la mujer y en otro tercio en el varón; el otro
tercio es propio de la pareja o simplemente es de origen Cuando el óvulo es fertilizado, debe implantarse correc-
desconocido. tamente en la pared uterina, la cual se ha preparado para
ello mediante cambios hormonales que ocurren en la mujer.
Para que ocurra la concepción, el varón debe producir un
número adecuado de espermatozoides capaces de fertilizar Si alguno de estos pasos falla no se produce el embarazo
un óvulo; la mujer debe liberar un óvulo viable cada ciclo y la pareja será infértil.
mensual, que no debe tener barreras estructurales o funcio-
nales para poder ser alcanzado por los espermatozoides. En la figura X-1 se muestra un diagrama de flujo que
Entonces, los orígenes de la infertilidad abarcan problemas ilustra tanto la distribución de los problemas que causan
endocrinos y trastornos anatómicos, tanto del varón como fertilidad como la batería de pruebas que deben seguirse
de la mujer. para diagnosticar el problema.

Prevalencia | La infertilidad, de manera habitual se define
en una pareja que no puede concebir después de un año de
intentarlo, puede afectar a más de 10% de las parejas.

Diagnóstico | El diagnóstico del origen de la infertilidad
obviamente debe considerar tanto problemas masculinos
como femeninos. En este caso, el antecedente previo en la
esposa, de un embarazo exitoso, sugeriría que el problema
radica en el marido. Sin embargo, es posible que puedan
haber surgido otros problemas después del embarazo de la
esposa. Por ello, deben explorarse posibles causas de ambas
partes.

Tratamiento | Está claro que no puede planearse tratamien-
to alguno hasta haber realizado un diagnóstico del caso.

Entendiendo la fisiología

Para que un varón produzca espermatozoides requiere la
liberación de LH y FSH de la hipófisis anterior que estimu-
len la producción de testosterona de las células de Leydig, y
la espermatogénesis de las células de Sertoli de los testículos.
Debe producir un número adecuado de espermatozoides
(el recuento de espermatozoides del Sr. Anderson es bajo)
que deben estar presentes en la eyaculación, para que la
probabilidad de fertilización sea adecuada. Además, el
esperma producido debe ser capaz de pasar por procesos de
maduración, capacitación y activación, que ocurren en el
tracto reproductor masculino y en el tracto femenino. (La
motilidad de los espermatozoides del Sr. Anderson está por
debajo de lo normal.) Adicionalmente, el tracto reproductor
masculino debe producir semen con concentraciones ade-
cuadas de distintas sustancias que apoyan su viabilidad.

Anatómicamente, el problema más común que se encuen-
tra en estudios de varones infértiles es la presencia de varico-
cele, venas anormales dentro del cordón espermático, lo cual
produce una elevación de la temperatura en los testículos.

Análisis del caso de la Sección X 571

La pareja no consigue
el embarazo después de

2 años de intentarlo

Probabilidad de que el Probabilidad de que Probabilidad de que el
problema conlleve factores el problema conlleve problema tenga un origen
factores femeninos (60%)
masculinos (30%) desconocido (10%)

¿Son normales los espermatozoides? ¿Es normal el ciclo menstrual?
Volumen de eyaculación Análisis hormonal

Concentración espermática Cambios en la temperatura basal
Motilidad espermática Anatómicos (imagenología)
Útero
Morfología espermática Ovarios
Función espermática Trompas de Falopio
Anatómicos Prueba poscoital
Varicocele Estado del moco cervical

Figura X.1. Diagrama de flujo que muestra los procedimientos diagnósticos que pueden aplicarse para determinar la causa de la infertilidad.

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Apéndice A Principios de física en fisiología

La física es una ciencia que busca entender la materia y la todos los objetos, sin importar su masa, caen a la misma © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
energía, las fuerzas y el movimiento, el calor y la luz, y otros velocidad. Esta aceleración debida a la gravedad, designada
procesos fundamentales que se observan en nuestro mundo. como g, es el peso de un objeto.
Las leyes e interrelaciones que se han descubierto se aplican
no sólo a los objetos inanimados que nos rodean, sino a Bajo ciertas condiciones (viajar en un ascensor o en una
todos los sistemas vivientes. Diversas áreas de la fisiología montaña rusa), nos sentimos más pesados o livianos que lo
no pueden entenderse bien sin un conocimiento elemental habitual, debido a lo que se llama la g aparente, la cual se
de la física. A continuación se analizan brevemente los prin- denomina Gz. Cualquier cambio en la Gz tiene importantes
cipios básicos de la física que son importantes para enten- efectos sobre el gasto cardiaco y la presión arterial. La Gz
der la fisiología. difiere de la g sólo cuando el cuerpo es sujeto a otras fuerzas
verticales aceleradoras, además de la fuerza gravitacional.
Mecánica
Fluidos
Leyes del movimiento Un objeto sólido tiene una masa fija y una forma y volumen
La primera ley de movimiento de Newton establece que un fijos. Los átomos o moléculas que constituyen un sólido no
cuerpo sigue inmóvil o se mueve en línea recta con veloci- son libres para moverse mucho debido a fuerzas intramole-
dad uniforme hasta que es presionado por una fuerza exter- culares presentes. Un líquido (fluido) tiene una masa fija y
na. La ley ayuda a definir la fuerza por sí misma (véase un volumen constante, pero su forma está determinada por
abajo). A esta ley también se le conoce como la ley de la la forma de su contenedor. Las moléculas de un líquido tie-
inercia. Debido a la inercia, un cuerpo estacionado no nen una mayor libertad para moverse uno a otro que la que
puede empezar a moverse por sí mismo y un cuerpo en tienen los sólidos. El agua, la cual obviamente contienen los
movimiento no puede detenerse por sí mismo. líquidos corporales, es el líquido más común encontrado en
la tierra.
La segunda ley de movimiento de Newton menciona
que la aceleración o desaceleración de un cuerpo es directa- Presión
mente proporcional a la fuerza aplicada a éste y es inversa- La presión es la fuerza por unidad de área ejercida sobre
mente proporcional a la masa del cuerpo. El producto de la una superficie. La presión de una columna de líquido (pre-
masa y la aceleración de un cuerpo dan la fuerza que actúa sión hidrostática) depende sólo de su altura vertical; ni el
sobre éste. ancho de su columna ni su inclinación representan diferen-
cia alguna a la presión ejercida (figura A-1A). Este concep-
La tercera ley de movimiento de Newton establece que to es importante para entender la medición de la presión
cada acción tiene una reacción igual y opuesta. venosa yugular y la manometría directa de la presión arte-
rial. La dependencia de la presión del líquido sobre la altu-
Las tres leyes de Newton, descritas primero en el siglo ra de la columna de líquido también explica porqué la pre-
XVII, son la base de nuestro entendimiento de muchos sión venosa es más elevada en las partes dependientes del
fenómenos físicos y representan los fundamentos de gran cuerpo (por debajo del corazón) y porqué la presión atmos-
parte de la física. férica disminuye en altitudes elevadas. Su conocimiento
ayuda a estimar la presión a distintas profundidades maríti-
Fuerza mas, lo cual es importante en el buceo de aguas profundas.
La fuerza es cualquier cosa que cambie o tienda a cambiar
el movimiento uniforme de un cuerpo en una línea recta. La presión del líquido con frecuencia se expresa en tér-
Cuando se “empuja” o “jala” el sofá de la sala, se está apli- minos de la altura vertical de una columna líquida, debido
cando una fuerza, y el sofá empezará a moverse; se acelera- a que la presión ejercida por una columna líquida está dada
rá. Hay diferentes tipos de fuerzas que pueden afectar el por hpg, en donde h es la altura de la columna de líquido y
movimiento de los objetos. La fricción, el resultado de la p es la densidad del líquido. El líquido de referencia habi-
interacción entre un objeto y la superficie en la cual se tualmente es el mercurio, pero puede ser agua, solución sali-
encuentra, actúa como una fuerza y altera el movimiento de na o incluso sangre, cualquiera es conveniente. La presión
los objetos que se mueven. La gravedad (véase abajo) es una ejercida por 1 mm de columna de mercurio, 1 mm Hg, tam-
fuerza, y los fenómenos eléctricos y magnéticos también bién se conoce como 1 torr. Debido a que el mercurio es
actúan como fuerzas. Los enlaces químicos que mantienen 13.6 veces más denso que el agua, 1 torr equivale a 13.6
unidas a las moléculas también son fuerzas. mm de presión de agua.

La fuerza gravitacional, como la aplicable sobre la tierra, Incluso la presión atmosférica comúnmente se expresa
es un tipo especial de fuerza que tiene dos características en términos de la altura de una columna de mercurio que la
destacables: 1) Siempre se dirige hacia el centro de la tierra compensaría. La presión ejercida por una atmósfera es 760
y por ello define la vertical. 2) Es directamente proporcio- mm Hg, o 760 torr. La presión registrada dentro del cuer-
nal a la masa del cuerpo. La aceleración producida por la po habitualmente se referencia con la presión atmosférica.
fuerza gravitacional se conoce como aceleración debida a la Por ello, una presión arterial promedio de 100 mm Hg en
gravedad. Un cuerpo pesado es empujado con una mayor realidad es 100 mm Hg + 760 mm Hg en términos absolu-
fuerza gravitacional (según la ley de Newton de gravita- tos. Este método de presiones específicas en el cuerpo expli-
ción). Sin embargo, para una fuerza dada, un cuerpo pesa- ca lo que significa cuando se dice que la presión medida es
do tiene menos aceleración (según segunda ley de movi- de -7 mm Hg (o 763 mm Hg de presión absoluta).
miento de Newton). Por tanto, la aceleración debida a la
gravedad no varía con la masa de un cuerpo y permanece El manómetro de mercurio (figura A-1B) por lo general
absolutamente constante a 9.8 m/seg2. En otras palabras, se utiliza para medir la presión. Un extremo del manóme-
tro se conecta al sistema al que se desea medir la presión. El
572

Principios de física en fisiología 573

otro extremo del aparato se deja abierto a la atmósfera. La Flujo = P1 - P2 (A.1)
diferencia en la columna de mercurio en los dos extremos R
indica la presión del sistema en exceso de la presión atmos-
férica. Ésta es una representación matemática del modelo general
de flujo.
Determinantes del flujo
El líquido fluirá (se moverá) en un tubo si hay una diferen- Lo contrario al flujo de un líquido, o resistencia, es una
cia en la presión entre los dos extremos del tubo. En un sis- propiedad del sistema, y se describe cuantitativamente por
tema cerrado, el líquido fluirá si hay una diferencia de pre- la ecuación de Poiseuille:
sión entre dos puntos en el sistema. La diferencia de presión
con frecuencia se llama gradiente de presión. El líquido 8ƞ L (A.2)
fluye de la región con la presión más elevada a la de más R=
baja presión. Desde luego, el flujo sólo puede ocurrir siem-
pre y cuando el tubo (o sistema) sea permeable (abierto a πr4
lo largo de toda su longitud).
En donde ƞ es la viscosidad del líquido, L la longitud del
¿Qué determina la velocidad de flujo (expresada como vaso y r es el radio del vaso.
volumen/unidad de tiempo)? Entre más grande sea el gra-
diente de presión mayor será el flujo. Sin embargo, en cada Esto nos indica que la longitud del vaso aumenta su resis-
sistema hay una oposición a la ocurrencia del flujo, a la que tencia al flujo elevado. De manera más significativa, nos
habitualmente se le llama resistencia. Entre mayor sea la indica que los cambios en el radio de un vaso darán como
resistencia (con el gradiente de presión constante) menor resultado un cambio muy grande en la resistencia, ya que r
será el flujo. Por tanto, se puede describir una ecuación para se eleva a la cuarta potencia.
el flujo:
Así, cuando la velocidad del flujo, la viscosidad del líqui-
A h do y el radio del tubo permanecen constantes, la caída de la
P = hρg presión (P1 – P2) a lo largo del tubo es directamente pro-
porcional a la longitud del tubo e inversamente proporcio-
nal al radio del tubo, como se muestra en las figuras A-2A y
A-2B.

Tensión superficial
La tensión superficial es la propiedad de una superficie
líquida, que hace que se comporte como una membrana
extendida. Debido a la tensión superficial, una gota de

B Tubo del
manómetro

Reservorio Escala fija AA
de mercurio
P1 P2

h=0

Manguito de presión arterial

P=0

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. h BB P2
Segmento restringido
Error cero P1
positivo P2
CCB
P = hρg
P1

Figura A-1. A) La presión hidrostática en una columna de líquido depen- Figura A-2. Un tubo horizontal es equipado con manómetros espacia-
de sólo de la altura vertical de la columna. No se ve afectada por el diáme- dos de manera uniforme para medir la caída de presión. A) La presión
tro de la columna o la inclinación del tubo. B) En el esfigmomanómetro se cae uniformemente en su duración según la fórmula de Poiseuille-
utiliza un manómetro de mercurio conectado a un manguito de goma. Hagen; conforme la duración aumenta, la resistencia aumenta, y la pre-
(Arriba) La presión del manguito es cero, y el nivel del mercurio en el reser- sión desciende en forma proporcional. B) En un tubo pequeño, la resis-
vorio y en el tubo del manómetro es igual. (Abajo) Conforme aumenta la pre- tencia aumenta y la presión cae más abruptamente con la distancia (el
sión en el manguito, el nivel del mercurio en el tubo se eleva, mientras que flujo y la velocidad de flujo están bajas). C) Si la velocidad del flujo es
el nivel de mercurio en el reservorio desciende. La diferencia, h, en los nive- más elevada, la presión desciende en el segmento estrecho, según el
les de mercurio da la presión del manguito. principio de Bernoulli.

574 Apéndice A cana a la pared del vaso no se mueve. Por ello, hay un gra-
diente de velocidad de la lámina, al cual se le llama veloci-
líquido trata de minimizar su área de superficie. Por tanto, dad de cizallamiento.
asume una forma esférica debido a que la relación superfi-
cie a volumen es mínima para una esfera. El hecho de que Un líquido newtoniano es aquel en el cual la viscosidad
una burbuja no se colapse completamente se debe a que el es independiente de la velocidad de cizallamiento. La san-
aire que contiene le proporciona una presión distendida que gre no es un líquido newtoniano, aunque con frecuencia es
equilibra con exactitud la presión de colapso de la capa posible que se ignore esto al analizar muchos fenómenos
líquida. fisiológicos.

La ley de Laplace se relaciona con la tensión, T, en la Al igual que la fricción afecta la velocidad de un objeto
pared de un cilindro o una esfera, la presión transmural, P, en movimiento sobre una superficie, la viscosidad afecta la
y el radio, R. Para una estructura cilíndrica como la de un velocidad de flujo de un líquido. En un tubo largo y estre-
vaso sanguíneo, la ley de Laplace se puede expresar de la cho, de radio uniforme, la relación de la velocidad de flujo
siguiente forma: (Q) con el gradiente de presión (P1 –P2), esto es, la diferen-
cia de presión entre los dos extremos del tubo, la viscosidad
T=PxR (A.3) del líquido (ƞ), el radio del tubo (R) y la longitud del tubo
(L), están dados por la fórmula de Poiseuille-Hagen.

Para una esfera, la ecuación es: (A.4) Q = (P1 - P2) x π x1 x r4 (A.7)
T = P x R/2 8 ƞ L

Ambas ecuaciones A.3 y A.4 asumen que el grosor de la Esta interrelación es importante para entender la
pared, w, es pequeño y puede ser omitido. Sin embargo, si hemodinámica. Debido a que la resistencia varía inversa-
éste no es el caso, si el grosor de la pared es del mismo orden mente con la cuarta potencia del radio, aun pequeños
de magnitud que el radio, entonces la aproximación no se cambios en el diámetro del vaso causan grandes variacio-
mantiene. Las ecuaciones de Laplace entonces se vuelven nes en el flujo de líquido que pasa a través de él, lo cual
así: permite una regulación eficaz del flujo sanguíneo a tra-
vés de los lechos vasculares. La relevancia de la fórmula
T = P x R/w (A.5) de Poiseuille-Hagen se ejemplifica por las diferencias del
flujo sanguíneo en la corteza renal y en la médula renal,
T = P x R/2w (A.6) en donde la viscosidad sanguínea, longitud capilar y diá-
metro capilar juegan un papel para determinar la distri-
La ley de Laplace ayuda a entender diversos fenómenos bución del flujo presente. © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
interesantes. 1) Explica cómo los capilares de paredes
delgadas son capaces de resistir una presión interna de La misma interrelación que describe al flujo sanguíneo
distensión de 25 mm Hg, la presión hidrostática capilar en la circulación también describe el flujo de aire en las vías
normal. Esto es posible debido a que los capilares tienen respiratorias pulmonares.
un radio muy pequeño, R. Por ello, la tensión, T, en sus
paredes, la fuerza circunferencial que actúa para vencer Flujo turbulento frente a flujo laminar
a la pared, no excede a la fuerza mecánica de la pared. A bajas velocidades de flujo (distancia/unidad de tiempo),
2) La ley de Laplace también explica porqué el corazón un líquido newtoniano tiene un patrón de flujo racionaliza-
dilatado tiene que trabajar más. Cuando el radio, R, do o laminar. Hay un poco de disipación de energía en el
aumenta, la tensión de la pared, T, debe elevarse, y es flujo laminar y tal flujo es poco activo. Sin embargo, a altas
esta T la que determina la relación de consumo de oxí- velocidades, el flujo del líquido se hace turbulento y no per-
geno del corazón. 3) Según la ley de Laplace, entre manece racionalizado. La posibilidad de turbulencia está
menor sea la capacidad residual funcional de los pulmo- relacionada con el diámetro del vaso y la viscosidad de la
nes, resulta más difícil su insuflación. 4) Debido a la ley sangre. Esta posibilidad se expresa con el número de
de Laplace, entre más grande sea el llenado gástrico, Reynolds.
menor será la presión que causa su vaciado.
Obviamente, esto es benéfico para el proceso de la Re = ρDV (A.8)
digestión. 5) La ley de Laplace explica porqué la reduc- ƞ
ción en la tensión del músculo detrusor evita que se
eleve la presión intravesical incluso cuando la vejiga se En donde Re es el número de Reynolds, ρ es la densidad
llena a su mayor volumen. del líquido, D es el diámetro del tubo (en cm), V es la velo-
cidad del flujo (en cm/seg) y η es la viscosidad del líquido
Viscosidad (en equilibrio). Entre más alto sea el valor de Re, mayor será
La viscosidad es la fricción de un fluido. Cuando el fluido se la probabilidad de turbulencia. Cuando Re < 2 000, el flujo
mueve a lo largo de un tubo, lo hace en forma de capas múl- por lo general no es turbulento, mientras que si Re > 3 000,
tiples, o láminas, que se deslizan una sobre otra, moviéndo- por lo general se presenta turbulencia.
se a distintas velocidades debido a la fricción entre las capas
y entre el líquido y la pared del tubo. Las láminas en la Cuando el flujo es turbulento, hay disipación de energía
mitad del vaso sanguíneo se mueven más rápido; la más cer- y algo de esta pérdida de energía se presenta como un soni-
do audible. Por ello, el flujo turbulento de la sangre es cau-
sal de soplos cardiacos (presentes cuando hay ciertas pato-

logías en el sistema cardiovascular) y de los ruidos de Principios de física en fisiología 575
Korotkoff, los cuales se utilizan para medir la presión arte-
rial con un esfigmomanómetro. tido inverso, un cuerpo que es levantado contra la gravedad
gana en potencial de energía; por tanto, el trabajo hecho
Principio de Bernoulli sobre el cuerpo es negativo.
Cuando el flujo de un líquido a través de un tubo es
constante, la energía total del líquido –la suma de su Cuando un fluido (líquido o gaseoso) es comprimido
energía cinética y la energía de presión– permanece cons- aplicando presión, P, el fluido gana en energía, la cual al
tante. A esto se le conoce como el principio de Bernoulli, menos parcialmente se encuentra en forma de calor. El tra-
y ayuda a comprender varios fenómenos hemodinámicos bajo hecho sobre el fluido es por tanto negativo y está dado
importantes. Por ejemplo, explica porqué la presión del por;
líquido es baja en un vaso sanguíneo en sitios en los que
su radio es menor (figura A-2C); aquí, la velocidad del Trabajo realizado (W) = - ΔP x ΔV (A.12)
flujo aumenta y por tanto hay más de la energía total
como energía cinética, y menos como energía de presión. en donde ΔV es la pequeña disminución en volumen a
También explica el efecto de succión del flujo sanguíneo través de la cual ha sido comprimido. En contraste, para
venoso sobre el conducto torácico que termina en las expandirse contra una presión obligada, el fluido debe gas-
venas (véase figura 36-6). tar energía; por tanto, pierde energía. El trabajo hecho por
el fluido es entonces positivo y está dado por:
El hecho de que tanto la fórmula de Poiseuille-Hagen
como el principio de Bernoulli describan el efecto del diá- Trabajo realizado (W) = + ΔP x ΔV (A.13)
metro del tubo sobre la presión del líquido no debe ser
motivo de confusión. Las dos fórmulas manejan distintos Estos conceptos nos ayudan a comprender porqué el tra-
aspectos de la energía del fluido. La fórmula de Poiseuille- bajo hecho por los pulmones o el corazón está dado por el
Hagen trata la conversión de la presión del líquido en calor área circunscrita en su curva presión-volumen.
y la pérdida resultante de presión del líquido conforme el
líquido fluye a través de un largo tubo de diámetro unifor- En el caso de los pulmones, su trabajo es negativo
me. No maneja otras formas de energía del líquido, como la durante la inspiración, debido a que estos órganos no gas-
energía cinética. tan energía alguna; en lugar de ello, son inflados por los
músculos inspiratorios. Durante la inspiración, los pul-
Trabajo y energía mones ganan en energía elástica por retroceso. Esta ener-
gía por retroceso almacenada en los pulmones es consu-
El trabajo se realiza cuando el punto en el cual se aplica una mida durante la espiración, conforme los pulmones se
fuerza (F) se mueve a través de cierta distancia (D). desinflan. Por lo tanto, el trabajo realizado por los pul-
mones durante la espiración es positivo. El trabajo hecho
Trabajo realizado (W) = F x D (A.9) sobre y por los pulmones durante la inspiración y la espi-
ración se muestra gráficamente en la figura A-3A.
Expresándolo en forma matemática, Cuando el trabajo hecho durante la inspiración y espira-
La energía es la capacidad para hacer un trabajo y la uni- ción se añaden, queda una pequeña cantidad de trabajo
negativo hecho, que es representada por el área encerra-
dad de energía es la misma que la del trabajo, el julio. A la da dentro de la curva presión-volumen. El trabajo nega-
energía que se relaciona con el movimiento se le llama ener- tivo significa que al final de un ciclo respiratorio, el tra-
bajo se ha realizado en los pulmones por los músculos
KE = 1/2 mv2 (A.10) respiratorios que han consumido su energía. Los pulmo-
nes no gastan su propia energía; en lugar de ello, ganan
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. gía cinética (KE) y está dada por la fórmula: cierta energía. Esta energía es la energía de calor que se
en donde m es la masa del cuerpo y v es su velocidad. La genera por fuerzas de fricción (viscosas) en el interior de
los pulmones.
cantidad de energía cinética que un cuerpo puede ganar al
ser sujeto al efecto de la gravedad ofrece una medida de su De la misma forma, el área dentro de la curva presión-
volumen ventricular del ciclo cardiaco, da el trabajo positi-
PE = mgh (A.11) vo hecho por el ventrículo en la superación de la resistencia
viscosa del flujo sanguíneo (figura A-3B).
energía potencial (PE) y está dado por la fórmula:
en donde m es la masa del cuerpo, g es la aceleración Calor y temperatura

debida a la gravedad y h es la altura de la cual puede caer el Los conceptos de calor y temperatura se refieren al movi-
cuerpo. miento de átomos o moléculas que constituyen un objeto.
La temperatura es una medida de la velocidad promedio de
Cuando el trabajo es realizado por un cuerpo que gasta las partículas en movimiento y por tanto su energía cinéti-
su propia energía, se dice que es positivo. Por ejemplo, un ca promedio; entre más alta sea la temperatura de un obje-
cuerpo que cae desde cierta altura gasta su propia energía; to mayor será su velocidad promedio. Por ello, la tempera-
por tanto, el trabajo hecho por el cuerpo es positivo. En sen- tura está relacionada a la energía térmica contenida en un
objeto en virtud de este movimiento constante de átomos y

576 Apéndice A Trabajo hecho durante Trabajo hecho durante Trabajo total hecho durante
la inspiración (sobre los la espiración (por los un ciclo respiratorio (sobre los
A pulmones, negativo) pulmones, positivo) pulmones, negativo)

VolumTeindaclovrroileuntmee (mL)
Espiración

Inspiración
Espiración

Inspiración
Espiración

Inspiración

Presión intrapleural (mm Hg)

B Trabajo hecho durante Trabajo hecho durante Trabajo total hecho durante

la sístole (por los la diástole (sobre los un ciclo cardiaco (por los

ventrículos, negativo) ventrículos, negativo) ventrículos, positivo)

Presión (mm Hg)

Volumen ventricular (mL)

Figura A-3. A) Trabajo realizado sobre los pulmones durante la respiración. B) Trabajo realizado por el ventrículo durante un ciclo cardiaco.

moléculas. Calor es la energía térmica que es transferida de embargo, los átomos de hierro no se mueven de sus lugares
un sistema a otro, cuando hay una diferencia en temperatu- fijos. Cuando ocurre la convección, las moléculas del medio
ra (un gradiente de temperatura) entre dos localizaciones u en realidad transfieren calor al moverse, llevando el calor
objetos (figura A-4A). con ellas. Un radiador casero es un ejemplo de calor por
convección; el aire por arriba del radiador es calentado y se
En la naturaleza, el calor siempre fluye de una tempera- expande y enfría, el aire más denso lo reemplaza hasta que
tura mayor a una menor. Cuando las temperaturas de dos también se calienta. No se requiere un medio para la trans-
cuerpos son iguales, no ocurre transferencia de calor entre ferencia de calor cuando se lleva a cabo por radiación. Es a
ellos. Cuando ocurre la conducción, la transferencia de través de la radiación que el calor del sol viaja por el espa-
calor ocurre a través de un medio cuyas moléculas no se cio. La transferencia de calor ocurre a través de todos los
mueven libremente. Por ello, cuando sostenemos una barra modos posibles. Si hay un medio presente y las moléculas
de hierro en el fuego, los átomos del hierro vibran y trans- están libres para moverse, el calor viajará por medio de con-
fieren el calor del fuego a la mano a través de la barra. Sin

TE TE TE © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.

TB TB TB

TB > TE TB = TE TB < TE
(TE > TB)

Figura A-4. Cuando hay una diferencia en temperatura entre dos objetos, habrá un flujo de calor del objeto más caliente al más frío.

Principios de física en fisiología 577

vección. Si las moléculas no pueden moverse, el calor viaja- RT = R1 + R2 + R3. . . (A.15)
rá por conducción. Independientemente de si hay o no un
medio, cierto calor siempre viajará por radiación. Cuando R1, R2 y R3 están conectadas en paralelo (figura
A-5B), la resistencia total está dada por la fórmula:
El conocimiento de los modos de trasferencia de calor es
importante para entender la termorregulación corporal y 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3. . . (A.16)
explicar las respuestas conductuales a los cambios en la
temperatura ambiental. Por ejemplo, es por medio de la La resistencia de un conductor varía directamente con su
convección que la sangre circulante mantiene una tempera- longitud e inversamente con su área de sección transversal.
tura uniforme en todo el organismo. El cuerpo se enfría por Este principio es importante para entender la conducción
medio de la evaporación del sudor. Se busca la sombra debi- nerviosa y explicar porqué la velocidad de conducción ner-
do a que se corta la radiación directa del sol, aunque aún se viosa aumenta con el diámetro del axón.
puede sentir el calor por convección del aire caliente o el
calor conductivo del suelo en el que se está. En el invierno Es útil observar que la ecuación que describe el flujo de
se usa ropa oscura, de textura gruesa, debido a que las un fluido como una función del gradiente de presión que
superficies oscuras absorben el calor radiado. En el verano se está presente y la resistencia al flujo es análogo a la ecuación
usa ropa de colores encendidos porque reflejan y rechazan que describe el flujo de cargas, la corriente eléctrica. Esto es,
el calor por radiación. En época de frío, la ropa gruesa de desde luego, una reexpresión del modelo general de flujo.
lana que atrapa el aire dentro, reduce las pérdidas conducti-
vas y convectivas de calor del cuerpo. En la pruebas de esti- Capacitancia | El potencial de un cuerpo es directamen-
mulación calórica se emplean corrientes convectivas para te proporcional a la cantidad de carga que contiene. Entre
analizar las funciones vestibulares. mayor sea la cantidad de carga que contenga el cuerpo, más
grande será su potencial. Sin embargo, el grado al cual el
Electricidad potencial se eleva cuando se le imparte una cantidad deter-
minada de carga al cuerpo, difiere de manera individual. Se
Carga eléctrica | Los átomos están hechos de protones, neu- dice que un cuerpo que puede aguantar una gran cantidad
trones y electrones. Un protón tiene una unidad de carga de carga sin elevar mucho su potencial tiene una elevada
positiva, un electrón tiene una unidad de carga negativa y capacitancia. Desde el punto de vista matemático:
los neutrones no tienen carga alguna. Un cuerpo que con-
tiene igual número de protones y electrones es electrostáti- Capacitancia = Carga (A.17)
camente neutro. Cuando el número de electrones en un Potencial
cuerpo excede el número de protones dentro de él, desarro-
lla una carga negativa. En sentido inverso, desarrolla una Los cuerpos grandes tienen una capacitancia más eleva-
carga positiva cuando el número de electrones es menor da; por tanto, la tierra tiene una capacitancia que puede de
que el número de protones dentro de él. La unidad de carga manera habitual considerarse como infinita. Por ello, el
SI (Sistema Internacional de unidades) es el culombio, que potencial de la tierra (puesta a tierra) permanece sin cam-
equivale a la carga de 6.242 x 1018 electrones. bios sin importar cuanta carga le penetre. Este potencial de
tierra estable se asume que es de cero y sirve como una refe-
Corriente | Al flujo de partículas cargadas se le llama rencia adecuada para todas las medidas eléctricas. Por la
corriente eléctrica. La unidad SI de corriente es el amperio. misma razón, cualquier cuerpo cargado, cuando se pone a
Un flujo de 1 culombio de carga cada segundo es 1 ampe-
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. rio de corriente. A

Potencial | El potencial eléctrico de un cuerpo es el tra- R1 R2 R3
bajo realizado cuando una carga de +1 culombio se acerca
al cuerpo desde el infinito, bajo el efecto de la fuerza de B
atracción o rechazo que existe entre el cuerpo y las cargas. R1
Si el trabajo realizado es de 1 julio, el potencial del cuerpo R2
es de 1 voltio, el cual es la unidad SI de potencial. Dos cuer- R3
pos cargados tienen una diferencia de potencial de 1 voltio
si se realiza un trabajo de 1 julio al mover una carga de +1
culombio desde un cuerpo a otro.

Resistencia | La resistencia de un conductor se determina
por la corriente que permite pasar a través de él, cuando se le
aplica una diferencia de potencial: para una diferencia de
potencial determinada, a través de un conductor, la corriente
que fluye a través del conductor es inversamente proporcional
a su resistencia. A esto se le conoce como la ley de Ohm. Si la
corriente es de 1 amperio cuando la diferencia de potencial es
de 1 voltio, se dice que la resistencia es de 1 ohmio, el cual es
la unidad SI de resistencia. La conductancia es el recíproco de
resistencia y su unidad SI es el mho.

Voltaje = Corriente x resistencia (A.14)

Una derivación importante de la ley de Ohm es que Figura A-5. Resistencias en serie A) suma (RT = R1 +R2 +R3); para
cuando las resistencias (R1, R2, R3…) son añadidas en serie resistencias en paralelo B), la resistencia total es menor que cualquier
(figura A-5A), la resistencia (R) total está dada por
resistencia sola (1/RT =1/R1 + 1/R2 + 1/R3).

578 Apéndice A B

A

C

Figura A-6. A) El campo eléctrico de una carga positiva (rojo) y una carga negativa (azul). Cada línea es un vector que representa la fuerza y direc-
ción de la fuerza repelente o atrayente ejercida sobre una carga de + 1 culombio. B) Líneas de fuerza alrededor de un dipolo. C) Líneas de fuerza
cuando dos dipolos se colocan lado a lado. D) Cuando varios dipolos son alineados, el flujo de corriente a lo largo del eje de los dipolos se suma y
se registra en un electrodo distante.

tierra, deja toda su carga a la tierra y su potencial se convier- lo es más complejo. Cada dipolo resulta en el flujo de
te en cero. corriente entre las cargas opuestas a lo largo de múltiples
vías, como se muestra en la figura A-6B. Aunque la corrien-
A un dispositivo que pueda almacenar gran cantidad de te convencional fluye de la carga positiva a la negativa, en
carga se le llama condensador. Un condensador puede un electrodo de medición colocado a una distancia, la
almacenar gran cantidad de carga y su potencial permanece corriente parece fluir a lo largo de un vector dirigido de una
bajo. Por otro lado, un cuerpo con una baja capacitancia carga negativa a una positiva.
desarrolla un potencial elevado cuando es cargado. A poten-
ciales elevados la carga tiende a “escaparse”; por tanto, un Múltiples dipolos localizados a lo largo de una línea dan
cuerpo con poca capacitancia no puede sostener mucha como resultado una gran corriente. Cada dipolo genera un
carga. Un condensador puede fabricarse intercalando una gran campo a su alrededor, como se muestra en las figura A-
capa delgada dieléctrica (material no conductor) entre dos 6C y A-6D. Sólo corrientes que viajan rectas a lo largo del
placas de metal paralelas. A este dispositivo se le llama con- eje del dipolo se suman y fortalecen lo suficiente para ser
densador de placas paralelas. Cuando una diferencia de captados por un electrodo de medición distante. El conoci-
potencial se aplica a las placas, queda almacenada gran can- miento de los dipolos y sus campos es esencial para enten-
tidad de carga en ellas. La membrana nerviosa se comporta der la electrocardiografía y electroencefalografía.
como una dieléctrica, y cuando sus superficies son cubiertas
con iones de cargas opuestas, actúa como un condensador © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
de placas paralelas (véase figura 10-1). La capacitancia de
membrana es un determinante importante de la excitabili-
dad de la membrana y la velocidad de conducción de las
membranas nerviosas.

Campo eléctrico de los dipolos
El campo eléctrico se refiere al área de influencia de una
carga eléctrica (o cargas). El campo eléctrico de una partí-
cula cargada simple se describe en la figura A-6A. Cada vec-
tor en el diagrama representa la dirección y fuerza con los
cuales una carga positiva de 1 culombio se mueve (o tiende
a moverse) bajo el efecto del campo eléctrico. Si se aplica
un campo eléctrico a un medio que contenga partículas con
cargas móviles, las partículas cargadas empiezan a moverse
a lo largo de las líneas del campo eléctrico, lo que produce
el flujo de una corriente eléctrica. Esto sucede en el líquido
corporal, en donde el campo eléctrico está representado por
el corazón.

Un dipolo es un par de cargas opuestas que coexisten
estrechamente. El campo eléctrico establecido por un dipo-

Apéndice B Principios de química en fisiología

La química es otra ciencia física que está relacionada con 500 mL O2 a 0 °C 500 mL N2 a 0 °C 1 L O2 a 0 °C y 380 mm Hg
la estructura y las propiedades de la materia y la energía y 760 mm Hg y 760 mm Hg +
a nivel molecular (átomos en combinaciones) y con las
interacciones, reacciones químicas y las relaciones entre 1 L N2 a 0 °C y 380 mm Hg
ellas. La química trata de entender los muchos fenóme-
nos que ocurren en el mundo que nos rodea. La química Figura B-1. Ejemplo de la ley de Dalton de presiones parciales.
describe y explica fenómenos que encontramos cuando
tratamos de entender algunos de los fenómenos en nues- L disponible. De acuerdo con la Ley de Boyle, la presión de
tros cuerpos. Aquí se revisarán algunos conceptos impor- cada gas caerá a 380 mm Hg. Por último de acuerdo con la
tantes de la química que nos ayudarán a entender la ley de Dalton de presión parcial, la presión de la mezcla será
fisiología. de 380 + 380 = 760 mm Hg.

Gases En el ejemplo anterior, la presión de 380 mm Hg se
denomina presión parcial de cada uno de los gases constitu-
Los gases son una forma de materia en que los átomos o yentes. Esto se calcula mediante la fórmula:
moléculas constituyentes se mueven con libertad y al
azar. La distancia promedio entre partículas es grande; Pgas = Ptotal × % de gas en la mezcla (B.2)
por tanto, la densidad es baja. Los gases llenan en conte-
nedor y se pueden comprimir. Las leyes que describen las
conductas de los gases tienen importantes aplicaciones
para entender la fisiología del aparato respiratorio.

Ley de gases universal
El volumen de un gas (V) es directamente proporcional
a la temperatura absoluta (T) del gas (ley de Charles) e
inversamente proporcional a la presión (P) aplicada
sobre él (ley de Boyle). El volumen también es directa-
mente proporcional a n, el número de moles de un gas
que están presentes (ley de Avogadro). Estas tres relacio-
nes pueden combinarse para obtener la ley ideal de los
gases. En términos matemáticos:

PV = nRT (B.1) Por ejemplo, el aire atmosférico contiene 21% de O2. Por
tanto, la presión parcial de oxígeno en aire atmosférico será
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. donde R es la constante de proporcionalidad y se le de 760 × 21% =160 mm Hg.
denomina la constante universal de gas.
La presión parcial de un gas disuelto en un líquido es
La variabilidad en el volumen de gas con la temperatura igual a la presión parcial del gas en una mezcla gaseosa, que
y la presión hace imperativo expresar todos los volúmenes está en equilibrio con el líquido. En otras palabras, no hay
de gas a temperaturas y presiones estándar (STP). La tem- un flujo neto de gas entre las fases de líquido y gas porque
peratura estándar es 0 °C (273 Kelvin) y la presión están- el “gradiente de concentración” es cero.
dar es 1 atmósfera (760 mm Hg).
Presión parcial del vapor de agua
En fisiología, los volúmenes de gas a menudo se expresan Cuando el vapor de agua satura un gas o una mezcla de gas,
a la temperatura corporal 37 °C y 1 atmósfera de presión ejerce una presión adicional de 47 mm Hg a 37 °C. Esta pre-
(PTC = presión de temperatura corporal). sión se conoce como presión de vapor saturado o bien ten-
sión acuosa. Cuando el aire está saturado con vapor de agua,
Ley de Dalton de presión parcial la concentración de todos los demás gases constituyentes dis-
Cuando dos o más gases se mezclan, la presión total ejerci- minuye. Sin embargo, la composición porcentual de una
da por la mezcla es igual a la suma de las presiones ejerci- mezcla de gas siempre se expresa, asumiendo que no haya
das por los gases que la componene cuando ocupan el humedad. Por ejemplo, cuando se dice que el O2 constituye
mismo volumen. 21% del aire atmosférico, en realidad se quiere decir 21% del
aire atmosférico “seco”. Si el aire está saturado con vapor de
Asuma que tiene 500 mL de oxígeno (O2) y 500 mL de agua, la presión del vapor saturado tiene que deducirse de la
nitrógeno (N2) en tanques separados (figura B-1) con una presión atmosférica antes de calcular la presión parcial de los
temperatura de 0 °C cada uno y una presión inicial de 760 gases constituyentes de forma individual. Por ejemplo, la pre-
mm Hg. La válvula que separa a los tanques está abierta y sión parcial de O2 (PO2) en el aire atmosférico humedecido
los gases se mezclan. Esto crea una mezcla de gas con un (a 37 °C) es (760 - 47) × 21% = 150 mm Hg.
volumen de 1 L. ¿Cuál será la presión final ejercida por la
mezcla? Debido a que el volumen final de la mezcla gaseo- En fisiología, es una práctica frecuente registrar el volu-
sa es de 1 L, cada uno de los gases ocupará el volumen de 1 men de gases saturados con vapor de agua a una temperatu-
ra corporal y una presión atmosférica. Los volúmenes que se
registran así se denominan PTCS (S para saturada).

579

580 Apéndice B donde J es la velocidad neta de difusión, D es el coeficiente
de difusión, A es el área de partición que separa las dos
Soluciones soluciones, y ΔC/ΔX es el gradiente de concentración (es decir,
la velocidad de cambio de concentración con distancia). El
Una solución es una mezcla uniforme de dos sustancias signo de menos es un signo de convención que indica la direc-
diferentes, ya sea sólidos en un líquido o un sólido en otro ción de la difusión. Cuando los solutos se difunden de una
sólido. Sólo se tratará de soluciones que están compuestas concentración mayor a una menor, ΔC/ Δx es negativo y por
de sustancias (solutos) disueltas en agua (el solvente). La tanto multiplicarlo por –Da resulta en un valor positivo.
célula está llena de una solución acuosa y el espacio entre
las células está lleno de una solución acuosa diferente. Potencial de Nernst | Cuando dos soluciones iónicas, A y B,
de diferentes concentraciones (CA y CB) están separadas por
Descripción de las concentraciones de solutos una membrana permeable, los iones tienden a difundirse a tra-
Cuando alguna sustancia se disuelve en agua, la solución vés de su gradiente de concentración. Debido a que los iones
resultante tiene una concentración, que es simplemente la son partículas cargadas, su difusión puede detenerse por un
cantidad de sustancia por volumen de solución: potencial eléctrico apropiado (E) aplicado a través de la mem-
brana. La magnitud y la polaridad del potencial que debe apli-
Concentración = cantidad/volumen (B.3) carse al lado A de la membrana para detener la difusión de
iones (EA) se determina mediante la ecuación de Nernst:

EA = 61 log [CB] (B.5)
Z [CA]
Se puede especificar la concentración de muchas formas,
pero todas se relacionan con la idea de un “mol” de sustan- donde z es la valencia del ion. Esta ecuación también
cia. Un mol es el nombre que se aplica a 6.023 × 1023 áto- puede escribirse como:
mos o moléculas de una sustancia. El peso de un mol de
átomos o moléculas de cualquier elemento o compuesto es EA = -61 log [CA] (B.6)
exactamente igual al peso molecular o atómico del elemen- Z [CB]
to o compuesto expresado en gramos (g). Por ejemplo, el
peso molecular del cloruro de sodio (NaCl) es 58.5 (Na = En el ejemplo que se ilustra en la figura B-2, con un gra-
23 y Cl = 35.5). Por tanto, 6.023 × 1023 moléculas (es decir, diente de concentración de potasio (K+) en el lado A (150
1 mol) de NaCl pesa exactamente 58.5 g. Así, 1 mol de
NaCl en 1 L de agua resulta en una solución con una con- mEq/L) y el lado B (5 mEq/L), la ecuación de Nernst pro-
centración de 1 mol/L (o 1 000 mmol/L).
porciona un valor de -90 milivoltios (mV) a través de la
También se puede especificar una solución de iones por
el número de cargas que están presentes por unidad de membrana. Este potencial se conoce como potencial de
volumen. Si 1 mol de NaCl se disuelve en agua, habrá 1 Nernst para K+ (EK).
equivalente (1 000 mEq) de cargas positivas y 1 equivalen-
te de cargas negativas en solución. Si el ion tiene una carga EK = -61 log 150
de 2+ (como el calcio), entonces habría 2 equivalentes de +1 5
carga positiva en solución.
Tiene dos implicaciones. 1) Significa que -90 mV aplica- © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
En fisiología, todas las soluciones son soluciones acuosas, dos al lado A prevendrán cualquier difusión al exterior de
con el agua como el solvente. K+. 2) También significa que si las concentraciones de K+
son iguales a ambos lados de la membrana una diferencia
Difusión de solutos potencial de -90 mV aplicada a la membrana resultará en la
Difusión simple | Si hay dos soluciones de concentraciones misma razón de concentración iónica de 30 (es decir, 150 ÷
de soluto diferentes separadas por una membrana que es 5) a través de la membrana.
permeable al soluto, los solutos se difunden de una concen-
tración mayor a una menor. Esto se debe a que las molécu- LADO A LADO B
las en solución, debido a su movimiento constante al azar, K+ = 150 mEq/L K+ = 5 mEq/L
tienen mayores probabilidades de moverse de una región de Na+ = 10 mEq/L Na+ = 140 mEq/L
alta concentración a una región de baja concentración que a Cl- = 5 mEq/L Cl- = 100 mEq/L
la inversa. Así, hay un flujo neto de alta a baja concentra-
ción hasta que la concentración es igual en todos lados.
Entre mayor sea la concentración de una sustancia en solu-
ción, mayor es el flujo de soluto que ocurre. Así, aunque los
solutos en ambas soluciones se difunden cada vez a mayor
distancia, hay un flujo neto de solutos de una concentración
mayor a una menor. La magnitud de esta tendencia de difu-
sión (el flujo, J) de una región a otra es directamente pro-
porcional al área transversa a través de la cual tiene lugar la
difusión y el gradiente de concentración, que es la diferen-
cia en concentración de la sustancia que se difunde dividida
por el espesor de la división (ley de Fick de difusión). Así,

J = -DA ΔC (B.4) Figura B-2. Distribución iónica en dos compartimentos para ilustrar los
ΔX principios del potencial de Nernst.

Principios de química en fisiología 581

De manera similar, la difusión de Na+ se puede prevenir Cuadro B-1. Distribución iónica en el equilibrio de
mediante un potencial de +70 mV (ENa) aplicado al lado A, Gibbs-Donnan (figura B-3)
y la difusión de Cl– (ECl) se puede prevenir al aplicar un
potencial de -80 mV al lado A porque Dentro Fuera
9 (Na+) 6 (Na+)
ENa = -61 10 Total carga + 9 (4 Cl– + 5 A-) 6 (Cl–)
+1 log 140 Total carga - 36 (9 Na+ × 4 Cl–) 36 (6 Na+ × 6 Cl–)
Producto de
iones difusibles 18 (9 + 4 + 5) 12 (6 + 6)
[Na+] × [Cl–]
-61 5 Número total de
-1 100 iones

ECl = log

Así, cada ion distribuido de forma asimétrica a través de En equilibrio, el compartimento A tendrá una mayor
la membrana tiene su propio potencial de Nernst (E) que concentración de solutos (18) que el compartimiento B
prevendrá su difusión. En otras palabras, el potencial de (12). Como resultado, el agua se moverá de B a A debido a
Nernst de un ion proporciona el equivalente eléctrico de su ósmosis y por tanto reducirá la concentración de soluto en
energía de difusión. el compartimiento A. Sin embargo, debido a que el anión
impermeable sigue estando presente en el compartimiento
Equilibrio de Gibbs-Donnan |Si dos compartimentos A, el equilibrio de Gibbs-Donnan se restablece. Como
están separados por una membrana semipermeable, y uno resultado, el compartimiento A seguirá teniendo una con-
de los compartimentos contiene iones difusibles (Na+ y centración de soluto ligeramente más elevada sin importar
cloro [Cl–], los iones se distribuirán a sí mismos sin demora cuánta ósmosis tenga lugar.
de igual forma en ambos compartimentos (figura B-3A).
Sin embargo, uno de los compartimentos (compartimento Todas las células vivientes contienen aniones proteínicos
A) contiene iones impermeables, el equilibrio típico (con impermeables. Esto impone el equilibrio de Gibbs-Donnan,
un número igual de iones a ambos lados de la membrana) de modo que hay más iones dentro de la célula que fuera de
según se observa en la difusión simple no ocurrirá. En su ella. Como resultado, el agua se mueve de forma continua
lugar, un tipo diferente de equilibrio, denominado equili- hacia la célula mediante ósmosis, y de forma inevitable cau-
brio de Gibbs-donnan (figura 3-B) tendrá lugar y dos con- sará la rotura de la célula. Para sobrevivir, la célula debe
diciones deben satisfacerse: 1) ambos compartimentos bombear el exceso de iones de forma continua. Lo hace con
deben ser electroneutros y 2) el producto de iones difusi- la ayuda de la bomba de Na+-K+ impulsada por ATP.
bles (aniones y cationes) debe ser igual en ambos compar- Cuando una célula muere, la bomba se detiene y la célula
timentos. La solución se muestra en el cuadro B-1. se hincha; su apariencia microscópica es conocida por los
patólogos como “degeneración turbia.”
A COMPARTIMENTO A COMPARTIMENTO B
Difusión de agua
10 NaCl ¿Cuánto se La ósmosis es el movimiento de agua a través de una mem-
5 Na[A] difundirá a este brana semipermeable que separa dos soluciones de concen-
compartimento? traciones de solutos distintas y restringe el movimiento de
solutos a través de ella. Para que ocurra la ósmosis, no es
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. B COMPARTIMENTO A COMPARTIMENTO B necesario que la membrana sea totalmente impermeable al
soluto. Un soluto con permeabilidad limitada también pro-
9 Na+ 6 Na+ duce ósmosis, aunque en menor grado. La permeabilidad
del soluto es determinada por el coeficiente de reflexión
4 Cl- 6 Cl- (s), el cual varía entre 0 (libremente permeable) y 1 (total-
mente impermeable). El coeficiente de reflexión es la pro-
5 [A-] babilidad de que una molécula de soluto se refleje de regre-
so de la membrana en lugar de que pase por ella. El coefi-
Figura B-3. Distribución iónica en dos compartimentos para ilustrar los ciente de reflexión de un soluto no es una constante abso-
principios de equilibrio de Gibbs-Donnan. A denota un anión impermeable luta, pero varía con el tipo de membrana. Será de cero para
(ion con carga negativa). A) El estado inicial; sodio (Na+) y cloro ( Cl-) se todos los solutos si la membrana tiene poros muy grandes.
difunden del compartimento A al compartimento B en sentido descendente La ósmosis es proporcional al coeficiente de reflexión, así
de sus gradientes de concentración. B) El estado de equilibrio: no hay difu- como al gradiente de concentración. La ósmosis no ocurre
sión neta de Na+ y Cl- entre los compartimentos. Sin embargo, nótese que cuando el coeficiente de reflexión es cero, que es cuando la
las concentraciones de Na+ y Cl- no son iguales en los dos compartimentos. membrana es libremente permeable al soluto.

Presión osmótica | La ósmosis de una solución diluida a
una concentrada puede prevenirse al aumentar la presión
hidrostática de la solución concentrada. La presión hidros-
tática necesaria para prevenir la ósmosis se conoce como
presión osmótica de la solución (figura B-4).

La presión osmótica, al igual que la depresión del punto
de congelamiento y la elevación del punto de ebullición es
la propiedad coligativa, es decir, que depende de un núme-
ro más que de un tipo de partículas en una solución. Está
determinada por la relación de Van’t Hoff:

π = RT x φ nC (B.7)

582 Apéndice B

AB C

Presión Presión
osmótica osmótica

SSoluctiioónn 11 SoSolulucitóionn22 SSoolluutcioiónn11 SSooluluctiióonn 2 SSooluluctióon 1 SoSloulcuiótinon22
(10) (5) (30) (30) (60) (65)

Figura B-4. Una membrana separa dos soluciones, 1 y 2, que contienen iones de tres tamaños diferentes. La solución 1 contiene 60 partículas: 10
grandes, 20 medianas y 30 pequeñas. La solución 2 contiene 65 partículas: 5 grandes, 25 medianas y 35 pequeñas. La tonicidad de estas soluciones
depende del tamaño del poro de la membrana. Las cifras debajo de cada solución indican la cantidad de partículas con actividad osmótica que contie-
nen. A) Los poros sólo permiten que las partículas medianas y pequeñas pasen, con lo que la solución 1 es hipertónica. B) Los poros sólo permiten que
las partículas pequeñas pasen, lo que hace a la solución isotónica. C) Los poros son impermeables a las partículas de todos los tamaños, lo que hace
a las dos soluciones hipertónicas.

donde π es la presión osmótica, R es la constante univer- donde ΔTf es la reducción en la temperatura de congela- © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
sal de gas, T es la temperatura absoluta, ϕ es el coeficiente ción. El punto de congelación del plasma humano normal
osmótico, n es el número de iones producidos por la diso- promedia -0 a 54 °C, que corresponde a una concentración
ciación de una molécula de soluto y C es la concentración osmolal en plasma de mOsm/L. Esto es equivalente a una
molar (mol/L) del soluto. presión osmótica contra el agua pura de 7.3 atmósferas.

La ecuación de Van’t Hoff muestra que a una tempera- Dos soluciones que tienen una osmolaridad idéntica se
tura constante, la presión osmótica es proporcional al conocen como isosmolares. Ejercen la misma presión osmó-
número de partículas en una solución por unidad de volu- tica y por tanto se conocen como isosmóticas. Si una de las
men de la solución (obtenido con n × C en la fórmula). El dos tiene una mayor osmolaridad, se dice que es hiperosmo-
coeficiente osmótico (ϕ) en la fórmula no es igual al coefi- lar o hiperosmótica en comparación con la otra, que se
ciente de reflexión. El coeficiente de reflexión no depende denomina hiposmolar o hiposmótica. Excepto inmediata-
de las características de la membrana: es constante para una mente después de un cambio repentino en la composición,
molécula de soluto y se asume que es 1.0 en todos los cál- todos los compartimentos de líquido del cuerpo se encuen-
culos aproximados. tran en equilibrio osmótico.

Osmoles, osmolaridad y osmolalidad | Un mol de partí- Tonicidad | Considerando dos soluciones con diferente
culas osmóticamente activas se conoce como un osmol osmolaridad separadas por una membrana, no necesaria-
(osm). Así, una solución molar de glucosa contiene 1 osmol, mente quiere decir que vaya a ocurrir ósmosis de la solución
una solución molar de NaCl contiene 2 osmoles (1 mol de hiposmolar a la hiperosmolar. El que ocurra o no el movi-
Na+ y un mol de Cl–), en tanto que una solución molar de miento de agua depende de las características de la mem-
CaCl2 contiene 3 osmoles (1 mol de Ca2+ y 2 moles de brana y de los solutos particulares involucrados. Esto queda
Cl–). La concentración osmolar de una solución expresada claro con el ejemplo que se ilustra en la figura B-4 en que
en osm/L se denomina osmolaridad. Cuando se expresa las soluciones tienen solutos de tres tamaños distintos: gran-
como osmol por kilogramo (osm/kg) de solución, se deno- des, medianos y pequeños.
mina osmolalidad. La osmolaridad se ve afectada por la
temperatura, que cambia el volumen de solución. Los tres solutos están presentes en diferentes concentra-
Asimismo, la disolución de solutos se asocia con una ligera ciones en dos soluciones. La solución 1 contiene 10, 20 y 30
elevación en el volumen de solución. Este aumento es dife- partículas por unidad de volumen de solutos grandes,
rente para diferentes solutos. Por tanto, cuando se disuelve medianos y pequeños, respectivamente. La solución 2 con-
1 mol de glucosa en 1 L de agua, la osmolaridad será un tiene 5, 25 y 35 partículas por unidad de volumen. Se apre-
poco menor de 1 osm/L. Sin embargo, la osmolalidad no se cia que la magnitud y dirección de la ósmosis no puede pre-
ve afectada por los cambios de temperatura o por el mayor decirse sin conocer el tamaño del poro de la membrana. a)
volumen de solución que acompaña a la disolución. Pero, las Si el poro excluye sólo a las partículas más grandes, pero
soluciones fisiológicas son relativamente diluidas y la dife- permite que las partículas de membranas y pequeñas pasen,
rencia entre la concentración osmótica expresada como la solución 1 será hipertónica con relación a la solución 2,
osmolaridad u osmolalidad es muy pequeña. aunque ésta es hiperosmolar. Esto ocurre debido a que el
número de partículas osmóticamente activas en la solución
La medición de la osmolaridad (nC) se basa en el princi- 1 es de 10, en tanto que la solución 2 sólo tiene 5. b) Si los
pio de que el punto de congelación de una solución se poros excluyen a las partículas de tamaño grande y media-
deprime en proporción con la cantidad de osmoles presen- no, pero permiten el paso de las partículas pequeñas, las dos
tes en ella. Esto se determina por la fórmula: soluciones serán isotónicas y no ocurrirá ósmosis. Esto ocu-
rre porque el número total de partículas con actividad
nC = ΔTf /1.86 (B.8) osmótica será de 30 en ambas soluciones: 10 + 20 en la
solución 1 y 5 + 25 en la solución 2. c) Si los poros no per-

miten que ningún soluto pase, entonces la solución 2 será Principios de química en fisiología 583
hipertónica en relación con la solución 1: no habrá ósmosis
del compartimento 1 al compartimento 2. Esto se debe a débiles [HA] con sus bases conjugadas [NaA]. Mediante la
que el número total de partículas con actividad osmótica ley de acción de las masas:
será de 60 en la solución 1 y de 65 en la solución 2.
[H+][A-] (B.10)
En situaciones de la vida real, la complejidad de las k=
membranas biológicas hace imposible predecir con preci-
sión si una partícula de soluto pasará a través de ella. Lo que [HA]
es más, los líquidos corporales contienen innumerables tipos
de solutos, que es otro motivo por el cual no puede prede- donde k es la constante de disociación.
cirse su tonicidad. Por tanto, la única forma de calcular la
tonicidad es determinarla de forma experimental. En térmi- [HA]
nos clínicos, la palabra tonicidad siempre se refiere a la [H]+ = k x
tonocidad de una solución con respecto a un eritrocito. En
otras palabras, es la membrana celular del eritrocito a través [A-]
de la cual se pone a prueba la tonicidad. Si el eritrocito se
encoge en una solución al perder agua mediante ósmosis, la [HA]
solución es hipertónica. Si el eritrocito se hincha en una - log [H]+ = -log k - log
solución al ganar agua mediante ósmosis, la solución es
hipotónica. Si el eritrocito ni se encoge ni se hincha en la [A-]
solución, ésta se denomina isotónica.
pH = pk + log [A-] (B.11)
El líquido usado en clínica para transfusiones intraveno- [HA]
sas es tanto isotónico como isosmolar al plasma. Lo que se
utiliza más a menudo para este fin es una solución salina a La ecuación anterior se conoce como la ecuación de
0.9%. La solución de NaCL a 0.9% es apenas isosmolar Henderson-Hasselbalch.
(308 mOsm/L) en relación con los líquidos corporales (290
mOsm/L) dado que puede calcularse con facilidad. La potencia de amortiguación del sistema es la cantidad
de moles de ácido o base que deben añadirse a 1 mol del
Peso molecular de NaCl = 58.5. amortiguador para cambiar su pH en 1 unidad. La potencia
∴ 58.5 g de NaCl contienen 1 mol de moléculas de NaCl. de amortiguación máxima de cualquier amortiguador es de
∴ Una solución que contiene 58.5 g NaCl contendrá 2 osm 0.575. La potencia de amortiguación de un amortiguador es
máxima cuando el pH de la solución es idéntico al del valor
(1 osm de Na+ y 1 osm de Cl–). pK (figura B-5), es decir, cuando pH = pK [A-] = [HA].
∴ Una solución que contiene 9 g de NaCl contiene (2 × También depende de la concentración del amortiguador.

9)/58.8 mol = 0.308 osm (o 308 mOsm). Equilibrio químico
∴ La osmolaridad de una solución de 9 g/L (0.9 g%) = 308
Todas las reacciones químicas son potencialmente reversi-
mOsm/L. bles, pero tienden a proceder en una sola dirección si uno de
los reactivos o productos se elimina del sitio de reacción.
Una solución de glucosa a 5% también es isotónica al inicio Considere las reacciones que se muestran más adelante
cuando se infunde por vía intravenosa, pero a medida que
la glucosa se metaboliza, la solución se hace gradualmente CO2 + H2O Anhidrasa H2CO3 H+ + HCO3–
hipotónica. (La solución isosmolar de urea no será isotóni- carbónica
ca porque la urea se difunde rápidamente en los eritrocitos.)

Ácidos, bases y amortiguadores

Ácidos y bases
Los ácidos son sustancias que cuando se disuelven en agua
y se disocian, aumentan la concentración de hidrógeno (
H+) en el agua. Las bases son sustancias que se disocian y
pueden aceptar o combinarse con iones de H+ (con lo que
los extraen de la solución). La concentración de iones de H+
en una solución se presenta por el pH de la solución, donde:
© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. pK+3
pH de la mezcla de amortiguación
pK+2

pH = -log10[H+] (B.9) pK+1

pK

El pH en el interior de las células es un poderoso deter- pK-1
minante de la actividad de todas las enzimas; así, es funda-
mental que el cuerpo regule el pH de modo que se manten- pK-2
ga a un nivel que sea compatible con la función fisiológica
normal. pK-3 0.5
0
Amortiguadores
El pH de una solución puede mantenerse a niveles casi Milimoles de álcali añadidos
constantes con la ayuda de los amortiguadores. La mayor
parte de los amortiguadores del cuerpo comprenden ácidos Figura B-5. Curva de ajuste de una mezcla de amortiguador con álcali.
La potencia de amortiguación es máxima a un pH que es igual al pK.

584 Apéndice B Los carbohidratos son moléculas constituidas por áto-
mos de carbono, oxígeno e hidrógeno (figura B-6A). Tienen
La reacción procederá en dirección anterógrada (de la fórmula general (CH2O)n. La glucosa, un azúcar simple
izquierda a derecha) si cuando menos uno de los productos o monosacárido, tiene la fórmula C6H12O6 o (CH2O)6.
se elimina con rapidez, por ejemplo, si se amortigua el H+. Otros azúcares simples incluyen fructosa y galactosa, que
Por otro lado, si el dióxido de carbono (CO2) escapa de la tienen la misma fórmula, pero estructuras diferentes. Los
mezcla de la reacción, la reacción procederá en dirección monosacáridos pueden combinarse en disacáridos (sacarosa
retrógrada (de derecha a izquierda). y lactosa, por ejemplo) y en moléculas aún más grandes
(polisacáridos). Un polisacárido particularmente importan-
Constituyentes químicos de te es el glucógeno.
los organismos vivos
Los carbohidratos desempeñan muchas funciones en los
Agua organismos vivos. Constituyen un importante componente
El cuerpo humano es 50 a 60% agua, de la cual 60% se de la estructura de los organismos. Los carbohidratos tam-
encuentra dentro de las células (agua intracelular) y 40% se bién desempeñan una función clave en el almacenamiento,
encuentra entre las células (agua extracelular). transporte y generación de la energía utilizada por el orga-
nismo para realizar sus funciones.
Solutos inorgánicos
Disuelta en el agua del cuerpo se encuentra gran cantidad Las grasas (lípidos) también están constituidas de carbo-
de solutos, algunas moléculas orgánicas (véase más adelan- no, hidrógeno y oxígeno (figura B-6). Son un grupo diverso
te) y otros iones inorgánicos como sodio (Na+), potasio de compuestos que comparten varias propiedades importan-
(K+), cloro (Cl–), bicarbonato (HCO3–), etc. La concentra- tes. Una propiedad de este tipo es que no son muy solubles
ción de estos solutos inorgánicos difiere en el agua intrace- en agua dado que son compuestos no polares. Por lo general
lular y extracelular y estas diferencias son el resultado de están constituidas de una molécula de tres carbonos conoci-
procesos biológicos. A su vez, estas diferencias en la concen- da como glicerol y moléculas de cadena larga llamadas ácidos
tración impulsan importantes procesos fisiológicos. grasos. La cantidad de ácidos grasos varía, con algunos lípidos
que sólo tienen un ácido graso, en tanto que otros son digli-
Moléculas orgánicas céridos o triglicéridos (más comunes en el cuerpo).
Las moléculas que constituyen a los organismos vivientes
contienen átomos de carbono en alguna forma. Aunque por Los lípidos tienen muchas funciones muy variadas en el
mucho tiempo se creyó que sólo los organismos vivos podí- cuerpo. Una importante categoría de hormonas correspon-
an elaborar ciertos compuestos (una expresión del ahora de a lípidos y todas se derivan del colesterol. Las membra-
desacreditado principio de vitalismo), se sabe que los com- nas celulares están hechas de una variedad de lípidos (con
puestos orgánicos se comportan como todos los compuestos proteínas embebidas; véase capítulo 2). Los lípidos se alma-
que se encuentran en la naturaleza. cenan en las células adiposas y representan la principal
forma de almacenamiento de energía que se utiliza para
usarse como combustible del cuerpo.

A Monosacáridos
(p. ej., glucosa)

Carbohidratos
(p. ej., amilasa)

B Glicerol Ácidos grasos © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito.
Término carboxilo
Grasas
(p. ej.,
triacilglicerol)

C Aminoácidos

Proteínas

Término Uniones peptídicas
amino

Figura B-6. Principales constituyentes orgánicos del cuerpo. A) Carbohidratos, B) grasas, C) proteínas.

Las proteínas son moléculas constituidas por una peque- Principios de química en fisiología 585
ña cantidad de partículas componentes, los aminoácidos.
Los aminoácidos contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, la proteína. Las uniones hidrógeno entre los aminoácidos
nitrógeno y en algunos casos azufre (figura B-6C). Una pro- dan origen a una estructura secundaria de la proteína: la
teína es una molécula constituida por una secuencia de ami- proteína puede “plegarse” en una hoja, o una hélice α, o una
noácidos en cantidad variable (las proteínas compuestas de espiral al azar como resultado de las uniones H+. La estruc-
sólo una pequeña cantidad de aminoácidos en ocasiones se tura terciaria surge de las interacciones entre partes de la
denominan péptidos). molécula de proteína. Por ejemplo, una proteína helicoidal
puede plegarse en sí misma para formar una estructura esfé-
Una proteína se define, en parte, por esta secuencia de rica. Por último, algunas proteínas tienen una estructura
aminoácidos; esto se conoce como la estructura primaria de cuaternaria en que varios polipéptidos se asocian entre sí de
formas muy específicas. Es importante recordar que la

A Sustratos de alta energía B
Grasas y
carbohidratos Adenina

Ciclo de
Krebs

Cadena respiratoria

Uniones de
alta energía

D-Ribosa

Gradiente H+

Productos terminales

C

ATPase 4 3Na+

© Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. 5 2K+

LUZ CO2 + H2O SBaLnOgOreD

Superficie 1 Anhidrasa 5 2K+
apical carbónica
Superficie
ATPase H2CO3 basolateral

2 K+ 3 HCO3-

H+ H++ HCO3-

Cl- Cl-

6 CÉLULA PARIETAL

Figura B-7. Almacenamiento de energía en uniones fosfato de alta energía y liberación de esta energía al cuerpo. A) El trifosfato de adenosina (ATP)
es producido por varias vías metabólicas, lo que incluye la oxidación de grasas y carbohidratos que aquí se ilustra. B) El ATP es un nucleótido que con-
tiene dos uniones fosfato de alta energía. C) Un ejemplo del uso de ATP para trabajar en la célula. El intercambiador hidrógeno-potasio (H+-K+) la bomba
de sodio-potasio (Na+-K+) contienen trifosfatasas de adenosina (ATPasa), una enzima que rompe una de las uniones fosfato de alta energía, lo que libe-
ra a la energía para utilizarse en los solutos en movimiento contra su gradiente de concentración.