RT. Fisiología

Revisión de temas SERIE

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FISIOLOGÍA

7.ª edición

Linda S. Costanzo Formato conciso que destaca los temas de examen más frecuentes Más de 350 preguntas que ayudan a retener y dominar conceptos Recursos que brindan mayor flexibilidad de estudio en línea contenidoadicional AMPLE Incluye

Fisiología

7 . a E D I C I Ó N

Linda S. Costanzo, Ph.D. Professor of Physiology and Biophysics School of Medicine Virginia Commonwealth University Richmond, Virginia

AMPLE

Av. Carrilet, 3, 9.ª planta, Edificio D Ciutat de la Justícia 08902 L’Hospitalet de Llobregat Barcelona (España)

Tel.: 93 344 47 18 Fax: 93 344 47 16 Correo electrónico: consultas@wolterskluwer.com

Revisión Científica: Dra. Mónica Méndez Díaz Grupo de neurociencias Laboratorio de canabinoides Departamento de Fisiología de la Facultad de Medicina, UNAM Traducción: Juan Roberto Palacios Martínez Dr. Israel Luna Martínez

Dirección editorial: Carlos Mendoza Editor de desarrollo: Cristina Segura Flores Gerente de mercadotecnia: Stephanie Manzo Kindlick Cuidado de la edición: Olga Sánchez Navarrete Maquetación : Carácter Tipográfico/Eric Aguirre • Aarón León • Ernesto Aguirre Diseño de portada: Jesús Mendoza Impresión: C&C Offset-China / Impreso en China

Se han adoptado las medidas oportunas para confirmar la exactitud de la información presentada y describir la práctica más aceptada. No obstante, los autores, los redactores y el editor no son responsables de los errores u omisiones del texto ni de las consecuencias que se deriven de la aplicación de la información que incluye, y no dan ninguna garantía, explícita o implícita, sobre la actualidad, integridad o exactitud del contenido de la publicación. Esta publicación contiene información general relacionada con tratamientos y asistencia médica que no debería utilizarse en pacientes individuales sin antes contar con el consejo de un profesional médico, ya que los tratamientos clínicos que se describen no pueden considerarse recomendaciones absolutas y universales. El editor ha hecho todo lo posible para confirmar y respetar la procedencia del material que se reproduce en este libro y su copyright. En caso de error u omisión, se enmendará en cuanto sea posible. Algunos fármacos y productos sanitarios que se presentan en esta publicación sólo tienen la aprobación de la Food and Drug Administration (FDA) para uso limitado al ámbito experimental. Compete al profesional sanitario averiguar la situación de cada fármaco o producto sanitario que pretenda utilizar en su práctica clínica, por lo que aconsejamos consultar con las autoridades sanitarias competentes. Derecho a la propiedad intelectual (C. P. Art. 270) Se considera delito reproducir, plagiar, distribuir o comunicar públicamente, en todo o en parte, con ánimo de lucro y en perjuicio de terceros, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución artística fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la autorización de los titulares de los correspondientes derechos de propiedad intelectual o de sus cesionarios. AMPLE Reservados todos los derechos. Copyright de la edición en español © 2019 Wolters Kluwer ISBN de la edición en español: 9788417370367 Depósito legal: M-31935-2018 Edición en español de la obra original en lengua inglesa Board Review Series. Phisiology, 7th edition, de Linda S. Costanzo, publicada por Wolters Kluwer. Copyright © 2019, 2015, 2011, 2007, 2003, 1998, 1995 Wolters Kluwer. Two Commerce Square 2001 Market Street Philadelphia, PA 19103

ISBN de la edición original: 9 78-1-4963-6761-7

Para Richard y Dan, Rebecca y Sheila y Elise y Max

AMPLE

Prefacio

La fisiología es la base del ejercicio de la medicina, y es imprescindible que el médico tenga conocimientos sólidos de sus principios. El objetivo de este libro es ayudar al estudiante que se prepara para el United States Medical Licensing Examination (USMLE) Step 1 , así como en las pruebas académicas de los estudios de medicina, y en general para cualquier examen sobre la materia. Para ello, el texto revisa de manera concisa los principios clave de la fisiología, y está diseñado de modo que el estudiante recuerde con mayor facilidad lo aprendido en los primeros años de la carrera de medicina. No está estructurado como un texto o tratado exhaustivo, sino como un complemento útil para el estudiante en las asignaturas de fisiología y fisiopatología. El material está organizado en siete capítulos que corresponden a los diferentes aparatos y sistemas. El primer capítulo repasa los principios generales de fisiología celular, y los seis restan- tes, de los principales aparatos y sistemas: neurofisiología, fisiología cardiovascular, fisiología respiratoria, fisiología renal y equilibrio ácido-base, fisiología digestiva y fisiología endocrina. Los conceptos difíciles se explican paso a paso, de manera concisa y clara, con ejemplos, problemas y casos ilustrativos. Se incluyen numerosas correlaciones clínicas de modo que el estudiante comprenda la fisiología en su relación con la medicina. Siempre que es posible se emplea un método integrador para demostrar cómo se coordinan los aparatos y sistemas a fin de mantener la homeostasia. Más de 130 ilustraciones y diagramas de flujo y más de 50 tablas ayudan al estudiante a visualizar el material y a retenerlo a largo plazo. Los apéndices contienen los Temas clave de la fisiología para el USMLE Step 1 , las “Ecuaciones clave de la fisiología para el USMLE Step 1 ” y los Valores sanguíneos normales. Al final de cada capítulo se presenta una autoevaluación que refleja el contenido y el forma- to del USMLE Step 1 . Estas preguntas, muchas de ellas sobre cuestiones de importancia clínica, requieren más habilidades de resolución de problemas que memoria. Las preguntas van acom- pañadas de explicaciones claras y concisas que guían al estudiante paso a paso en el proceso de razonar las respuestas. Estas preguntas pueden usarse como un examen previo para identificar los puntos débiles, y también sirven como un examen de autoevaluación para determinar el dominio de la materia. Hay que prestar especial atención a la Autoevaluación final, porque sus preguntas integran conocimientos de varias áreas de la fisiología con conceptos relacionados de fisiopatología y farmacología. Novedades de esta edición: ■■ Figuras nuevas ■■ Actualización del contenido y su organización ■■ Mayor cobertura en los campos de la neurofisiología y fisiología, respiratoria, renal, digestiva y endocrina ■■ Adición de nuevas preguntas de varios pasos ¡Mis mejores deseos en la preparación de sus exámenes! Linda S. Costanzo, Ph.D. AMPLE

vi

Agradecimientos

Ha sido un placer participar como autora en la serie Revisión de Temas y trabajar con el personal de Wolters Kluwer. Crystal Taylor y Andrea Vosburgh aportaron su asistencia editorial experta. Mi sincero agradecimiento a los estudiantes de la School of Medicine de Virginia Commonwealth University/Medical College of Virginia , que han hecho muchas sugerencias útiles para esta obra RT Fisiología . Gracias también a los numerosos estudiantes de otras facul- tades de medicina que se han tomado la molestia de escribirme y hacerme partícipe de sus experiencias con el libro.

Linda S. Costanzo, Ph.D.

AMPLE

vii

Contenido

Prefacio vi Agradecimientos vii

1.

FISIOLOGÍA CELULAR

1

I. Membranas celulares 1 II. Transporte a través de las membranas celulares 2 III. Ósmosis 5 IV. Potencial de difusión, potencial de membrana en reposo y potencial de acción 7 V. Transmisión neuromuscular y sináptica 12 VI. Músculo esquelético 16 VII. Músculo liso 21 VIII. Comparación entre músculo esquelético, músculo liso y músculo cardiaco 22 Autoevaluación 24 Respuestas y explicaciones 29

2.

NEUROFISIOLOGÍA

33

I. Sistema nervioso autónomo (SNA) 33 II. Organización del sistema nervioso 38

III. Sistemas sensitivos 38 IV. Sistemas motores 49 V. Funciones superiores de la corteza cerebral 56 VI. Barrera hematoencefálica y líquido cefalorraquídeo 57 VII. Regulación de la temperatura 57 Autoevaluación 59 Respuestas y explicaciones 63 VII. Microcirculación y linfa 92 VIII. Circulaciones especiales 95 IX. Funciones integradoras del aparato cardiovascular: gravedad, ejercicio y hemorragia 98 Autoevaluación 103 Respuestas y explicaciones 110 AMPLE 3. FISIOLOGÍA CARDIOVASCULAR 67 I. Sistema de circuitos del aparato cardiovascular 67 II. Hemodinámica 67 III. Electrofisiología cardiaca 72 IV. Músculo cardiaco y gasto cardiaco 77 V. Ciclo cardiaco 86 VI. Regulación de la presión arterial 88

viii

Contenido

ix

4.

FISIOLOGÍA RESPIRATORIA

116

I. Volúmenes y capacidades pulmonares 116 II. Mecánica de la respiración 118

III. Intercambio gaseoso 125 IV. Transporte de oxígeno 127 V. Transporte de CO 2  132 VI. Circulación pulmonar 133 VII. Defectos de ventilación/perfusión 134 VIII. Control de la respiración 136 IX. Respuestas integradas del aparato respiratorio 138 Autoevaluación 140 Respuestas y explicaciones 144

5.

FISIOLOGÍA RENAL Y EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE

148

I. Líquidos corporales 148 II. Depuración renal, flujo sanguíneo renal y tasa de filtración glomerular 152 III. Reabsorción y secreción 156 IV. Regulación del NaCl 159 V. Regulación del K +  164 VI. Regulación renal de urea, fosfato, calcio y magnesio 167 VII. Concentración y dilución de la orina 168 VIII. Hormonas renales 173 IX. Equilibrio ácido-base 173 X. Diuréticos 182 XI. Ejemplos integradores 182 Autoevaluación 185 Respuestas y explicaciones 190

6. I. Generalidades: hormonas 228 II. Mecanismos celulares y segundos mensajeros 230 III. Hipófisis (glándula pituitaria) 234 IV. Glándula tiroides 239 V. Corteza y médula suprarrenales 242 VI. Páncreas endocrino: glucagón e insulina 249 AMPLE FISIOLOGÍA GASTROINTESTINAL 195 I. Estructura e inervación del tubo gastrointestinal 195 II. Sustancias reguladoras en el tubo GI 196 III. Motilidad gastrointestinal 200 IV. Secreciones digestivas 205 V. Digestión y absorción 215 VI. Fisiología del hígado 220 Autoevaluación 222 Respuestas y explicaciones 225 7. FISIOLOGÍA ENDOCRINA 228

Contenido

x

VII. Metabolismo del calcio (hormona paratiroidea, vitamina D, calcitonina) 252 VIII. Diferenciación sexual 256

IX. Reproducción masculina 257 X. Reproducción femenina 259 Autoevaluación 264 Respuestas y explicaciones 268

Autoevaluación final 273

APÉNDICE A. TEMAS CLAVE DE FISIOLOGÍA PARA EL USMLE STEP 1

295

APÉNDICE B. ECUACIONES CLAVE DE FISIOLOGÍA PARA EL USMLE STEP 1

297

APÉNDICE C. VALORES SANGUÍNEOS NORMALES

298

Índice alfabético de materias 299

AMPLE

1

Fisiología celular

c a p í t u l o

I. MEMBRANAS CELULARES

■■ Están constituidas principalmente por fosfolípidos y proteínas.

A. Bicapa lipídica 1. Los fosfolípidos tienen un esqueleto de glicerol , que es una cabeza hidrófila (hidrosoluble) y dos colas de ácidos grasos , que son hidrófobas (insolubles en agua). Las colas hidrófobas están frente a frente y forman una bicapa. 2. Las sustancias liposolubles (p. ej., O 2 , CO 2 , hormonas esteroideas) cruzan las membranas celula- O) no pueden disolverse en los lípidos de la membrana, pero pueden cruzar a través de acuaporinas, o poros, o ser transportadas por portadores. B. Proteínas 1. Proteínas integrales de membrana ■  ■ Están ancladas y embebidas en la membrana celular mediante interacciones hidrófobas . ■  ■ Pueden atravesar todo el espesor de la membrana celular. ■  ■ Incluyen canales iónicos, proteínas transportadoras, receptores y proteínas de unión a 5 ′ -tri- fosfato de guanosina (GTP), llamadas proteínas G. 2. Proteínas periféricas ■  ■ No están embebidas en la membrana celular . ■  ■ No están unidas mediante enlaces covalentes a los componentes de la membrana. ■  ■ Están unidas débilmente a la membrana celular mediante interacciones electrostáticas . C. Conexiones intercelulares 1. Uniones estrechas (zonas de oclusión) ■  ■ Son las uniones entre células (con frecuencia células epiteliales). ■  ■ Pueden ser una vía intercelular para los solutos, según el tamaño, la carga y las características de la unión estrecha. ■  ■ Pueden ser “ estrechas ” (impermeables), como en el túbulo renal distal, o “ porosas ” (permea- bles), como en el túbulo renal proximal y la vesícula biliar. 2. Uniones comunicantes ( gap ) ■  ■ Son las uniones entre células que permiten la comunicación intercelular. ■  ■ Por ejemplo, permiten el flujo de corriente y el acoplamiento eléctrico entre células miocárdicas . AMPLE res porque pueden disolverse en la bicapa lipídica hidrófoba. 3. Las sustancias hidrosolubles (p. ej., Na + , Cl − , glucosa, H 2

1

2

Fisiología

I. TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS CELULARES (TABLA 1-1)

A. Difusión simple 1. Características de la difusión simple

■  ■ Es la única forma de transporte que no es mediada por portadores . ■  ■ Se produce a favor de un gradiente electroquímico (a favor). ■  ■ No necesita energía metabólica y por lo tanto es pasiva. 2. La difusión puede cuantificarse mediante la siguiente ecuación: J = − PA(C 1 − C 2 ) donde :

J = gasto (flujo) (mmol/s) P = permeabilidad (cm/s) A = área (cm 2 ) C 1 = concentración 1

(mmol/L) (mmol/L)

C 2 = concentración 2

3. Ejemplo de cálculo de la difusión ■  ■ La concentración sanguínea de urea es de 10 mg/100 mL. La concentración de urea del líquido tubular proximal es de 20 mg/100 mL. Si la permeabilidad a la urea es de 1 × 10 –5 cm/s y el área superficial es de 100 cm 2 , ¿cuáles son la magnitud y el sentido del flujo de urea?

 

 

 

× − 1 10

5

20 100 10 100

10 100

cm

mg

mg

(

)

−

=

2

100

Flujo

cm



s

mL

mL

) 

 

   

 

−

×

5

cm

mg

10

1

(

=

2

cm

100



s

mL

−

1 10 ×

5

1 cm mg/s de la luz a la sangre (de alta a baja concentración) ( )     . cm 00 0 1 2 3 cm mg

=



s

−

= ×

4

1 10

Notas: el signo menos que precede a la ecuación de difusión indica que el sentido del flujo es de la zona de alta concentración a la de baja concentración. Puede omitirse si la concentración alta se denomina C 1 y la concentración baja se denomina C 2 . También observe: 1 mL = 1 cm 3 . AMPLE t a b l a 1-1  Características de diferentes tipos de transporte Tipo Gradiente electroquímico Mediado por transportador Uso de energía metabólica Gradiente de Na + Inhibición de la bomba de Na + –K + Difusión simple A favor No No No No No — — — Difusión facilitada A favor Sí Sí Transporte activo primario En contra Sí Cotransporte En contra * Sí Indirecto

Inhibe (si hay bomba de Na + -K + ) Inhibe (aboliendo el gradiente Na + ) Inhibe (aboliendo el gradiente Na + )

Sí, mismo sentido Sí, sentido opuesto

Contratransporte En contra *

Sí

Indirecto

* Uno o más solutos se transportan en contra; el Na + se transporta a favor.

Capítulo 1  Fisiología celular

3

4. Permeabilidad

■  ■ Es P en la ecuación de difusión. ■  ■ Describe la facilidad con que un soluto se difunde a través de una membrana. ■  ■ Depende de las características del soluto y la membrana. a. Factores que aumentan la permeabilidad: ■■ El ↑ del coeficiente de reparto aceite/agua del soluto aumenta la solubilidad en los lípidos de la membrana. ■■ El ↓ del radio (tamaño) del soluto aumenta el cociente de difusión y la velocidad de difusión. ■■ El ↓ del espesor de la membrana reduce la distancia de difusión. b. Los solutos hidrófobos pequeños (p. ej., O 2 , CO 2 ) tienen las permeabilidades más altas en las membranas lipídicas. c. Los solutos hidrófilos (p. ej., Na + , K + ) deben cruzar las membranas celulares a través de acua- porinas o poros o por medio de transportadores. Si el soluto es un ion (tiene carga), entonces su flujo dependerá tanto de la diferencia de concentración como de la diferencia de potencial de un lado a otro de la membrana. B. Transporte mediado por transportadores 1. Estereoespecificidad. Por ejemplo, la d-glucosa (el isómero natural) se transporta mediante difusión facilitada, pero no así el isómero l. En contraste, la difusión simple no distinguiría entre ambos isómeros porque no implica un portador. 2. Saturación. La velocidad de transporte se incrementa a medida que la concentración del soluto aumenta, hasta que los transportadores quedan saturados. El transporte máximo (T m ) es análogo a la velocidad máxima (V máx ) en la cinética enzimática. 3. Competencia. Los solutos estructuralmente afines compiten por los lugares de transporte en las moléculas portadoras. Por ejemplo, la galactosa es un inhibidor competitivo del transporte de glucosa en el intestino delgado. C. Difusión facilitada 1. Características de la difusión facilitada ■  ■ Se produce a favor de un gradiente electroquímico , de modo parecido a como ocurre en la difu- sión simple. ■  ■ No necesita energía metabólica y por lo tanto es pasiva . ■  ■ Es más rápida que la difusión simple. ■  ■ Es mediadapor portadores , por lo tanto, se requiereestereoespecificidad, saturaciónycompetencia. 2. Ejemplo de difusión facilitada ■  ■ El transporte de glucosa en las células musculares y adiposas ocurre a favor del gradiente de con- centración, es mediado por transportadores y es inhibido por azúcares como la galactosa; por lo tanto, se clasifica como difusión facilitada. En la diabetes mellitus , la captación de glucosa por las célulasmusculares y adiposas está afectada porque los transportadores para la difusión facilitada de glucosa necesitan insulina . D. Transporte activo primario 1. Características del transporte activo primario ■  ■ Se produce contra un gradiente electroquímico . ■  ■ Necesita un aporte directo de energía metabólica en forma de trifosfato de adenosina ( ATP ) y por lo tanto es activo . ■  ■ Es mediado por transportadores , de modo que presenta estereoespecificidad, saturación y competencia. 2. Ejemplos de transporte activo primario a. La Na + , K + -ATPasa (o bomba de Na + -K + ) situada en las membranas celulares transporta Na + del líquido intracelular al extracelular y K + del líquido extracelular al intracelular; mantiene una [Na + ] intracelular baja y una [K + ] intracelular alta. ■■ Tanto el Na + como el K + son transportados contra sus gradientes electroquímicos . ■■ La energía es aportada por el enlace fosfato terminal del ATP. AMPLE ■■ Incluye la difusión facilitada y el transporte activo primario y secundario. ■■ Las características del transporte mediado por transportadores son:

4

Fisiología

■■ La estequimetría habitual es 3 Na + /2 K + . ■■ Los inhibidores específicos de la Na + , K + -ATPasa son los glucósidos cardiacos ouabaína y digitálicos . b. La Ca 2 + -ATPasa (o bomba de Ca 2 + ) del retículo sarcoplásmico (RS) o las membranas celulares transportan Ca 2+ contra un gradiente electroquímico. ■■ La Ca 2+ -ATPasa de los retículos sarcoplásmico y endoplásmico se denomina SERCA . c. La H + , K + -ATPasa (o bomba de protones) de las células parietales gástricas y renales α -intercaladas transporta H + a la luz (del estómago o del túbulo renal) contra su gradiente electroquímico. ■■ Es inhibida por los inhibidores de la bomba de protones, como el omeprazol . E. Transporte activo secundario 1. Características del transporte activo secundario a. El transporte de dos o más solutos se denomina acoplado . b. Uno de los solutos (usualmente el Na + ) se transporta a favor del gradiente de concentración y suministra energía para el transporte en contra del gradiente de concentración del otro o los otros solutos. c. La energía metabólica no se suministra directamente, sino de manera indirecta a partir del gradiente de Na + que se mantiene de un lado a otro de las membranas celulares. Por lo tanto, la inhibición de la Na + , K + -ATPasa aminorará el transporte de Na + hacia fuera de la célula, reducirá el gradiente de Na + transmembrana y al final inhibirá el transporte activo secundario. d. Si los solutos se desplazan en el mismo sentido a través de la membrana celular, el proceso se denomina cotransporte o simporte (o transporte paralelo). ■■ El cotransporte de Na + -glucosa en el intestino delgado y en el túbulo renal proximal y el cotrans- portede Na + -K + -2Cl − en la rama ascendente gruesa renal sonejemplos de este tipode transporte. e. Si los solutos se desplazan en sentidos opuestos a través de las membranas celulares, se deno- mina contratransporte , intercambio o antiporte . ■■ El intercambio de Na + -Ca 2 + y el intercambio de Na + -H + son ejemplos de este tipo de transporte. 2. Ejemplo de cotransporte de Na + -glucosa (figura 1-1) a. El portador para el cotransporte de Na + -glucosa está situado en la membrana luminal de las células de los túbulos proximales renales y de la mucosa intestinal. b. La glucosa se transporta “en contra” del gradiente; el Na + se transporta “a favor” del gradiente. c. La energía procede del movimiento a favor del gradiente del Na + . El gradiente de Na + dirigido hacia el interior es mantenido por la bomba de Na + -K + en la membrana basolateral (polo vas- cular). La intoxicación de la bomba de Na + -K + reduce el gradiente de Na + transmembrana y por consiguiente inhibe el cotransporte de Na + -glucosa. 3. Ejemplo de contratransporte de Na + -Ca 2 + (figura 1-2) a. Muchas membranas celulares contienen un intercambiador de Na + -Ca 2 + que transporta el Ca 2 + “en contra” del gradiente de una [Ca 2 + ] intracelular baja a una [Ca 2 + ] extracelular alta. Ca 2+ y Na + se desplazan en sentidos opuestos a través de la membrana celular. b. La energía procede del movimiento “a favor” del gradiente de la concentración de Na + . Como sucede en el cotransporte, el gradiente de Na + dirigido hacia el interior es mantenido por la bomba de Na + -K + . Por lo tanto, la intoxicación de la bomba de Na + -K + inhibe el intercambio de Na + -Ca 2 + . FIGURA 1-1.  Cotransporte (simporte) de Na + -glu­ cosa en una célula epitelial del túbulo proximal o intestinal. AMPLE Transporte activo primario Luz Transporte activo secundario Célula intestinal o del túbulo proximal Sangre Na + Na + Na + K + Na + Na + Glucosa

Capítulo 1  Fisiología celular

5

Transporte activo secundario

Na +

Ca 2+

Ca 2+

Ca 2+

Na +

Na +

Na +

K +

Transporte activo primario

FIGURA 1-2.  Contratransporte (antiporte) de Na + -Ca 2 + .

III. ÓSMOSIS

A. Osmolaridad ■■ Es la concentración de partículas osmóticamente activas en una solución. ■■ Es una propiedad coligativa que puede cuantificarse a través de la depresión del punto de congelación. ■■ Puede calcularse mediante la siguiente ecuación : Osmolaridad = g × C donde: Osmolaridad = concentración de partículas (Osm/L) g = número de partículas en la solución (Osm/mol) [p. ej., g NaCl = 2; g glucosa = 1] C = concentración (mol/L) ■■ Dos soluciones que poseen la misma osmolaridad calculada son isoosmóticas . Si dos soluciones tienen diferente osmolaridad calculada, la solución con la osmolaridad más alta es hiperosmó- tica y la solución con la osmolaridad más baja es hipoosmótica . ■■ Ejemplo de cálculo: ¿Cuál es la osmolaridad de una solución de NaCl 1 M? Osmolaridad = g × C = 2 Osm/mol × 1 M = 2 Osm/L B. Ósmosis y presión osmótica ■■ La ósmosis es el flujo de agua a través de una membrana semipermeable de una solución con baja concentración de soluto a una solución con alta concentración de soluto. 1. Ejemplo de ósmosis (figura 1-3) a. Las soluciones 1 y 2 están separadas por una membrana semipermeable. La solución 1 con- tiene un soluto que es demasiado grande para cruzar la membrana. La solución 2 es agua pura. La presencia del soluto en la solución 1 genera una presión osmótica . b. La diferencia de presión osmótica de un lado a otro de la membrana hace que el agua fluya de la solución 2 (que no contiene soluto y tiene la menor presión osmótica) a la solución 1 (que contiene el soluto y tiene la mayor presión osmótica). c. Con el tiempo, el volumen de la solución 1 aumenta y el volumen de la solución 2 disminuye. AMPLE

6

Fisiología

Membrana semipermeable

Tiempo El agua fluye por ósmosis de 2 1

1

2

1

2

O a través de una membrana semipermeable.

FIGURA 1-3.  Ósmosis de H 2

2. Cálculo de la presión osmótica (ley de van’t Hoff) a. La presión osmótica de la solución 1 ( véase figura 1-3) puede calcularse mediante la ley de van’t Hoff, la cual establece que la presión osmótica depende de la concentración de partí- culas osmóticamente activas. La concentración de partículas se convierte en presión según la ecuación : π = g × C × RT donde: π = presión osmótica (mm Hg o atm) g = número de partículas en la solución (Osm/mol) C = concentración (mol/L) R = constante universal de los gases (0.082 L ⋅ atm/mol ⋅ K) T = temperatura absoluta (K) b. La presión osmótica aumenta cuando la concentración del soluto se incrementa. Una solución de CaCl 2 1 M tiene mayor presión osmótica que una solución de KCl 1 M porque la concentración de partículas es más alta. c. Cuanto más alta es la presión osmótica de una solución, tanto mayor es el gasto de agua que recibe. d. Dos soluciones que tienen la misma presión osmótica efectiva son isotónicas porque no fluye agua a través de la membrana semipermeable que las separa. Si dos soluciones separadas por una membrana semipermeable tienen distintas presiones osmóticas efectivas, la solución con la mayor presión osmótica efectiva es hipertónica y la solución con la menor presión osmótica efectiva es hipotónica . El agua fluye de la solución hipotónica a la solución hipertónica. e. La presión coloidosmótica o presión oncótica es la presión osmótica creada por proteínas (p. ej., las proteínas plasmáticas). 3. Coeficiente de reflexión ( σ ) ■  ■ Es un número entre cero y uno que describe la facilidad con que un soluto atraviesa una membrana. a. Si el coeficiente de reflexión es uno , la membrana es impermeable para el soluto. Por lo tanto, se retiene en la solución original, crea una presión osmótica y provoca un flujo de agua. La albúmina sérica (un soluto grande) tiene coeficiente de reflexión cercano a uno. b. Si el coeficiente de reflexión es cero , la membrana es permeable para el soluto. Por lo tanto, no ejercerá ningún efecto osmótico y no provocará un flujo de agua. La urea (un soluto pequeño) suele tener coeficiente de reflexión cercano a cero y por lo tanto es un osmol ineficaz . 4. Cálculo de la presión osmótica efectiva ■  ■ La presión osmótica efectiva es la presión osmótica (calculada mediante la ley de van’t Hoff) multiplicada por el coeficiente de reflexión. ■  ■ Si el coeficiente de reflexión es 1, el soluto ejercerá la máxima presión osmótica efectiva. Si el coeficiente de reflexión es cero, el soluto no ejercerá ninguna presión osmótica. AMPLE

Capítulo 1  Fisiología celular

7

IV. POTENCIAL DE DIFUSIÓN, POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Y POTENCIAL DE ACCIÓN A. Canales iónicos ■■ Son proteínas integrales que abarcan el espesor de la membrana y, cuando están abiertos, per- miten el paso de determinados iones. 1. Los canales iónicos son selectivos ; permiten el paso de algunos iones, pero no de otros. La selec- tividad se basa en el tamaño del canal y la distribución de las cargas que lo revisten. ■  ■ Por ejemplo, un canal pequeño que esté revestido de grupos con carga negativa será selectivo para cationes pequeños y excluirá aniones y solutos grandes. A la inversa, un canal pequeño que esté revestido de grupos con carga positiva será selectivo para los aniones pequeños y excluirá los cationes y solutos grandes. 2. Los canales iónicos pueden estar abiertos o cerrados . Cuando el canal está abierto, el o los iones para los cuales es selectivo pueden circular por éste. Cuando el canal está cerrado, los iones no pueden circular por él. 3. La conductancia de un canal depende de la probabilidad de que el canal esté abierto. Cuanto mayor es la probabilidad de que un canal esté abierto, más alta será la conductancia o permeabi- lidad . La apertura y el cierre de los canales son controlados por compuertas . a. Los canales regulados por voltaje se abren o cierran por efecto de cambios en el potencial de membrana de la neurona.

■■ La compuerta de activación del canal de Na + se abre mediante despolarización. ■■ La compuerta de desactivación del canal de Na + se cierra mediante despolarización. ■■ Cuando tanto las compuertas de activación como de inactivación en los canales de Na + están abiertas, los canales están abiertos y son permeables al Na + (p. ej., durante la elevación del potencial de acción nervioso). ■■ Si la compuerta de activación o de inactivación en el canal de Na + está cerrada, el canal se cierra y es impermeable al Na + . Por ejemplo, durante el potencial de reposo, las compuertas de activación están cerradas, y por lo tanto los canales de Na + están cerrados. b. Los canales regulados por ligando se abren o cierran por efecto de hormonas, segundos men- sajeros o neurotransmisores. ■■ Por ejemplo, el receptor nicotínico de acetilcolina (ACh) en la placa motora terminal es un canal iónico que se abre cuando la ACh se une a él. Cuando está abierto, es permeable a Na + y K + , lo que provoca la despolarización de la placa motora. B. Potenciales de difusión y de equilibrio ■■ Un potencial de difusión es la diferencia de potencial generada a través de una membrana debido a una diferencia de concentración de un ion. ■■ Un potencial de difusión solamente puede generarse si la membrana es permeable al ion. ■■ El valor del potencial de difusión depende del tamaño del gradiente de concentración. ■■ El signo del potencial de difusión depende de si el ion que se difunde tiene carga positiva o negativa. ■■ Los potenciales de difusión se crean mediante la difusión de muy pocos iones y, por lo tanto, no causan variaciones en la concentración de los iones que se difunden. ■■ El potencial de equilibrio es la diferencia de potencial que compensa exactamente (se opone a) la tendencia a la difusión provocada por una diferencia de concentración. En el equilibrio electroquímico , las fuerzas impulsoras química y eléctrica que actúan sobre un ion son iguales y opuestas, y ya no se produce una ulterior difusión neta del ion. 1. Ejemplo de potencial de difusión de Na + (figura 1-4) a. Dos soluciones de NaCl están separadas por una membrana que es permeable al Na + pero no al Cl - . La concentración de NaCl de la solución 1 es más alta que la de la solución 2. b. Puesto que la membrana es permeable al Na + , éste se difundirá de la solución 1 a la solución 2 a favor de su gradiente de concentración. El Cl – es impermeable y por lo tanto no acompañará al Na + . c. Debido a esto, se producirá un potencial de difusión y la solución 1 se volverá negativa respecto a la solución 2. AMPLE

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Fisiología

Membrana selectiva para Na +

1

2

1

2

Na +

Na +

Na +

Na +

+ +

– –

– + – +

Cl –

Cl –

Cl –

Cl –

FIGURA 1-4.  Generación de un potencial de difusión de Na + a través de una membrana selectiva para Na + .

d. Al final, la diferencia de potencial será lo suficientemente amplia para oponerse a una mayor difusión neta de Na + . La diferencia de potencial que compensa exactamente la difusión de Na + a favor de su gradiente de concentración es el potencial de equilibrio del Na + . En el equilibrio electroquímico, las fuerzas impulsoras química y eléctrica que actúan sobre el Na + son iguales y opuestas y no se produce difusión neta del ion. 2. Ejemplo de potencial de difusión de Cl − (figura 1-5) a. Dos soluciones idénticas a las que se muestran en la figura 1-4 ahora están separadas por una membrana que es más permeable al Cl − que al Na + . b. El Cl − se difundirá de la solución 1 a la solución 2 a favor de su gradiente de concentración. El Na + es impermeable y por lo tanto no acompañará al Cl − . c. Se establecerá un potencial de difusión tal que la solución 1 se volverá positiva con respecto a la solución 2. La diferencia de potencial que compensa exactamente la difusión de Cl − a favor de su gradiente de concentración es el potencial de equilibrio del Cl − . En el equilibrio electroquí- mico, las fuerzas impulsoras química y eléctrica que actúan sobre el Cl − son iguales y opuestas, y no se produce difusión neta del ion. 3. Uso de la ecuación de Nernst para calcular los potenciales de equilibrio a. La ecuación de Nernst se utiliza para calcular el potencial de equilibrio a una diferencia de con- centración dada de un ion permeable a través de una membrana celular. Indica qué potencial compensaría exactamente la tendencia a la difusión a favor del gradiente de concentración; en otras palabras, a qué potencial el ion estaría en equilibrio electroquímico .

i e [ ] [ ]

C C 10

RT zF

E 2.3 AMPLE log donde: E = potencial de equilibrio (mV) 2.3 RT zF mV a = ° 60 37 z C z = carga del ion (+1 para Na + , +2 para Ca 2 + , −1 para Cl − ) C i = concentración intracelular (mM) C e = concentración extracelular (mM) Membrana selectiva para Cl – 1 2 Na + Na + 1 2 Na + Na +

– – – –

+ + + +

Cl –

Cl –

Cl –

Cl –

FIGURA 1-5.  Generación de un potencial de difusión de Cl − a través de una membrana selectiva para Cl − .

Capítulo 1  Fisiología celular

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b. Ejemplo de un cálculo con la ecuación de Nernst ■■ Si la [Na + ] intracelular es 15 mM y la [Na + ] extracelular es 150 mM, ¿cuál es el potencial de equilibrio del Na + ?

C C [ ] [ ] i e

−

60

mV

=

E

log

+

10

Na

z

−

60

15 150

mV

mM

=

log

10

+

1

mM

= −

60

0

mV

log

.1

10

60 = + mV Nota: no es necesario recordar cuál concentración va en el numerador. Puesto que se trata de una función logarítmica, se realiza el cálculo de cualquiera de las dos maneras para obtener el valor absoluto de 60 mV. Luego se utiliza un “método intuitivo” para determinar el signo correcto. (Método intuitivo: [Na + ] es más alta en el líquido extracelular que en el intracelular, de manera que los iones Na + se difundirán del líquido extracelular al intracelular, lo que hará que el interior de la célula sea positivo [es decir, +60 mV en el equilibrio].) c. Valores aproximados de los potenciales de equilibrio en el nervio y el músculo E Na + +65 mV E Ca 2 + +120 mV E K + −85 mV E Cl - −85 mV C. Fuerza impulsora y flujo de corriente ■■ La fuerza impulsora de un ion es la diferencia entre el potencial de membrana real (E m ) y el potencial de equilibrio del ion (calculado con la ecuación de Nernst). En otras palabras, la fuer- za que impulsa es la diferencia entre el potencial de membrana real y lo que al ion le “gustaría” que fuese el potencial de membrana; al ion le “gustaría” que el potencial de membrana fuese su potencial de equilibrio, según se calcula con la ecuación de Nernst. ■■ El flujo de corriente ocurre cuando hay una fuerza que impulsa el ion y la membrana es permea- ble al ion. El sentido del flujo de corriente es el de la fuerza impulsora. La magnitud del flujo de corriente es determinada por el tamaño de la fuerza impulsora y la permeabilidad (o conduc- tancia) del ion. Si no hay una fuerza impulsora que actúe en el ion, no puede ocurrir flujo de corriente. Si la membrana es impermeable al ion, no puede ocurrir flujo de corriente. D. Potencial de membrana en reposo ■■ Se expresa como la diferencia de potencial cuantificada a través de la membrana celular en milivolts (mV). ■■ Por convención, se expresa como el potencial intracelular respecto al potencial extracelular. Así, un potencial de membrana en reposo de –70 mV significa 70 mV negativos en la célula . 1. El potencial de membrana en reposo es establecido por los potenciales de difusión que resultan de diferencias de concentración de los iones permeables. 2. Cada ion permeable intenta llevar el potencial de membrana hacia su potencial de equilibrio. Los iones con las permeabilidades o conductancias más altas serán los que más contribuirán al potencial de membrana en reposo, y los iones con las permeabilidades más bajas contribuirán poco o nada. 3. Por ejemplo , el potencial de membrana en reposo de la célula nerviosa es de –70 mV, un valor cercano al potencial de equilibrio calculado de K + de –85 mV, pero alejado del potencial de equi- librio calculado de Na + de +65 mV. En reposo, la membrana de la célula nerviosa es mucho más permeable a K + que a Na + . 4. La bomba de Na + -K + sólo contribuye indirectamente al potencial de membrana en reposo mediante el mantenimiento, a través de la membrana celular, de los gradientes de concentración de Na + y K + que luego generan los potenciales de difusión. La contribución electrógena directa de la bomba (3 Na + expulsados de la célula por cada 2 K + introducidos en la célula) es pequeña. AMPLE

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Fisiología

E. Potenciales de acción 1. Definiciones a. La despolarización determina que el potencial de membrana sea menos negativo (el interior de la célula se vuelve menos negativo). b. La hiperpolarización hace que el potencial de membrana sea más negativo (el interior de la célula se vuelve más negativo). c. La corriente de entrada es el flujo de carga positiva que entra en la célula. Despolariza el poten- cial de membrana. d. La corriente de salida es el flujo de carga positiva que sale de la célula. Hiperpolariza el potencial de membrana. e. El potencial de acción es una propiedad de las células excitables (esto es, nerviosas, muscula- res) que consiste en una rápida despolarización, o fase de ascenso, seguida por repolarización del potencial de membrana. Los potenciales de acción tienen amplitud y forma estereotipadas , se propagan y son del tipo todo o nada . f. El umbral es el potencial de membrana al que el potencial de acción descarga. En el potencial umbral, la corriente de entrada neta se hace más grande que la corriente de salida neta. La des- polarización resultante se hace autosostenida y da lugar a la fase de ascenso del potencial de acción. Si la corriente de entrada neta es menor que la corriente de salida neta, no se producirá ningún potencial de acción (es decir, una respuesta de todo o nada). 2. Bases iónicas del potencial de acción nervioso (figura 1-6) a. Potencial de membrana en reposo ■■ Es de alrededor de –70 mV, negativo en el interior de la célula. ■■ Es el resultado de la alta conductancia en reposo al K + , que impulsa el potencial demembrana hacia el potencial de equilibrio de K + . ■■ En reposo, aunque las compuertas de inactivación de los canales de Na + están abiertas (habiendo sido abiertas por la repolarización por el potencial de membrana previo), las compuertas de activación en los canales de Na + están cerradas, y por lo tanto los canales de Na + están cerrados y la conductancia al Na + es baja.

Periodo refractario absoluto

Periodo refractario relativo

Potencial de acción AMPLE Conductancia de Na + +65 mV 0 mV Voltaje o conductancia –70 mV –85 mV Conductancia de K + Potencial de equilibrio de K + Potencial de membrana en reposo Potencial de equilibrio de Na +

2.0

1.0

Tiempo

(ms)

FIGURA 1-6.  Potencial de acción nervioso y alteraciones asociadas de la conductancia de Na + y K + .

Capítulo 1  Fisiología celular

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b. Fase de ascenso del potencial de acción (1) La corriente de entrada despolariza el potencial de membrana hasta el umbral. (2) La despolarización provoca la apertura rápida de las compuertas de activación de los canales de Na + . Ahora, tanto las compuertas de activación como de inactivación están abiertas y la conductancia de la membrana para el Na + aumenta de inmediato. (3) La conductancia para Na + se vuelvemayor que la conductancia para K + y el potencial demem- brana se desplaza hacia el potencial de equilibrio deNa + de +65mV, sin alcanzarlo. Por lo tanto, la despolarización rápida durante la fase de ascenso es causada por una corriente de entrada de Na + . (4) La sobreexcitación es la pequeña parte del pico del potencial de acción en que el potencial de membrana es positivo. (5) La tetrodotoxina (TTX) y la lidocaína bloquean estos canales de Na + sensibles al voltaje y suprimen los potenciales de acción. c. Repolarización del potencial de acción (1) La despolarización también cierra las compuertas de desactivación de los canales de Na + (pero más lentamente de lo que abre las compuertas de activación). El cierre de las compuertas de desactivación se traduce en el cierre de los canales de Na + y la conductancia de Na + vuelve a acercarse a cero. (2) La despolarización abre lentamente los canales de K + y aumenta la conductancia para K + a niveles aun más altos que los de reposo. El tetraetilamonio (TEA) bloquea estos canales de K + regulados por voltaje. (3) El efecto combinado del cierre de los canales de Na + y una mayor apertura de los canales de K + hace que la conductancia para K + sea más alta que la del Na + , y el potencial de membrana se repolariza. Por lo tanto, la repolarización es causada por una corriente de salida de K + . d. Subexcitación (pospotencial hiperpolarizante) ■■ La conductancia para K + se mantiene más alta que en reposo durante un tiempo después del cierre de los canales de Na + . Durante este periodo, el potencial de membrana se acerca mucho al valor del potencial de equilibrio de K + . 3. Periodos refractarios ( véase figura 1-6) a. Periodo refractario absoluto ■■ Es el periodo durante el cual no puede provocarse otro potencial de acción, por muy grande que sea el estímulo. ■■ Coincide con casi toda la duración del potencial de acción. ■■ Explicación: recuerde que las compuertas de desactivación de los canales de Na + están cerra- das cuando el potencial de acción se despolariza. Permanecen cerradas hasta que ocurre la repolarización. No puede producirse ningún potencial de acción sino hasta que se abran las compuertas de desactivación. b. Periodo refractario relativo ■■ Empieza al final del periodo refractario absoluto y continúa hasta que el potencial de mem- brana vuelve al nivel de reposo. ■■ Durante este periodo, solo puede provocarse un potencial de acción si se proporciona una corriente de entrada más grande de lo habitual. ■■ Explicación: la conductancia para K + es más alta que en reposo y el potencial de membrana está más cerca del potencial de equilibrio de K + y, por lo tanto, más lejos del umbral; se nece- sita más corriente de entrada para llevar la membrana al umbral. c. Acomodación ■■ Ocurre cuando la membrana celular se mantiene a un nivel de despolarización tal que se rebasa el potencial umbral sin que se dispare un potencial de acción. ■■ Se produce porque la despolarización cierra las compuertas de desactivación en los canales de Na + . ■■ Se pone de manifiesto en situaciones de hiperpotasemia , en que la alta concentración sérica de K + despolariza lamembrana de la célulamusculoesquelética. Aunque el potencial demembrana está más cerca del umbral, no se producen potenciales de acción porque la despolarización cie- rra las compuertas de desactivación en los canales de Na + , lo que provoca debilidadmuscular . 4. Propagación de los potenciales de acción (figura 1-7) ■  ■ Ocurre por propagación de corrientes locales a zonas adyacentes de la membrana, que enton- ces se despolarizan hasta el umbral y generan potenciales de acción. AMPLE

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Fisiología

+ –

+ –

+ –

+ – – +

+ –

+ –

+ –

+ –

FIGURA 1-7.  Axón amielínico (desmielinizado) que muestra la propagación de la despolarización por el flujo de corriente local. El recuadro muestra la zona activa donde el potencial de acción ha invertido la polaridad.

Vaina de mielina

Nódulo de Ranvier

FIGURA 1-8.  Axón mielínico (mielinizado). Los potenciales de acción se producen en los nódulos de Ranvier.

■  ■ La velocidad de conducción aumenta por efecto de: a. El ↑ del tamaño de las fibras . Incrementar el diámetro de una fibra nerviosa se traduce enmenor resistencia interna; por lo tanto, la velocidad de conducción por el nervio es mayor. b. Mielinización. La mielina actúa como un aislante alrededor de los axones nerviosos y aumenta la velocidad de conducción. Los nervios mielinizados (mielínicos) presentan conducción sal- tatoria porque los potenciales de acción solo pueden generarse en los nódulos de Ranvier , que presentan zonas sin vaina de mielina (figura 1-8).

V. TRANSMISIÓN NEUROMUSCULAR Y SINÁPTICA

A. Características generales de las sinapsis químicas 1. Un potencial de acción en la célula presináptica provoca la despolarización de la terminación presináptica. 2. Como resultado de la despolarización, el Ca 2 + entra en la terminación presináptica , lo que provoca la liberación de neurotransmisor en la hendidura sináptica. 3. El neurotransmisor se difunde a través de la hendidura sináptica y se une a los receptores en la membrana celular postsináptica , lo que provoca un cambio en su permeabilidad a los iones y, por consiguiente, un cambio en su potencial de membrana. 4. Los neurotransmisores inhibidores hiperpolarizan la membrana postsináptica; los neurotransmi- sores excitadores despolarizan la membrana postsináptica. B. Unión neuromuscular (figura 1-9 y tabla 1-2) ■■ Es la sinapsis entre los axones de las motoneuronas y la célula musculoesquelética. ■■ El neurotransmisor liberado de la terminación presináptica es ACh , y la membrana postsináptica tiene un receptor nicotínico . 1. Síntesis y almacenamiento de ACh en la terminación presináptica ■  ■ La colina acetiltransferasa cataliza la formación de ACh a partir de acetil-coenzima A (CoA) y colina en la terminación presináptica. ■  ■ La ACh se almacena en las vesículas sinápticas con ATP y proteoglucano para su posterior liberación. 2. Despolarización de la terminación presináptica y captación de Ca 2 + ■  ■ Los potenciales de acción son conducidos por la motoneurona. La despolarización de la termi- nación presináptica abre los canales de Ca 2 + . AMPLE

Capítulo 1  Fisiología celular

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Potencial en acción en el músculo Despolarización de la placa terminal 5

AChR

3

Potencial de acción en el nervio

ACh

1

Na +

K +

Ca 2+

4

2

Placa terminal motora

Motoneurona

Músculo

FIGURA 1-9.  Unión neuromuscular. ACh, acetilcolina; AChR, receptor de acetilcolina.

■  ■ Cuando la permeabilidad al Ca 2 + aumenta, el Ca 2 + entra con fuerza en la terminación presináp- tica a favor de su gradiente electroquímico. 3. La captación de Ca 2 + provoca la liberación de ACh en la hendidura sináptica ■  ■ Las vesículas sinápticas se fusionan con la membrana plasmática y vacían su contenido en la hendidura mediante exocitosis . 4. Difusión de ACh a la membrana postsináptica (placa motora muscular) y unión de ACh a receptores nicotínicos ■  ■ El receptor nicotínico de ACh también es un canal iónico de Na + y K + . ■  ■ La unión de ACh a las subunidades α del receptor provoca un cambio en la conformación que abre el centro del canal y aumenta su conductancia para Na + y K + . Éstos son ejemplos de cana- les regulados por ligando . 5. Potencial de placa terminal (PPT) en la membrana postsináptica ■  ■ Puesto que los canales abiertos por la ACh conducen tanto iones Na + como K + , el potencial de membrana postsináptica se despolariza hasta un valor medio entre los potenciales de equili- brio de Na + y K + (aproximadamente 0 mV). ■  ■ El contenido de una vesícula sináptica (un cuarto) produce un potencial de placa terminal miniatura (PPTM), que es el PPT más pequeño posible. ■  ■ Los PPTM se suman para producir un PPT completo. El PPT no es un potencial de acción , sino simplemente una despolarización de la placa terminal muscular especializada. 6. Despolarización de la membrana muscular adyacente hasta el umbral ■  ■ Una vez que la región de la placa terminal se despolariza, corrientes locales provocan despola- rización y potenciales de acción en el tejido muscular adyacente. Los potenciales de acción en el músculo van seguidos de contracción. 7. Degradación de la ACh ■  ■ El PPT es transitorio porque la acetilcolinesterasa (AChE) degrada la ACh a acetil-CoA y colina en la placa terminal muscular. AMPLE t a b l a 1-2  Agentes que afectan a la transmisión neuromuscular Ejemplo Acción Efecto en la transmisión neuromuscular Toxina botulínica Bloquea la liberación de ACh de las terminaciones presinápticas Bloqueo total Curare Compite con la ACh por los receptores en la placa terminal muscular Inhibe la acetilcolinesterasa Reduce el tamaño del PPT; las dosis máximas provocan parálisis de los músculos respira- torios y la muerte Prolonga y aumenta la acción de la ACh en la placa terminal muscular Reduce los depósitos de ACh de la terminación presináptica Neostigmina Hemicolinio Bloquea la recaptación de colina en la terminación presináptica

ACh, acetilcolina; PPT, potencial de placa terminal.

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Fisiología

■  ■ La mitad de la colina es llevada de nuevo a la terminación presináptica por cotransporte de Na + -colina y se utiliza para sintetizar nueva ACh. ■  ■ Los inhibidores de la AChE (neostigmina) bloquean la degradación de la ACh, prolongan su acción en la placa terminal muscular y aumentan el tamaño del PPT. ■  ■ El hemicolinio bloquea la recaptación de colina y reduce los depósitos de ACh en las termina- ciones presinápticas. 8. Enfermedad: miastenia gravis ■  ■ Es causada por la presencia de anticuerpos contra el receptor de ACh. ■  ■ Se caracteriza por debilidad y fatiga del músculo esquelético como consecuencia de la reduc- ción del número de receptores de ACh en la placa terminal muscular. ■  ■ El tamaño del PPT es menor; por lo tanto, resulta más difícil despolarizar la membrana muscu- lar hasta el umbral y producir potenciales de acción. ■  ■ El tratamiento con inhibidores de la AChE (p. ej., neostigmina ) impide la degradación de la ACh y prolonga la acción de la ACh en la placa terminal muscular, lo que compensa en parte la reduc- ción del número de receptores. 1. Tipos de configuraciones a. Sinapsis de una célula con una sola célula (como las que se encuentran en la unión neuromuscular) ■■ Un potencial de acción en el elemento presináptico (la neurona motora) produce un poten- cial de acción en el elemento postsináptico (la célula muscular). b. Sinapsis de varias células con una sola célula (como las que se encuentran en las motoneuronas espinales) ■■ Un potencial de acción en una única célula presináptica es insuficiente para producir un potencial de acción en la célula postsináptica. En cambio, muchas células establecen sinap- sis en la célula postsináptica para despolarizarla hasta el umbral. El impulso presináptico puede ser excitador o inhibidor. 2. Impulsos a las sinapsis ■  ■ La célula postsináptica integra impulsos excitadores e inhibidores. ■  ■ Cuando la suma de los impulsos lleva el potencial de membrana de la célula postsináptica hasta el umbral, se dispara un potencial de acción. a. Potenciales excitadores postsinápticos (PEPS) ■■ Son impulsos que despolarizan la célula postsináptica y la acercan más al umbral y al disparo de un potencial de acción. ■■ Son causados por la apertura de canales permeables a Na + y K + , de modo parecido a como ocurre en el caso de los canales de ACh. El potencial de membrana se despolariza hasta un valor medio entre los potenciales de equilibrio de Na + y K + (aproximadamente 0 mV). ■■ Los neurotransmisores excitadores comprenden ACh, noradrenalina, adrenalina, dopa- mina, glutamato y serotonina. b. Potenciales inhibidores postsinápticos (PIPS) ■■ Son impulsos que hiperpolarizan la célula postsináptica y la alejan del umbral y del dis- paro de un potencial de acción. ■■ Son causados por la apertura de canales de Cl − . El potencial de membrana se hiperpola- riza hacia el potencial de equilibrio del Cl − (–90 mV). ■■ Los neurotransmisores inhibidores son ácido γ -aminobutírico (GABA) y glicina . 3. Sumación sináptica a. La sumación espacial ocurre cuando dos impulsos excitadores llegan a una neurona postsináp- tica simultáneamente. Juntos producen una mayor despolarización. b. La sumación temporal ocurre cuando dos impulsos excitadores llegan a una neurona postsi- náptica en rápida sucesión. Puesto que las despolarizaciones postsinápticas resultantes se superponen en el tiempo, se suman de manera escalonada. c. Facilitación, aumento y potenciación postetánica se producen tras la estimulación tetánica de la neurona presináptica. En cada uno de estos fenómenos, la despolarización de la neurona AMPLE C. Transmisión sináptica