26.1: Fluidos Corporales y Compartimento de Fluidos

Objetivos de aprendizaje

• Explicar la importancia del agua en el cuerpo
• Contraste la composición del líquido intracelular con la del líquido extracelular
• Explicar la importancia de los canales proteicos en el movimiento de solutos
• Identificar las causas y síntomas del edema

Las reacciones químicas de la vida tienen lugar en soluciones acuosas. Las sustancias disueltas en una solución se llaman solutos. En el cuerpo humano, los solutos varían en diferentes partes del cuerpo, pero pueden incluir proteínas, incluidas las que transportan lípidos, carbohidratos y, muy importante, electrolitos. A menudo en medicina, se llama un mineral disociado de una sal que lleva una carga eléctrica (un ion) y electrolito. Por ejemplo, los iones sodio (Na ⁺) y los iones cloruro (Cl ^-) a menudo se denominan electrolitos.

En el cuerpo, el agua se mueve a través de membranas semipermeables de las células y de un compartimento del cuerpo a otro mediante un proceso llamado ósmosis. La ósmosis es básicamente la difusión del agua desde regiones de mayor concentración a regiones de menor concentración, a lo largo de un gradiente osmótico a través de una membrana semipermeable. Como resultado, el agua se moverá dentro y fuera de las células y tejidos, dependiendo de las concentraciones relativas del agua y solutos que allí se encuentren. Se debe mantener un equilibrio adecuado de solutos dentro y fuera de las células para asegurar el funcionamiento normal.

Contenido de agua corporal

Los seres humanos son en su mayoría agua, que van desde aproximadamente 75 por ciento de la masa corporal en bebés hasta aproximadamente 50 a 60 por ciento en hombres y mujeres adultos, hasta tan solo 45 por ciento en la vejez. El porcentaje de agua corporal cambia con el desarrollo, debido a que las proporciones del cuerpo entregadas a cada órgano y a los músculos, la grasa, los huesos y otros tejidos cambian de la infancia a la edad adulta (Figura\(\PageIndex{1}\)). Tu cerebro y tus riñones tienen las proporciones más altas de agua, que compone entre el 80 y el 85 por ciento de sus masas. En contraste, los dientes tienen la menor proporción de agua, al 8—10 por ciento.

Figura\(\PageIndex{1}\): Contenido de agua de los órganos y tejidos del cuerpo. El contenido de agua varía en diferentes órganos y tejidos del cuerpo, desde tan solo 8 por ciento en los dientes hasta hasta 85 por ciento en el cerebro.

Compartimentos Fluidos

Los fluidos corporales se pueden discutir en términos de su compartimento específico de fluidos, una ubicación que está en gran parte separada de otro compartimento por alguna forma de barrera física. El compartimento de fluido intracelular (ICF) es el sistema que incluye todo el fluido encerrado en las células por sus membranas plasmáticas. El líquido extracelular (ECF) rodea todas las células del cuerpo. El líquido extracelular tiene dos constituyentes primarios: el componente líquido de la sangre (llamado plasma) y el líquido intersticial (IF) que rodea todas las células que no están en la sangre (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{2}\): Compartimentos Fluidos en el Cuerpo Humano. El líquido intracelular (ICF) es el líquido dentro de las células. El líquido intersticial (IF) es parte del líquido extracelular (ECF) entre las células. El plasma sanguíneo es la segunda parte de la ECF. Los materiales viajan entre las células y el plasma en los capilares a través del IF.

Fluido intracelular

El ICF se encuentra dentro de las células y es el componente principal del citosol/citoplasma. El ICF constituye alrededor del 60 por ciento del agua total en el cuerpo humano, y en un macho adulto de tamaño promedio, el ICF representa alrededor de 25 litros (siete galones) de líquido (Figura\(\PageIndex{3}\)). Este volumen de fluido tiende a ser muy estable, debido a que la cantidad de agua en las células vivas está estrechamente regulada. Si la cantidad de agua dentro de una célula cae a un valor que es demasiado bajo, el citosol se concentra demasiado con solutos para llevar a cabo actividades celulares normales; si entra demasiada agua en una célula, la célula puede estallar y ser destruida.

Figura\(\PageIndex{3}\): Un gráfico circular que muestra la proporción de líquido corporal total en cada uno de los compartimentos de líquido corporal. La mayor parte del agua en el cuerpo es fluido intracelular. El segundo volumen más grande es el líquido intersticial, que rodea células que no son células sanguíneas.

Fluido extracelular

El ECF representa el otro tercio del contenido de agua del cuerpo. Aproximadamente el 20 por ciento de la ECF se encuentra en plasma. El plasma viaja a través del cuerpo en los vasos sanguíneos y transporta una variedad de materiales, incluyendo células sanguíneas, proteínas (incluyendo factores de coagulación y anticuerpos), electrolitos, nutrientes, gases y desechos. Los gases, los nutrientes y los materiales de desecho viajan entre los capilares y las células a través del IF. Las células están separadas del IF por una membrana celular selectivamente permeable que ayuda a regular el paso de materiales entre el IF y el interior de la célula.

El cuerpo tiene otros ECF a base de agua. Estos incluyen el líquido cefalorraquídeo que baña el cerebro y la médula espinal, la linfa, el líquido sinovial en las articulaciones, el líquido pleural en las cavidades pleurales, el líquido pericárdico en el saco cardíaco, el líquido peritoneal en la cavidad peritoneal y el humor acuoso del ojo. Debido a que estos fluidos están fuera de las celdas, estos fluidos también se consideran componentes del compartimento ECF.

Composición de los fluidos corporales

Las composiciones de los dos componentes de la ECF —plasma e IF— son más similares entre sí que cualquiera de los dos componentes del FCI (Figura\(\PageIndex{4}\)). El plasma sanguíneo tiene altas concentraciones de sodio, cloruro, bicarbonato y proteína. El IF tiene altas concentraciones de sodio, cloruro y bicarbonato, pero una concentración relativamente menor de proteína. En contraste, el ICF tiene cantidades elevadas de potasio, fosfato, magnesio y proteína. En general, el ICF contiene altas concentraciones de potasio y fosfato (HPO ₄ ^2-), mientras que tanto el plasma como la ECF contienen altas concentraciones de sodio y cloruro.

Figura\(\PageIndex{4}\): Las concentraciones de diferentes elementos en fluidos corporales clave. La gráfica muestra la composición del ICF, IF y plasma. Las composiciones de plasma y IF son similares entre sí pero son bastante diferentes de la composición del ICF.

Mire este video para obtener más información sobre los fluidos corporales, los compartimentos de fluidos y los electrolitos. Cuando el volumen sanguíneo disminuye debido a la sudoración, ¿de qué fuente toma el agua la sangre?

La mayoría de los fluidos corporales tienen una carga neutra. Así, los cationes, o iones cargados positivamente, y aniones, o iones cargados negativamente, se equilibran en los fluidos. Como se vio en la gráfica anterior, los iones sodio (Na ⁺) y los iones cloruro (Cl ^-) se concentran en la ECF del cuerpo, mientras que los iones potasio (K ⁺) se concentran dentro de las células. Aunque el sodio y el potasio pueden “filtrarse” a través de “poros” dentro y fuera de las células, respectivamente, los altos niveles de potasio y bajos niveles de sodio en el ICF se mantienen mediante bombas de sodio-potasio en las membranas celulares. Estas bombas utilizan la energía suministrada por ATP para bombear sodio fuera de la celda y potasio hacia la celda (Figura\(\PageIndex{5}\)).

Figura\(\PageIndex{5}\): La Bomba Sodio-Potasio. La bomba de sodio-potasio es alimentada por ATP para transferir sodio fuera del citoplasma y hacia la ECF. La bomba también transfiere potasio fuera de la ECF y al citoplasma. (crédito: modificación de obra de Mariana Ruiz Villarreal)

Movimiento de Fluidos entre Compartimentos

La presión hidrostática, la fuerza ejercida por un fluido contra una pared, provoca el movimiento del fluido entre compartimentos. La presión hidrostática de la sangre es la presión ejercida por la sangre contra las paredes de los vasos sanguíneos por la acción de bombeo del corazón. En los capilares, la presión hidrostática (también conocida como presión arterial capilar) es mayor que la “presión osmótica coloide” en la sangre, una presión “constante” producida principalmente por la albúmina circulante, en el extremo arteriolar del capilar (Figura\(\PageIndex{6}\)). Esta presión obliga al plasma y a los nutrientes a salir de los capilares y entrar en los tejidos circundantes. El fluido y los desechos celulares en los tejidos ingresan a los capilares en el extremo de la vena, donde la presión hidrostática es menor que la presión osmótica en el vaso. La presión de filtración exprime el líquido del plasma en la sangre al IF que rodea las células del tejido. El líquido sobrante en el espacio intersticial que no se devuelve directamente de vuelta a los capilares es drenado de los tejidos por el sistema linfático, y luego vuelve a ingresar al sistema vascular por las venas subclavia.

Figura\(\PageIndex{7}\): Difusión facilitada. Las moléculas de glucosa utilizan difusión facilitada para bajar un gradiente de concentración a través de los canales de proteína portadora en la membrana. (crédito: modificación de obra de Mariana Ruiz Villarreal)

TRASTORNOS DE LA...

Balance de líquidos: Edema

El edema es la acumulación de exceso de agua en los tejidos. Es más común en los tejidos blandos de las extremidades. Las causas fisiológicas del edema incluyen la fuga de agua de los capilares sanguíneos. El edema casi siempre es causado por una afección médica subyacente, por el uso de ciertos medicamentos terapéuticos, por el embarazo, por una lesión localizada o por una reacción alérgica. En las extremidades, los síntomas de edema incluyen hinchazón de los tejidos subcutáneos, aumento del tamaño normal de la extremidad y piel estirada y tensa. Una forma rápida de verificar si hay edema subcutáneo localizado en una extremidad es presionar un dedo en el área sospechosa. Es probable que se produzca edema si la depresión persiste durante varios segundos después de extraer el dedo (lo que se llama “picaduras”).

El edema pulmonar es el exceso de líquido en los sacos de aire de los pulmones, un síntoma común de insuficiencia cardíaca y/o renal. Las personas con edema pulmonar probablemente experimentarán dificultad para respirar y pueden experimentar dolor en el pecho. El edema pulmonar puede poner en peligro la vida, ya que compromete el intercambio de gases en los pulmones, y cualquier persona que tenga síntomas debe buscar atención médica de inmediato.

En el edema pulmonar resultante de insuficiencia cardíaca, se produce una fuga excesiva de agua debido a que los fluidos se “respaldan” en los capilares pulmonares de los pulmones, cuando el ventrículo izquierdo del corazón es incapaz de bombear suficiente sangre a la circulación sistémica. Debido a que el lado izquierdo del corazón es incapaz de bombear su volumen normal de sangre, la sangre en la circulación pulmonar se “retrocede”, comenzando por la aurícula izquierda, luego hacia las venas pulmonares, y luego hacia los capilares pulmonares. El aumento resultante de la presión hidrostática dentro de los capilares pulmonares, ya que la sangre sigue entrando de las arterias pulmonares, hace que el líquido sea empujado fuera de ellos y hacia los tejidos pulmonares.

Otras causas de edema incluyen el daño a los vasos sanguíneos y/o vasos linfáticos, o una disminución de la presión osmótica en la enfermedad hepática crónica y grave, donde el hígado es incapaz de fabricar proteínas plasmáticas (Figura\(\PageIndex{8}\)). Una disminución en los niveles normales de proteínas plasmáticas resulta en una disminución de la presión osmótica coloidal (que contrarresta la presión hidrostática) en los capilares. Este proceso provoca la pérdida de agua de la sangre a los tejidos circundantes, resultando en edema.

Figura\(\PageIndex{8}\): Edema. Una reacción alérgica puede hacer que los capilares en la mano pierdan el exceso de líquido que se acumula en los tejidos. (crédito: Jane Whitney)

El edema leve y transitorio de pies y piernas puede ser causado por estar sentado o parado en la misma posición durante largos periodos de tiempo, como en el trabajo de un cobrador de peaje o un cajero de supermercado. Esto se debe a que las venas profundas de las extremidades inferiores dependen de las contracciones del músculo esquelético para empujar las venas y así “bombear” la sangre de regreso al corazón. De lo contrario, la sangre venosa se acumula en las extremidades inferiores y puede filtrarse en los tejidos circundantes.

Los medicamentos que pueden provocar edema incluyen vasodilatadores, bloqueadores de los canales de calcio utilizados para tratar la hipertensión, medicamentos antiinflamatorios no esteroideos, terapias con estrógenos y algunos medicamentos para la diabetes. Las afecciones médicas subyacentes que pueden contribuir al edema incluyen insuficiencia cardíaca congestiva, daño renal y enfermedad renal, trastornos que afectan las venas de las piernas y cirrosis y otros trastornos hepáticos.

La terapia para el edema generalmente se enfoca en la eliminación de la causa. Las actividades que pueden reducir los efectos de la afección incluyen ejercicios apropiados para mantener la sangre y la linfa fluyendo a través de las áreas afectadas. Otras terapias incluyen elevación de la parte afectada para ayudar al drenaje, masaje y compresión de las áreas para sacar el líquido de los tejidos, y disminución de la ingesta de sal para disminuir la retención de sodio y agua.

Revisión del Capítulo

Tu cuerpo es mayormente agua. Los fluidos corporales son soluciones acuosas con diferentes concentraciones de materiales, llamadas solutos. Se debe mantener un equilibrio adecuado de las concentraciones de agua y soluto para asegurar las funciones celulares. Si el citosol se vuelve demasiado concentrado debido a la pérdida de agua, las funciones celulares se deterioran. Si el citosol se diluye demasiado debido a la ingesta de agua por parte de las células, las membranas celulares pueden dañarse y la célula puede estallar. La presión hidrostática es la fuerza ejercida por un fluido contra una pared y provoca el movimiento del fluido entre compartimentos. El fluido también puede moverse entre compartimentos a lo largo de un gradiente osmótico. Los procesos de transporte activo requieren ATP para mover algunos solutos contra sus gradientes de concentración entre compartimentos. El transporte pasivo de una molécula o ion depende de su capacidad de pasar fácilmente a través de la membrana, así como de la existencia de un gradiente de concentración alto a bajo.

Preguntas de Enlace Interactivo

P. Mire este video para obtener más información sobre los fluidos corporales, los compartimentos de fluidos y los electrolitos. Cuando el volumen sanguíneo disminuye debido a la sudoración, ¿de qué fuente toma el agua la sangre?

Respuesta: El líquido intersticial (SI).

P. Mire este video para ver una explicación de la dinámica del líquido en los compartimentos del cuerpo. ¿Qué sucede en los tejidos cuando la presión arterial capilar es menor que la presión osmótica?

Respuesta: El líquido ingresa a los capilares desde los espacios intersticiales.

Preguntas de revisión

P. El soluto contribuye al movimiento del agua entre las células y el medio circundante por ________.

A. presión osmótica

B. presión hidrostática

C. Movimiento browniano

D. movimiento aleatorio

Respuesta: A

P. Un catión tiene una carga (n) ________.

A. neutral

B. positivo

C. alternando

D. negativo

Respuesta: B

P. El líquido intersticial (IF) es ________.

A. el líquido en el citosol de las células

B. el componente líquido de la sangre

C. el líquido que baña todas las células del cuerpo excepto las células sanguíneas

D. los fluidos intracelulares encontrados entre membranas

Respuesta: C

Preguntas de Pensamiento Crítico

P. El plasma contiene más sodio que cloruro. ¿Cómo puede ser esto si los iones individuales de sodio y cloruro se equilibran exactamente entre sí y el plasma es eléctricamente neutro?

A. Hay moléculas adicionales cargadas negativamente en el plasma además del cloruro. El sodio adicional equilibra las cargas negativas totales.

P. ¿Cómo se mueve el fluido de un compartimento a otro?

A. El fluido es movido por una combinación de presiones osmóticas e hidrostáticas. La presión osmótica es el resultado de diferencias en las concentraciones de soluto a través de las membranas celulares. La presión hidrostática es el resultado de la presión de la sangre a medida que ingresa a un sistema capilar, forzando algo de líquido fuera del vaso hacia los tejidos circundantes.

Glosario

Fluido extracelular (ECF)

líquido exterior a las células; incluye el líquido intersticial, el plasma sanguíneo y los fluidos que se encuentran en otros reservorios en el cuerpo

compartimento para fluidos

el fluido dentro de todas las células del cuerpo constituye un sistema compartimental que se segrega en gran medida de otros sistemas

presión hidrostática

presión ejercida por un fluido contra una pared, causada por su propio peso o fuerza de bombeo

líquido intersticial (IF)

líquido en los pequeños espacios entre las células no contenidas dentro de los vasos sanguíneos

líquido intracelular (ICF)

líquido en el citosol de las células