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Universidad de Costa RicaFacultad de MedicinaDepartamento de Fisiología
ÓSMOSIS Y PERMEABILIDAD ÓSMOSIS Y PERMEABILIDAD EN EL ERITROCITOEN EL ERITROCITO
María Lourdes AcuñaGloriana Anchetta
Natalia AzofeifaDennis Brenes
II Semestre, 2008
Objetivos
• Observar los cambios morfológicos que se dan en el eritrocito cuando éstos se encuentran en un medio hipotónico, isotónico o hipertónico.
• Analizar el porcentaje de hemólisis de una población mixta de eritrocitos cuando se encuentran en soluciones con diversas osmolaridades.
• Comparar la permeabilidad de la membrana del eritrocito ante distintas soluciones isoosmolares y relacionarlo con el coeficiente de reflexión de cada sustancia
Resultados y Resultados y DiscusiónDiscusión
Cambios en la morfología de Cambios en la morfología de
los eritrocitoslos eritrocitos
Medio hipotónico
Medio Isotónico
Medio Hipertónico
En solución isotónica
Fuente: Hoja de recolección de datos. Laboratorio de Fisiología Humana, UCR. 20-08-08
Fuente: Boron, W; Boulpaep, E. Medical Phisiology, 2005.
• Según Debnam en el artículo Osmolarity and partitioning of fluids (2008), la bomba de sodio-potasio ayuda a mantener el volumen celular, oponiéndose al efecto aniónico de las células proteicas.
• La actividad de esta bomba está reducida si las células son removidas del cuerpo para ser guardadas a bajas temperaturas.
• Muchos venenos metabólicos trabajan bloqueando esta bomba.
En solución hipertónica
Fuente: Hoja de recolección de datos. Laboratorio de Fisiología Humana, UCR. 20-08-08
Fuente: Boron, W; Boulpaep, E. Medical Phisiology, 2005.
En solución hipotónica
Fuente: Hoja de recolección de datos. Laboratorio de Fisiología Humana, UCR. 20-08-08
Fuente: Boron, W; Boulpaep, E. Medical Phisiology, 2005.
Curva de fragilidad osmóticaCurva de fragilidad osmótica
Gráfico 1. Porcentaje de hemólisis de una población de eritrocitos ante diferentes concentraciones (mOsm) de solución
salina.
Fuente: Cuadro 1. Hoja de recolección de datos. Laboratorio de Fisiología Humana, UCR. 20-08-08
Homeostasis del volumen celular
• Escrito por Kevin Strange en el 2004• En este trabajo se usó como referencia en
mecanismos de control del volumen• Detalla los canales de K y Cl así como el
cotransportador K-Cl como los principales transportadores en el mecanismo de disminución regulatoria del volumen
• También menciona el proceso de ósmosis, los osmolitos orgánicos para la regulación a largo plazo y la acción de ciertas kinasas
Permeabilidad de la membrana Permeabilidad de la membrana para varias moléculas orgánicas en para varias moléculas orgánicas en
concentraciones isoosmolaresconcentraciones isoosmolares
Gráfico 1. Tiempo de hemólisis en segundos de una población de eritrocitos sometidos a diversas sustancias en
concentraciones isoosmolares con el plasma.
Fuente: Cuadro 2. Hoja de recolección de datos. Laboratorio de Fisiología Humana, UCR. 20-08-08
Tiempo de Hemólisis
Urea
Etanolamina
Isobutanol
Etilenglicol
Butanol
Dietanolamina
Tiourea
HN2 N2H
O
OH
HO
OH
OH
HO NH
OH
NH2 NH2
S
Fuete: Hoja de recolección de datos, Laboratorio de Fisiología, UCR, 2008.
MM: 74,12 g/mol
MM: 60,06 g/mol
MM: 61,08 g/mol
MM: 74,12 g/mol
MM: 62,07 g/mol
MM: 105,15 g/mol
MM: 76,12 g/mol
Organic Osmolytes as compatible, metabolic and counteractings cytoprotectants in high osmolarity
and other stresses (Yancey, P; 2005)
• Existen osmolitos orgánicos que son solutos pequeños utilizados para mantener el volumen de la célula. Se llaman solutos compatibles.• Actúan como antioxidantes, y estabilizan macromoléculas• Están los “osmoconformers” que usan osmolitos orgánicos para mantener la presión osmótica y los osmoreguladores que usan transporte de iones para la homeostasis interna.•Ejemplos: Betaína, Taurina, Hipotaurina, Sorbitol, Inositol, Alanina
Presencia de hemólisis
SOLUCIÓNGRUPO
1GRUPO
2GRUPO
3GRUPO
4GRUPO
5GRUPO
6GRUPO
7GRUPO
8GRUPO
9GRUPO
10
Glucosada 5% No No No No No No No No No Si
Salina 0,9% No No No No No No No No No No
Cuadro 3. Presencia de hemólisis en la solución glucosada 5% y salina al 0,9%
Fuente: Cuadro 3 de las hojas de recolección de datos utilizadas por los grupos del Laboratorio de Fisiología para Medicina, UCR, 20 de agosto del 2008.
Hemólisis de la Glucosa y el NaCl
NaCl
GLU
T1
GLU
T1
Glucosa
GLUT1 deficiency and other glucose transporter diseases (Pascual, J.)
• Enfermedades como síndrome Fanconi-Bickel, enfermedad De Vivo y la enfermedad de mala absorción glucosa-galactosa son productos de desórdenes genéticos de los GLUT o del SGLT.
• GLUT1 se expresa en eritrocitos y cerebro. • Se han decodifocado 12 tipos de GLUTS.• En la enfermedad de mala absorción hay
mutaciones en el gen del SGLT-1
GLUT1 deficiency and other glucose transporter diseases (Pascual, J.)
• En el síndrome de Franconi hay mutación del GLUT2.
• El GLUT1 tiene 492 aa y un peso de 45-55 kDa• En la enfermedad de De Vivo hay una
mutación del gen SLC2A1, y se presenta disminución de la cantidad de glucosa en el LCR (hipoglucorraquia).
EstructuraEstructura del GLUT1
Fuente: Pascual, J. Glut deficiency and other glucose transporter diseases
Artículos
El volumen celular se regula por canales de agua -aquaporinas, proteínas integrales de la
membrana celular
• Tetrámeros con 6 dominios transmembrana
• Cada monómero forma un solo poro.
• En general son impermeables a solutos cargados y a
iones.
• Algunas son ubicuas mientras que otras se expresan
solo en un tejido.
• La AQP1 se encuentra en los eritrocitos y es
muy permeable.
• Agentes mercuriantes pueden inhibir su
permeabilidad al agua.
• Alteraciones en las AQP pueden producir
patologías al darse alteraciones en la
homeostasis.
ConclusionesConclusiones
• El eritrocito en un medio isotónico no cambia su estructura morfológica bicóncava. En cambio, en un medio hipotónico, la célula libera agua y se crena. Por otro lado, en un medio hipertónico, el eritrocito se hincha y cambia su estructura a forma de esfera.
• El eritrocito a concentraciones de alrededor de 200mOsm tiene
mecanismos de regulación que compensan la pérdida de volumen. Cuando se coloca frente a soluciones con concentraciones hipotónicas, el porcentaje de hemólisis de los eritrocitos tiende a aumentar conforme las concentraciones de solución salina van aumentando.
• Cuando entra la solución salina con concentración de 300 mOsm no ocurren cambios en la estructura del eritrocito pues es un medio isotónico que proporciona equilibrio.
• Las sustancias que poseen un bajo coeficiente de reflexión atraviesan la membrana más rápidamente. Las sustancias con mayor peso molecular y de más polaridad como la ditanolamina y la tiourea, no atraviesan tan fácilmente la membrana; a diferencia de sustancias como la urea, el butanol y el isobutanol que atraviesan la membrana más rápidamente.
¡Gracias!
¿Preguntas?
Bibliografía• Boron, W. Boulpael, E. Medical Physiology. Elsevier Saunders. Estados Unidos, 2005.
• Brown, Theodore; LeMay, Eugene; Bursten, Bruce. Química: la ciencia central. Editorial Pearson. Novena edición. México, 2004.
• Debnam, E (2008). Osmolarity and partitioning of fluids. Basic Science, 26: 81-85.
• Castro, R y Suárez, A.: Prácticas de laboratorio. Fisiología Humana. Departamento de Fisiología. Universidad de Costa Rica. SIEDIN, 2008.
• Epstein, F. (2008) Relation of cell volume in health and disease. Massachusetts Medical Society.
• Ganong, W. Fisiología Médica. Manual Moderno. México, 2006.
• Ulate, G. Fisiología Renal. Editorial de la Universidad de Costa Rica. Segunda Edición. San José, Costa Rica. 2007.
Bibliografía• Levy, M. Stanon, B. Berne y Levy: Fisiología. Elsevier. Estados Unidos, 2006.
• Marks, A. Smith, C. Bioquímica Básica de Marks: un enfoque clínico. Mcgraw Hill. España, 2006.
• Ross, Michael. Histología: texto y atlas color con biología celular y molecular. Editorial Médica Panamericana. Cuarta edición. Buenos Aires, Argentina, 2005.
• Strange, K (2004). Cellular volume homeostasis. Advanced Physiology Education 28: 155-159.
• Yancey, P. (2005). Organic osmolytes as compatible, metabolic and counteracting cytoprotectants in high osmolarity and other stresses. The Journal of Experimental Biology; 208: 2819-2830.
• Pascual, J; et al. (2004). GLUT1 deficiency and other glucose transporter diseases. European Journal of Endocrinology; 150: 627-633.
• Whittembury, M; et al (2006). El volumen celular se regula por canales de agua: aquaporinas, proteínas integrales de la membrana celular. Academia Nacional de Medicina de Venezuela; 89-96.
AnexosAnexos
Porcentaje de hemólisis
Sustancia GRUPO 1
GRUPO 2
GRUPO 3
GRUPO 4
GRUPO 5
GRUPO 6
GRUPO 7
GRUPO 8
GRUPO 9
GRUPO 10
Promedio Desviacion estandar
Agua destilada
90 87 129 96 93 100 95 100 92 98,00 12,39
SS 25 89 87 109 89 108 100 90 99 86 95,22 9,00
SS 50 87 81 105 84 81 70 87 92 79 85,11 9,69
SS 75 87 75 96 81 84 89 84 84 72 83,56 7,16
SS 100 89 74 126 76 96 82 82 82 69 86,22 16,92
SS 125 90 74 70 73 71 100 79 73 84 79,33 10,17
SS 150 87 78 69 63 87 73 77 66 61 73,44 9,62
SS 175 74 67 64 52 82 60 69 62 56 65,11 9,18
SS 200 62 40 50 40 58 40 13 59 32 43,78 15,55
SS 300 1 6 3 5 13 3 6 13 6 6,22 4,21
Cuadro 1.Promedio y desviación estándar del porcentaje de hemólisis de una población de eritrocitos ante diferentes concentraciones (mOsm) de solución salina.
Fuente: Cuadro 1 de las hojas de recolección de datos utilizadas por los grupos del Laboratorio de Fisiología para Medicina, UCR, 20 de agosto del 2008.
Tiempo de Hemólisis (s)
Sustancia GRUPO 1
GRUPO 2
GRUPO 3
GRUPO 4
GRUPO 5
GRUPO 6
GRUPO 7
GRUPO 8
GRUPO 9
GRUPO 10
Promedio
Desviación Estándar
Butanol 5 6 4 7 6 6 6 4 6 7 5,70 1,06
Dietanolamina 120 132 113 104 7 146 138 74 123 82 103,90 41,09
Etanolamina 8 8 9 9 9 10 8 7 9 8 8,50 0,85
Etilenglicol 4 13 64 8 8 26 10 42 6 11 19,20 19,49
Isobutanol 11 8 11 10 7 13 6 13 6 9 9,40 2,63
Tiourea 91 120 188 100 53 146 72 85 124 79 105,80 39,78
Urea 4 4 18 5 5 15 4 3 5 5 6,80 5,20
Cuadro 2. Tiempo de hemólisis en segundos de una población de eritrocitos sometidos a diversas sustancias en concentraciones isoosmolares con el plasma .
Fuente: Cuadro 2 de las hojas de recolección de datos utilizadas por los grupos del Laboratorio de Fisiología para Medicina, UCR, 20 de agosto del 2008.
Presencia de hemólisis
SOLUCIÓNGRUPO
1GRUPO
2GRUPO
3GRUPO
4GRUPO
5GRUPO
6GRUPO
7GRUPO
8GRUPO
9GRUPO
10
Glucosada 5% No No No No No No No No No Si
Salina 0,9% No No No No No No No No No No
Cuadro 3. Presencia de hemólisis en la solución glucosada 5% y salina al 0,9%
Fuente: Cuadro 3 de las hojas de recolección de datos utilizadas por los grupos del Laboratorio de Fisiología para Medicina, UCR, 20 de agosto del 2008.
Hiperosmolar Isoosmolar Hipoosmolar
Hipertónico > 290
SI
= 290
NO
< 290
NO
Isotónico > 290
SI
= 290
SI
< 290
NO
Hipotónico 290
SI
= 290
SI
< 290
SI