Download Universidad de Costa Rica Facultad de Medicina

Universidad de Costa Rica
Facultad de Medicina
Departamento de Fisiología
ÓSMOSIS Y PERMEABILIDAD
EN EL ERITROCITO
María Lourdes Acuña
Gloriana Anchetta
Natalia Azofeifa
Dennis 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
Discusión
Cambios en la morfología de
los 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 osmótica
Gráfico 1. Porcentaje de hemólisis de una población de
eritrocitos ante diferentes concentraciones (mOsm) de solución
salina.
120.00
98.00
95.22
Porcentaje de Hemólisis (%)
100.00
86.22
85.11
83.56
79.33
73.44
80.00
65.11
60.00
43.78
40.00
20.00
6.22
0.00
Agua
destilada
SS 25
SS 50
SS 75
SS 100
SS 125
SS 150
SS 175
SS 200
SS 300
Concentración de las Soluciones Salinas(mOsm)
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
para varias moléculas orgánicas en
concentraciones isoosmolares
Gráfico 1. Tiempo de hemólisis en segundos de una población
de eritrocitos sometidos a diversas sustancias en
concentraciones isoosmolares con el plasma.
160
Tiempo de Hemólisis (s)
140
120
105.8
103.9
100
80
60
40
19.2
20
5.7
8.5
9.4
6.8
0
Sustancias Isoosmolares
Fuente: Cuadro 2. Hoja de recolección de datos. Laboratorio de Fisiología Humana, UCR. 20-08-08
Tiempo de Hemólisis
Butanol
Urea
MM: 74,12 g/mol
OH
O
MM: 60,06 g/mol
HN2
N2H
Etanolamina
MM: 61,08 g/mol
Isobutanol
Etilenglicol
Dietanolamina
OH
MM: 74,12 g/mol
OH
HO
HO
N
H
OH
MM: 62,07 g/mol
MM: 105,15 g/mol
S
Tiourea
MM: 76,12 g/mol
NH2
Fuete: Hoja de recolección de datos, Laboratorio de Fisiología, UCR, 2008.
NH2
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
Cuadro 3. Presencia de hemólisis en la solución glucosada 5% y salina al 0,9%
Presencia de hemólisis
GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO
SOLUCIÓN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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
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
Glucosa
NaCl
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).
Estructura del GLUT1
Estructura
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.
Conclusiones
• 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.
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.
Química: la ciencia central. Editorial Pearson.
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.
Anexos
Cuadro 1.Promedio y desviación estándar del porcentaje de hemólisis de una población
de eritrocitos ante diferentes concentraciones (mOsm) de solución salina.
Porcentaje de hemólisis
Sustancia
GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO Promedio
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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
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.
Cuadro 2. Tiempo de hemólisis en segundos de una población de eritrocitos
sometidos a diversas sustancias en concentraciones isoosmolares con el plasma .
Tiempo de Hemólisis (s)
Sustancia
GRUPO GRUPO
1
2
GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO
3
4
5
6
7
8
9
10
Promedi
o
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
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.
Cuadro 3. Presencia de hemólisis en la solución glucosada 5% y salina al 0,9%
Presencia de hemólisis
GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO GRUPO
SOLUCIÓN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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
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.
Hipertónico
Isotónico
Hipotónico
Hiperosmolar
Isoosmolar
Hipoosmolar
> 290
= 290
< 290
SI
NO
NO
> 290
= 290
< 290
SI
SI
NO
290
= 290
< 290
SI
SI
SI