Fundamentos de Fisiología Humana: Sistemas Nervioso, Endocrino, Inmune y Respiratorio

1. Estado de conciencia: Definición y niveles

  • Definición: Clasificación de la capacidad de respuesta neurológica, desde el estado de alerta hasta la muerte cerebral.
  • Niveles de conciencia:
    • Alerta: Despierto, consciente y orientado.
    • Obnubilado/letárgico: Desorientación témporo-espacial.
    • Estuporoso/sopor: Solo responde a estímulos dolorosos.
    • Coma: Sin respuesta a ningún estímulo.
    • Estado vegetativo: Vigilia sin conciencia.
    • Mutismo acinético: Similar al vegetativo, sin movimientos oculares espontáneos.
    • Enclaustramiento: Solo moviliza los ojos.
    • Muerte cerebral: Pérdida irreversible de todas las funciones cerebrales; no mantiene homeostasis respiratoria ni cardiovascular.
  • 2. Ciclo sueño-vigilia
    • Definición: Ritmo circadiano biológico de aproximadamente 24 horas.
    • Regulador principal: Núcleo supraquiasmático (NSQ) del hipotálamo.
    • Sincronizadores:
      • Luz: Reduce la melatonina.
      • Presión de sueño: Acumulada por adenosina.
    • Funciones: Descanso, reparación neuronal y equilibrio metabólico.


3. Neurotransmisores y hormonas clave

  • Serotonina (5-HT):
    • Regula: estado de ánimo, sueño, apetito, digestión y temperatura.
    • Déficit → depresión, ansiedad, insomnio.
    • El 90% se produce en el intestino.
  • Melatonina:
    • Aumenta con la oscuridad, disminuye con la luz.
    • Su producción disminuye con la edad.


4. Valoración del estado de conciencia

  • Cuantitativa: Escala de Glasgow.
  • Cualitativa: Orientación en persona, lugar y tiempo.


5. Escala de Coma de Glasgow (GCS)

Uso: Urgencias, traumatismos y valoración de deterioro neurológico.

Componentes y puntuación:

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6. Trastornos del ritmo circadiano y del sueño

  • Ritmos circadianos: Regulados por el reloj interno (NSQ), requieren estímulos externos (luz-oscuridad).
  • Cronotipos:
    • Matutinos
    • Vespertinos
    • Estándar

Alteraciones por desincronización:

  • Síndrome de retraso de fase del sueño
  • Síndrome de adelanto de fase
  • Ciclo sueño-vigilia en curso libre
  • Jet lag

Trastornos del sueño:

  1. Somnolencia diurna excesiva (narcolepsia, apnea, hipersomnia)
  2. Insomnio
  3. Parasomnias (sonambulismo, terrores nocturnos)
  4. Trastornos del ritmo circadiano


7. Horas de sueño recomendadas por edad

  • 4-11 meses: 12-15 h
  • 1-2 años: 11-14 h
  • 3-5 años: 10-13 h
  • 6-13 años: 9-11 h
  • 14-17 años: 8-10 h
  • 18-65 años: 7-9 h
  • 65 años: 7-8 h


1. Definición de dolor (fisiológica)

  • Proceso por el cual el cuerpo detecta y responde a estímulos dañinos.
  • Participa el sistema nervioso.
  • Intervienen receptores especializados → nociceptores.
  • Función principal: Mecanismo de protección del organismo.

2. Etapas fisiológicas del dolor

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3. Clasificación del dolor (adaptativo vs. maladaptativo)

Dolor adaptativo (protector)

  • Nociceptivo: Sistema sensorial funciona correctamente.
  • Inflamatorio: Aumento de sensibilidad por respuesta inflamatoria.

Dolor maladaptativo (sin función protectora)

  • Neuropático: Por lesión o enfermedad del sistema somatosensorial.
  • Hipersensibilidad: Dolor sin daño evidente.

4. Dolor profundo

  • Origen: Estructuras internas (músculos, tendones, articulaciones, huesos, vísceras).
  • Diferencia con dolor superficial: Más difícil de localizar, más persistente.
  • Receptores: Nociceptores activados por:
    • Lesiones mecánicas
    • Inflamación
    • Cambios químicos
    • Isquemia (falta de oxígeno)

Vías de transmisión:

  • Vía espinotalámica
  • Sistema nervioso central → tálamo → corteza cerebral

5. Dolor visceral

  • Origen: Órganos internos (estómago, intestinos, hígado, riñones).
  • Características:
    • Difícil de localizar
    • Sensación de presión, cólico o malestar
    • Puede acompañarse de náuseas, sudoración, palidez
    • Frecuentemente produce dolor referido


6. Dolor referido

  • Definición: Dolor sentido en una zona diferente a la del origen real.
  • Causa fisiológica: Nervios de órganos internos y de otras zonas comparten vías nerviosas en la médula espinal.
  • Ejemplos clásicos:
    • Corazón → brazo izquierdo, hombro o mandíbula
    • Vesícula biliar → hombro derecho o espalda
    • Riñón → espalda baja o abdomen

7. Sistema de analgesia natural

  • Centro regulador principal: Sustancia Gris Periacueductual (cerebro).
  • Mecanismo: Envía señales hacia la médula espinal.
  • Neurotransmisor clave: Encefalina → bloquea la comunicación entre neuronas del dolor.
  • Resultado: La señal dolorosa se detiene en la médula espinal y no llega a la corteza cerebral.

Opioides endógenos:

  • Endorfinas → analgésicos naturales, similares a la morfina.

Teoría de la Compuerta:

  • El tacto (frotar) puede bloquear la señal de dolor.
  • Las señales de tacto viajan más rápido y «cierran la puerta» al dolor en la médula espinal.

8. Escalas del dolor (evaluación clínica)

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Eje Hipotálamo-Hipófisis-Tiroides (HHT) y Eje Hipotálamo-Hipófisis-Suprarrenal (HHS)

1. Conceptos generales del sistema endocrino

  • Función: Regulación mediante hormonas para mantener la homeostasis.
  • Controla: Metabolismo, crecimiento, reproducción, equilibrio hidroelectrolítico, energía y respuesta al estrés.
  • Relación: Estrecha con el sistema nervioso.
  • Eje hormonal: Sistema de comunicación entre glándulas con retroalimentación hormonal.

2. Ejes hormonales principales

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3. Hipotálamo e Hipófisis (glándula pituitaria)

  • Centro de control principal del sistema endocrino.
  • Funciones: Regula secreción hormonal, temperatura, hambre, sed, sueño-vigilia y respuesta al estrés.

Hipófisis (silla turca)

  • Adenohipófisis (lóbulo anterior): Produce la mayoría de las hormonas.
  • Neurohipófisis (lóbulo posterior): Almacena y libera hormonas producidas en el hipotálamo.

Relación hipotálamo-hipófisis

  1. Hipotálamo detecta cambios.
  2. Libera hormonas estimuladoras o inhibidoras.
  3. Hipófisis libera hormonas que actúan sobre otras glándulas.
  4. Retroalimentación negativa.

4. Eje Hipotálamo-Hipófisis-Tiroides (HHT)

Glándula tiroides

  • Produce: T4 (tiroxina), T3 (triyodotironina), calcitonina.
  • Funciones: Metabolismo, frecuencia cardíaca, digestión, temperatura, desarrollo cerebral, piel, huesos y fertilidad.

Secuencia del eje HHT

  1. Hipotálamo → libera TRH
  2. Hipófisis anterior → libera TSH
  3. Tiroides → produce T3 y T4
  4. Efecto: Aumentan el metabolismo en tejidos.
  5. Retroalimentación negativa: T3 y T4 altas inhiben TRH y TSH.

Interpretación clínica de TSH

  • TSH alta → falta hormona tiroidea (hipotiroidismo).
  • TSH baja → exceso de hormona tiroidea (hipertiroidismo).

5. Eje Hipotálamo-Hipófisis-Suprarrenal (HHS)

Glándulas suprarrenales

  • Ubicación: encima de cada riñón.
  • Partes:
    • Corteza (externa): produce cortisol, aldosterona, andrógenos.
    • Médula (interna): produce adrenalina.

Hormonas clave

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Secuencia del eje HHS

  1. Hipotálamo → libera CRH
  2. Hipófisis anterior → libera ACTH
  3. Corteza suprarrenal → produce cortisol

Funciones del cortisol

  • Aumenta glucosa en sangre (energía rápida).
  • Eleva presión arterial (sensibilidad a catecolaminas, retención de agua/sodio).
  • Acción antiinflamatoria.
  • Regula metabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas.

6. Alteraciones clínicas

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Suprarrenales

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Eje Hipotálamo-Hipófisis-Gónadas (HPG), Eje Hipotálamo-Hipófisis-Riñón (ADH) y Termorregulación

1. Conceptos generales

  • Homeostasis: Equilibrio interno regulado por sistema nervioso + sistema endocrino.
  • Hipotálamo: Enlace entre ambos sistemas; controla la hipófisis.
  • Ejes hormonales: Hipotálamo → Hipófisis → Órgano blanco.
  • Retroalimentación negativa: Mecanismo clave en todos los ejes.

2. Hipotálamo

  • Localización: Diencéfalo, debajo del tálamo.
  • Produce hormonas liberadoras e inhibidoras.
  • Controla: hambre, sed, sueño, temperatura corporal, secreción hipofisaria.

3. Hipófisis (glándula pituitaria)

  • Localización: Base del cerebro, unida al hipotálamo por el tallo hipofisario.
  • Adenohipófisis (lóbulo anterior): produce hormonas.
  • Neurohipófisis (lóbulo posterior): almacena y libera hormonas (ADH, oxitocina).
  • «Glándula maestra» del sistema endocrino.

4. Eje Hipotálamo-Hipófisis-Gónadas (HPG)

Secuencia del eje HPG

  1. Hipotálamo → libera GnRH (hormona liberadora de gonadotropinas).
  2. Hipófisis anterior → libera LH y FSH.
  3. Gónadas (ovarios/testículos) → producen hormonas sexuales.

Hormonas sexuales

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Funciones reguladas

  • Desarrollo sexual
  • Pubertad
  • Fertilidad
  • Características sexuales secundarias

5. Eje Hipotálamo-Hipófisis-Riñón (Hormona Antidiurética – ADH)

Secuencia del eje ADH

  1. Hipotálamoproduce ADH (hormona antidiurética).
  2. Neurohipófisislibera ADH a la sangre.
  3. Riñónaumenta la reabsorción de agua.
  4. Efecto final: Disminuye la cantidad de orina (orina más concentrada).

Función principal

  • Mantener el equilibrio hídrico (homeostasis de líquidos).
Dato clave: La ADH también se llama vasopresina.

6. Termorregulación

Generalidades

  • Centro regulador: Hipotálamo.
  • Temperatura normal: ~ 37 °C.

Mecanismos frente al calor (↑ temperatura)

  • Sudoración (pérdida de calor por evaporación)
  • Vasodilatación cutánea (aumenta pérdida de calor)

Mecanismos frente al frío (↓ temperatura)

  • Escalofríos (generan calor por contracción muscular)
  • Vasoconstricción cutánea (conserva calor)

Objetivo

  • Mantener la temperatura corporal estable para funciones enzimáticas y metabólicas.

Sistema Inmunológico

1. Definición y función general

  • Sistema inmunológico: Red compleja de células, tejidos y órganos que actúa como defensa natural contra infecciones y enfermedades.
  • Inmunidad: Capacidad de reconocer, neutralizar y eliminar agentes extraños (bacterias, virus, hongos, toxinas).

2. Anatomía del sistema inmune

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3. Líneas de defensa

Primera línea (externa, barreras)

  • Piel (barrera física)
  • Mucosas (respiratoria, digestiva, urinaria)
  • Secreciones: lágrimas, saliva, sudor (contienen enzimas)
  • Microbiota normal: bacterias «buenas» que impiden crecimiento de patógenos

Segunda línea (interna, inespecífica / innata)

  • Fagocitosis: neutrófilos y macrófagos «se comen» patógenos
  • Células NK (Natural Killer): destruyen células infectadas o anormales
  • Inflamación: respuesta ante daño o infección
  • Fiebre: aumenta temperatura para dificultar supervivencia de microorganismos
  • Sistema del complemento: proteínas que destruyen bacterias
  • Interferones: protegen contra virus

Tercera línea (específica / adaptativa)

  • Linfocitos B: producen anticuerpos
  • Linfocitos T:
    • T colaboradores (helper): coordinan la respuesta
    • T citotóxicos: destruyen células infectadas
  • Anticuerpos (inmunoglobulinas): reconocen y neutralizan antígenos
  • Memoria inmunológica: respuesta más rápida en futuras infecciones

4. Inmunidad innata vs adaptativa

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5. Interacción entre inmunidad innata y adaptativa

  • No funcionan aisladas. La innata activa a la adaptativa.
  • Ejemplo clave: Macrófagos (innata) presentan antígenos a linfocitos T (adaptativa), que estimulan a linfocitos B para producir anticuerpos.
  • Ejemplo práctico: Vacuna → innata detecta → activa adaptativa → genera memoria.

6. Respuesta inflamatoria

Definición: Mecanismo de defensa ante daño, infección o sustancias extrañas.

Objetivos:

  • Eliminar agente dañino
  • Evitar propagación
  • Iniciar reparación del tejido

Signos cardinales de inflamación

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Tipos de inflamación

  • Aguda: Rápida, corta duración (ej. herida leve)
  • Crónica: Larga duración, puede dañar tejidos (ej. artritis)

Fases de la respuesta inflamatoria

  1. Reconocimiento del daño (macrófagos, mastocitos)
  2. Liberación de mediadores químicos (histamina, prostaglandinas, citocinas)
  3. Reclutamiento de células inmunes (neutrófilos → monocitos → macrófagos)
  4. Eliminación del agente (fagocitosis, enzimas, radicales libres)
  5. Resolución y reparación

Respuesta antiinflamatoria

  • Producción de citocinas antiinflamatorias (IL-10, TGF-beta)
  • Apoptosis de neutrófilos y limpieza por macrófagos
  • Linfocitos T reguladores (Treg)
  • Reparación del tejido

Tipos de antiinflamatorios (clínica)

  • No esteroides (AINEs): ibuprofeno, naproxeno, aspirina
  • Esteroideos (corticosteroides): prednisona (inflamaciones intensas)
  • Naturales: omega-3, cúrcuma, jengibre

8. Fallas del sistema inmunológico

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1. Funciones principales del sistema respiratorio

  • Captación de O₂ y eliminación de CO₂ (intercambio de gases)
  • Regulación del pH sanguíneo
  • Producción de energía (ATP)
  • Filtración, calentamiento y humidificación del aire
  • Producción de sonidos (voz)
  • Excreción de pequeñas cantidades de agua y calor
  • Contiene receptores para el olfato

2. División funcional del sistema respiratorio

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3. Filtración del aire

  • Primera barrera: Vello nasal (retiene partículas grandes: polen, insectos)
  • Mecanismo mucociliar:
    • Células caliciformes → secretan moco (atrapa partículas y patógenos)
    • Cilios → desplazan el moco hacia la garganta (se traga o expulsa)
  • El moco también humedece las vías respiratorias y ayuda a combatir microorganismos

4. Acondicionamiento del aire

Calentamiento

  • Ocurre en fosas nasales (cornetes y tabique)
  • El aire llega a los pulmones a 37 °C
  • Mecanismo: Convección y conducción (intercambio de calor con la mucosa)

Humidificación

  • Ocurre en fosas nasales y tráquea
  • El aire se satura hasta 44 mg/L de humedad absoluta
  • Durante la espiración, la mucosa recupera solo el 25% del calor y humedad

Sistemas de humidificación en ventilación mecánica

  • Pasivos: Simples, no filtran ni calientan
  • Activos: Usan resistencia eléctrica, servo-controlados

5. Árbol traqueobronquial

Estructura: Tráquea → Bronquios principales → Bronquios lobares → Bronquios segmentarios → Bronquiolos → Bronquiolos terminales

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Regulación del diámetro bronquiolar:

  • Sistema simpático (adrenalina): Dilatación (aumenta entrada de aire)
  • Sistema parasimpático / histamina: Contracción (asma)

6. Alvéolos (unidad funcional del pulmón)

  • Células alveolares tipo I: Numerosas, planas → intercambio gaseoso
  • Células alveolares tipo II: Escasas, redondeadas, con microvellosidades → producen surfactante
  • Red capilar rodea los alvéolos

Membrana respiratoria (4 capas):

  1. Pared alveolar (células tipo I y II + macrófagos)
  2. Membrana basal epitelial
  3. Membrana basal capilar
  4. Endotelio capilar
El intercambio de O₂ y CO₂ ocurre por difusión a través de la membrana respiratoria.

7. Pleura

  • Pleura parietal: Capa superficial, recubre pared torácica
  • Pleura visceral: Capa profunda, cubre directamente los pulmones
  • Cavidad pleural: Contiene líquido pleural (reduce fricción, permite adhesión)

8. Pared torácica y músculos respiratorios

Estructura ósea:

  • Esternón (manubrio, cuerpo, apéndice xifoides)
  • 12 pares de costillas: Verdaderas (1-7), falsas (8-10), flotantes (11-12)
  • Columna torácica (T1-T12)

Músculos respiratorios

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9. Mecanismo de la respiración

Inspiración (activa)

  1. Diafragma se contrae y desciende
  2. Intercostales externos elevan costillas
  3. Aumenta volumen torácico
  4. Disminuye presión intrapleural
  5. Entra aire

Espiración (pasiva en reposo, activa forzada)

  1. Diafragma se relaja y asciende
  2. Intercostales internos y abdominales (forzada) descienden costillas
  3. Disminuye volumen torácico
  4. Sale aire (CO₂)

Mecánica de la Ventilación

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2. Mecánica de la ventilación (Ley de Boyle)

  • Relación presión-volumen: A mayor volumen, menor presión (y viceversa).
  • Inspiración: Aumenta volumen torácico → disminuye presión intraalveolar → entra aire.
  • Espiración: Disminuye volumen torácico → aumenta presión intraalveolar → sale aire.

3. Inspiración y espiración

Inspiración (activa)

  • Músculos: Diafragma + intercostales externos
  • Volumen torácico: Aumenta
  • Presión intrapulmonar: Disminuye
  • Flujo de aire: Entra

Espiración pasiva (reposo)

  • Músculos: Se relajan
  • Volumen torácico: Disminuye
  • Presión intrapulmonar: Aumenta
  • Flujo de aire: Sale

Espiración activa (ejercicio/esfuerzo)

  • Músculos adicionales: Intercostales internos + abdominales
  • Resultado: Mayor disminución del volumen, mayor presión, aire sale con más fuerza.

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5. Espacio muerto anatómico

  • Definición: Volumen de aire que permanece en las vías de conducción sin participar en el intercambio gaseoso.
  • Valor típico: ~150 mL (30% del volumen corriente)
  • Regla aproximada: mL = peso ideal en libras (kg × 2.2)

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8. Espirómetro y espirograma

  • Espirómetro: Mide volúmenes de aire intercambiado y frecuencia respiratoria.
  • Espirograma: Registro gráfico.
    • Deflexión positiva: Inspiración
    • Deflexión negativa: Espiración
  • FEV₁.₀: Volumen espiratorio forzado en 1 segundo. Útil en diagnóstico de enfermedades obstructivas (asma, EPOC).

9. Factores que modifican volúmenes pulmonares

  • Mayores en: Hombres, personas altas, adultos jóvenes
  • Menores en: Mujeres, baja estatura, adultos mayores

Fisiología Cardiovascular

1. Funciones generales del sistema cardiovascular

  • Corazón: Bomba que impulsa la sangre.
  • Vasos sanguíneos: Transporte, regulación del flujo, intercambio de nutrientes y desechos.
  • Homeostasis: Aporta O₂ y nutrientes a los tejidos, retira CO₂ y desechos.

2. Estructura del corazón

  • 4 cámaras:
    • Aurículas (superiores): derecha e izquierda.
    • Ventrículos (inferiores): derecho e izquierdo.
  • Flujo sanguíneo:
    1. Aurícula derecha → recibe sangre con CO₂ (desde el cuerpo).
    2. Ventrículo derecho → envía sangre a los pulmones (oxigenación).
    3. Aurícula izquierda → recibe sangre oxigenada desde los pulmones.
    4. Ventrículo izquierdo → bombea sangre oxigenada a todo el cuerpo.

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4. Válvulas cardíacas

  • Auriculoventriculares (AV): Separan aurículas de ventrículos.
  • Semilunares: En salida de ventrículos (arterias pulmonar y aorta).
  • Función: Permitir flujo sanguíneo en un solo sentido.

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