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Adrián Ocampo Garcés PDFB, ICBM, Facultad de Medicina, U. de Chile
Homeostasis y Sistemas Regulatorios
CONTENIDOS
1. CONCEPTOS GENERALES DE HOMEOSTASIS2. SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO3. HIPOTÁLAMO
Claude BernardClaude Bernard
Sistemas abiertos, Información y EquilibrioSistemas abiertos, Información y Equilibrio
…lejos de ser indiferentes al mundo exterior, los animales …lejos de ser indiferentes al mundo exterior, los animales superiores mantienen una precisa e informada relación con superiores mantienen una precisa e informada relación con este, de tal este, de tal fomafoma que el equilibrio ocurre por una que el equilibrio ocurre por una contínuacontínuay y delicada compensación, establecida por el más sensible de delicada compensación, establecida por el más sensible de los balances…los balances…
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Walter B. Walter B. CannonCannon (1871(1871--1945)1945)
“Las reacciones fisiológicas coordinadas “Las reacciones fisiológicas coordinadas que mantienen la mayoría de los estados que mantienen la mayoría de los estados estacionarios en el organismo son tan estacionarios en el organismo son tan complejas, y tan peculiares al organismo complejas, y tan peculiares al organismo vivo, que sugieren el empleo de una vivo, que sugieren el empleo de una designación específica para estos estados: designación específica para estos estados:
homeostasishomeostasis””
Cibernética (Κυβερνήτης, kubernites= gobierno)
“arte del timonel”
Estudio de las relaciones dinámicas entre los componentes de un sistema y los mecanismos de
control.
Norbert Wiener (1894-1964)
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COMPARADOR:
Nivel de Referencia
SENSOR:
Muestreo
CONTROLADOR :
Efector
FEEDBACK
+/-
Lim
ite d
el s
iste
ma
AJUSTE
ENTRADA SALIDA
SEÑAL DE ERROR
COMPARADOR:
Nivel de Referencia
SENSOR:
Muestreo
CONTROLADOR :
Efector
Variable
FEEDBACK
+/-
Lim
ite d
el s
iste
ma
Lim
ite d
el s
iste
ma
SEÑAL DE ERROR
VARIABLE CONTROLADA
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Control homeostático: Sensor (variable controlada)vías aferentes Centro integrador (compara con norma) Señal de error (vías eferentes)Efector (variable manipulada) SNC puede alterar norma).
SISTEMAS DE REGULACION O CONTROL HOMEOSTATICOS
1. MUESTREO DE VARIABLE CONTROLADA
2. RETROALIMENTACION A CENTRO INTEGRADOR
3. COMPARACIÓN A UNA NORMA La norma o "set-point" es ajustable
4. SEÑAL DE ERROR
5. EFECTOR (VARIABLE MANIPULADA)
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SISTEMAS INTEGRADORES DE RESPUESTAS HOMEOSTATICAS
-HIPOTÁLAMO
-SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO
-SISTEMAS DE MODULACION DIFUSA
(a) Sistemas punto-a-punto, la activación debe ser muy restringida tanto en el tiempo como en el espacio.
Otros tres sistemas tienen influencias generalizadas en distribución y prolongadas en el tiempo:
(b) hipotálamo secretor libera hormonas directamente al torrente sanguíneo
(c) SNA, neuronas interconectadas que afectan concertadamente tejidos en todo el organismo
(d) sistemas modulatorios difusos de amplio alcance por gran dvergencia de proyecciones axonales.
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SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO
SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO
Accionar múltiple, generalizado, relativamente lento, prolongado
-RESPONSABLE DE RESPUESTAS REFLEJAS AUTONOMICAS
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.SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO
SNA centralInsula (cortezas del dolor y visceral)
Estructuras generadoras de respuestas autonómicasHipotálamo (N. Paraventricular)Sust. Gris PeriacueductalBulbo Ventro Lateral
SNA periféricoSistema Parasimpático (Cráneo-sacro)
Sistema simpático (Tóraco-lumbar)
Sistema Nervioso EntéricoPlexo de Auerbach (mientérico)Plexo de Meissner (submucoso)
SIMPÁTICO PARASIMPÁTICO (TORACO-LUMBAR) (CRÁNEO-SACRO)
SISTEMA VISCEROMOTOR DE 2 NEURONAS
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VIAS EFERENTES DEL SNA DE DOS NEURONAS
NEURONA PREGANGLIONARSOMA en Sist Nervioso CentralMIELINICAS DELGADASO AMIELINICAS
NEURONA POST-GANGLIONAR SOMA en GANGLIO AUTONÓMICO INERVA ORGANO EFECTORAMIELÍNICAS
LA MAYOR PARTE DE LAS VISCERAS RECIBEN DOBLE INERVACION: Simpática y Parasimpática
Bear, “Exploring the Brain” (Iª Ed.)
Comparación entre sistema somatomotor y visceromotor
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Parasimpático:
preganglionar larga
postganglionar corta
Simpático:
preganglionar corta
postganglionar larga
1. EFECTORES DEL SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO
-MUSCULO LISO-GLÁNDULAS EXOCRINAS
-SISTEMA EXCITO-CONDUCTOR CARDÍACO-GLANDULA ENDOCRINA (MEDULA SUPRARRENAL)-MUSCULO PILOERECTOR
(EN CONTRAPOSICION A RESPUESTAS REFLEJAS SOMATICAS: EL EFECTOR SON LOS MUSCULOS ESQUELETICOS)
Matthews G. , “Neurobiology” (Ia. Ed)
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SISTEMA SIMPÁTICO
PREGANGLIONAR EN
COLUMNA INTERMEDIO-LATERAL T1 A L2
POSGANGLIONAR EN
1. CADENA PARAVERTEBRAL (base cráneo-coccis)
2. G. PREVERTEBRALES (celiaco, mesentéricos sup e inf, renal, testiculo/ovarico)
3. MEDULA SUPRARRENAL (ganglio modificado)
Matthews G. , “Neurobiology” (Ia. Ed)
EFERENCIAS SISTEMA PARASIMPATICO
PREGANGLIONAR POSTGANGLIONAR
N. Edinger-Westphal (III par) G. Ciliar
N. Salivatorio sup. y lacrimal(VII par) G. EsfenopalatinoG. ótico (Parótida)
N. salivatorio inf (IX par) G. submandibular
N. dorsal del vago y ambiguo (X) tórax abdomen
S2-S4 (col. IML) Cavidad Pelvianacolon distal, urogenital
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NEUROTRANSMISORES DEL SNA
SIMPATICO
PARASIMPATICO
Matthews G. , “Neurobiology” (Ia. Ed)
Navarro, 2002
Receptores Ionotrópicos en Neurona Postganglionar
Receptores Metabotrópicos en efectores
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El SNA ES EFECTOR DEL hipotálamo en 5 grandes funciones regulatorias:
1. Presión arterial y composición hidroelectrolítica2. Temperatura corporal 3. Balance energético (alimentación, digestión)4. Reproducción (apareamiento)5. Estrés agudo (fight or flight)
Otras funciones:1. Control diámetro y secreción de vías respiratorias2. Tránsito y secreción tracto digestivo3. Motilidad vía urogenital4. Control regional de flujo en vasos sanguíneos
Simpático: CATABOLICO
Responde a crisis. Moviliza al organismo para una emergencia de corto plazo.
Parasimpático: ANABOLICO
Digestión, crecimiento, respuesta inmune, almacenamiento energético.
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RELACION FUNCIONAL ENTRE
PARASIMPATICO Y SIMPATICO
1. “ANTAGONISTA”: PUPILA, CORAZÓN
2. COMPLEMENTARIO: SISTEMA UROGENITAL
3. “AGONISTA”: SALIVACION
PS: SALIVA ACUOSA
SS: SALIVA MUCOSA
CONTROL AUTONOMICO DE FUNCIÓN CARDÍACA
Ante alza de presión
1. Se estimulan barorreceptores carotídeos
2. Integración en Bulbo Raquídeo y Médula espinal Torácica
3. Se activa via parasimpática vagal-> acetilcolina baja frecuencia cardíaca
4. Se inhibe vía simpática disminuyendo contractilidad y frecuencia cardíaca
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ACTIVACIÓN MASIVA DEL SISTEMA SIMPÁTICO
Midriasis
“Boca seca”
Taquicardia, inotropismo
Broncodilatación
Vasodilatación: cardio-pulmonarmusculos esqueléticos
Vasoconstricción: en piel, GI y venas
Hiperglicemia (origen hepático)
Piloerección
Sudoración profusa (previene hipertermia)
Respuesta de defensa o de stress agudo (fight or flight)
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Control neural de la respuesta de estrés: HIPOTALAMO
Hipotálamo dorsomedial
Hipotálamo paraventricular
Lóbulo de la Insula: integración de señales viscerosensoriales y termalgésicas
HIPOTÁLAMOH. Rostral: ParasimpáticoH. Caudal: Simpático
fFormación reticular Tronco encefálico
SalidaParasimpática
SalidaParasimpática
Craneana
SalidaSimpática
ColumnaInte rmediolate ral
Sacra (S2-S4)
ColumnaIntermediolateral
Toracolumbar (T1-L2)
Tracto Retículospinal
HipocampoCorteza OlfatoriaCorteza prefrontal
N. TractoSolitario
AferenciasViscerosensoriales(Polimodales : mecano,
quimio, noci, termo)
Centros respiratorios alimentarios cardiovasculares
Núcleos Viscero Motores(Pares III, VII, IX, X)
INSULA
HIPOTÁLAMOH. Rostral: ParasimpáticoH. Caudal: Simpático
fFormación reticular Tronco encefálico
SalidaParasimpática
SalidaParasimpática
Craneana
SalidaSimpática
ColumnaInte rmediolate ral
Sacra (S2-S4)
ColumnaIntermediolateral
Toracolumbar (T1-L2)
Tracto Retículospinal
HipocampoCorteza OlfatoriaCorteza prefrontal
N. TractoSolitario
AferenciasViscerosensoriales(Polimodales : mecano,
quimio, noci, termo)
Centros respiratorios alimentarios cardiovasculares
Núcleos Viscero Motores(Pares III, VII, IX, X)
INSULA
Control hipotalámico del S. N. Autónomo
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PESA 4 GRAMOS (0.3% DEL ENCEFALO)
HIPOTALAMO
HIPOTALAMOINTEGRADOR DE PROCESOS HOMEOSTATICOS
Y CONDUCTAS CRÍTICAS PARA SUPERVIVENCIA
BALANCE HÍDRICOBALANCE ENERGÉTICO
ALIMENTACIONCICLO SUEÑO-VIGILIATERMOSTASIS
REPRODUCCIÓNRESPUESTA DE STRESS AGUDO ("fight or flight ")RITMOS BIOLÓGICOS
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HIPOTALAMO: DIENCEFALO
PAREDES DEL III VENTRICULO
4 REGIONES EN SENTIDO A-P
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3 REGIONES EN PLANO CORONAL
PERIVENTRICULAR
MEDIAL
LATERAL
1. Vías viscerosensoriales 2. Formación reticular
ENTRADAS AL HIPOTALAMO: 2 NEURALES
3. Retina
4. Sistema Límbico:
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NEUROHUMORALESRegulación del eje hipotálamo-hipófisisApetito (Neuropéptidos: leptina y ghrelina)
NEURALES
1. Núcleo tracto solitario: vias gustatorias y aferencias viscerales de tórax, abdomen y pelvis (útero: reflejo cervico-uterino
2. Formación reticular(dolor, temperatura, somatosensorial: reflejo de lactancia)
3. Retina ( ciclo luz-oscuridad)
4. Sistema límbico: amígdala, hipocampo, corteza olfatoria
ENTRADAS AL HIPOTALAMO:
SALIDAS DEL HIPOTALAMO: 2. NEURALES
2. Formación reticular
Sistema Nervioso Autónomo (simpático y parasimpático)
1. Sistema Límbico: amígdala 2. Tálamo
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Hipotálamo Neuroendocrino
N. MagnocelularesN. Parvocelulares
Adenohipófisis (H. Anterior)
Vasos Porta
Axones cortos
CIRCULACION SISTEMICA
Neurohipófisis (H. Posterior)
Neurosecreción
Neurosecreción
ORGANIZACIÓN DEL EJE HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS
MAGNOCELULARES N. Paraventric. y Supraóptico
Proyectan a Neurohipófisis:liberan neuropéptidos al torrente sanguíneo que operan como hormonas (Vasopresina y Oxitocina)
PARVOCELULARES Proyectan a sistemas porta liberan neuropéptidos que controlan operación de la Adenohipófisis
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SALIDAS DEL HIPOTALAMO
1. NEUROHUMORALES
EJE HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS
2. NEURALES
Reticular�Tronco encefálico� Sist. Nerv. Autónomo
Amígdala (Sistema limbico): emociones
Tálamo: alerta
Sistema Ascendente Activante: Ciclo Sueño-VigiliaAdrenérgico, Serotononérgico, Colinérgico
PROCESOS REGULADOS POR HIPOTÁLAMO
1. BALANCE HIDRICO� SED Y RETENCIÓN DE AGUA
2. BALANCE ENERGETICO� APETITO Y CONSUMO ENERGÉTICO
TERMOSTASIS
CICLO SUEÑO VIGILIA
3. REPRODUCCIÓN� HORMONAS SEXUALES y REPRODUCTIVAS
4. RITMOS BIOLÓGICOS
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Durante el Parto: Cabeza Comprime Cérvix
Aferentes Viscerales Sacras
Núcleo Tracto Solitario
Neurohipófisis: Liberación de
Oxitocina
Hipotálamo: Núcleo Supraóptico
Estimula contractilidad Uterina
Oxitocina
Aferentes Viscerales
Hipotálamo
Oxitocina Feedback Positivo
REFLEJO DE EXPULSIÓN FETAL
+
+
+
+
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Vía aferente proyecta a
Neuronas Magnocelulares del Hipotálamo:
Secreción de oxitocina
Mecanismo Efector
SENSORES:TERMOCEPTORES
CENTRALESPERIFÉRICOS
CENTRO INTEGRADOR
NUCLEO MEDIAL PREOPTICO DEL HIPOTALAMO
EFECTORES S. N. A. HIPÓFISIS
Mecansimos de la termostasia
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Control hipotalámico de la TermostasisPROCESOS FISICO
Vaporización:disipación del calor mediante vaporización del sudor (calor de vaporización)�Coduccción: transferencia de calor por contacto físico sin movimiento de masaConvección:transferencia de calor por contacto físico con movimiento de masaRadiación: transferencia de calor mediante ondas Electromagnéticas (infrarrojo) hacia o desde el entorno¡Ojo (emisividad ideal=1, la piel es 0.98)!
CORE
Producción de calor
VaporizaciónConducción
Convección Radiación
CORTEZA
Core: SNC +vísceras toraco-abdominales
Corteza:Piel + extremidades
TermorregulaciónVARIABLE MANIPULADA: PRODUCC. O DISIPACION DE CALORVARIABLE CONTROLADA: TEMPERTURA CORPORAL
Control hipotalámico de la TermostasisPROCESOS FISOLÓGICOS
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Proceso Físico Proceso Fisiológico Mecanismo C alor / Frio
Vaporización Sudoración Simpático colinérgico + / -
Radiación Redistribución de flujo Simpático: Vasoconst piel - / +sanguíneo Vasodilat piel + / -
Conducción Respuesta conductual Conducta Motivada + / +Convección
Producción Tiritar Activ Muscular esquelética - / +Calor Grasa parda Simpático adrenérgico beta3
Tiroxina Hipot/hipof/tiroid
Carga térmica corporal
Producción de calor
Vaporización Conducción
Convección Radiación
Carga térmica corporal
Producción de calor
Producción de calor
Vaporización Conducción
Convección Radiación
Individuo en camara seca 11ºC (2 HORAS)�
Tcore Tskin
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Individuo en camara seca 11ºC (2 HORAS)�
Tcore Tskin
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2 Tipos de procesos homeostáticos
HOMEOSTASISRETRÓGRADA
HOMEOSTASISANTICIPATORIA
SISTEMA DE CONTROL
SISTEMA DE CONTROL
TermostasisPresión arterial
Fight or flight
INPUT OUTPUT
INPUT
OUTPUT