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