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¿Cuál es la circulación que permite la absorción de nutrientes y la excreción de desechos metabólicos en los seres humanos?

¿Cuál es la circulación que permite la absorción de nutrientes y la excreción de desechos metabólicos en los seres humanos?


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Las venas pulmonares transportan sangre oxigenada de los pulmones al corazón, mientras que las arterias pulmonares transportan sangre desoxigenada / rica en CO2 del corazón a los pulmones. Por otro lado, las arterias sistémicas transportan sangre rica en oxígeno desde el corazón a otras partes del cuerpo y, de la misma manera, las venas sistémicas transportan sangre rica en CO2 desde todas las partes del cuerpo de regreso al corazón y los pulmones. Esto tiene sentido para mí, ya que el oxígeno y el CO2 se utilizan y generan en procesos metabólicos, respectivamente, y necesitan ser transportados hacia y desde los pulmones / tejidos sistémicos de forma continua.

Sin embargo, lo que no entiendo del todo es qué vasos sanguíneos transportan los nutrientes absorbidos del intestino a otras partes del cuerpo. Además, ¿qué vasos sanguíneos transportan otros desechos metabólicos de las células periféricas al riñón para su excreción?

Cualquier referencia / vínculo al funcionamiento básico de la circulación sanguínea sería útil.


¿Cuál es la circulación que permite la absorción de nutrientes y la excreción de desechos metabólicos en los seres humanos? - biología

¿Cuál es el propósito de las válvulas en el corazón humano?

Para prevenir el reflujo de sangre

¿Cuáles son los dos gases involucrados en el intercambio de gases y en qué dirección van?

¿Cuál es la unidad funcional de los Kindeys?

¿Qué proporciona un sitio para el intercambio de materiales (difusión)?

¿Qué permite la digestión química?

¿Cómo se puede reducir el riesgo de hipertensión arterial?

Haga ejercicio, coma menos grasas saturadas

Esta estructura contiene una membrana que filtra, humedece y calienta el aire.

Esta estructura es responsable de filtrar la urea fuera del torrente sanguíneo:

¿Por qué las células humanas requieren un suministro de glucosa?

realizar la respiración celular para producir energía (ATP)

Cuáles son los pasos de la nutrición (en orden)

¿Por qué los ventrículos [del corazón] tienen paredes musculares? (donde bombean sangre)

Bombea sangre a los pulmones y amplifica el cuerpo

¿Qué podría pasar si la comida se atasca en la tráquea?

Te ahogarás porque la comida interferirá con el paso del aire.

Aparte de orinar, ¿cuál es otra forma de excreción en los seres humanos?

¿La interacción de cuáles dos sistemas proporciona las moléculas necesarias para el proceso de respiración celular?

digestivo y respiratorio

¿Cuál es la función principal del intestino grueso?

La reabsorción de agua.

¿Qué lado del corazón transporta sangre desoxigenada?

Después de inhalar, por la boca o la nariz, ¿cuál es el flujo de aire en el sistema respiratorio humano? (estructuras de nombres)

boca / nariz tráquea bronquios bronquiolos alvéolos

¿Cuál es la secuencia que representa la vía correcta para la eliminación de orina del cuerpo humano?

riñón → uréter → vejiga urinaria → uretra

¿Qué dos sistemas corporales trabajan juntos para recolectar los desechos y el exceso de agua del torrente sanguíneo?


Fundamentos

Hay dos tipos de hierro dietético absorbible: hierro hemo y no hemo.

A pesar de su relativa abundancia en el medio ambiente y las necesidades diarias relativamente bajas de hierro (10 mg ingeridos / 1 mg absorbido) de los seres humanos, el hierro es a menudo un nutriente que limita el crecimiento en la dieta humana. La baja ingesta de hierro representa la mayor parte de la anemia en los países desarrollados y es responsable de casi la mitad de las anemias en los países no industrializados. Una de las razones de la falta de absorción adecuada de hierro es que al exponerse al oxígeno, el hierro forma óxidos altamente insolubles, que no están disponibles para su absorción en el tracto gastrointestinal humano. Los enterocitos humanos contienen enzimas apicales unidas a la membrana cuya actividad puede regularse y que funcionan para reducir los iones férricos (Fe3 +) insolubles a iones ferrosos (Fe2 +) absorbibles. & # X000a0

Aunque la deficiencia de hierro es un problema relativamente común, no es el único extremo del espectro del equilibrio del hierro que debe evitarse. La sobrecarga de hierro puede ser particularmente dañina para el corazón, el hígado y los órganos endocrinos. El exceso de hierro ferroso forma radicales hidroxilo libres a través de la reacción de Fenton que causan daño a los tejidos a través de reacciones oxidativas con lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Por lo tanto, la absorción de hierro en la dieta y los factores que afectan la biodisponibilidad en el cuerpo están estrictamente regulados cuando sea posible.


¿Cuál es la circulación que permite la absorción de nutrientes y la excreción de desechos metabólicos en los seres humanos? - biología

Audesirk / Audesirk: Life on Earth Capítulo 21: Nutrición, digestión y excreción

¿Qué nutrientes necesitan los animales?

R. Los nutrientes animales se dividen en cinco clases principales: carbohidratos, lípidos, proteínas, minerales y vitaminas.

1. Estos nutrientes proporcionan al cuerpo sus necesidades básicas: a. energía para alimentar el metabolismo celular y las actividades

B. Los componentes químicos, como los aminoácidos, para construir moléculas complejas únicas para cada organismo.

C. minerales y vitaminas que participan en una variedad de reacciones metabólicas.

1. Los carbohidratos complejos son la principal fuente de energía que ingresa al cuerpo. Los animales, incluidos los humanos, almacenan un carbohidrato llamado glucógeno (una cadena altamente ramificada de moléculas de glucosa) en el hígado y los músculos. Posteriormente, esta se degrada a glucosa, la principal fuente de energía disponible para las células individuales.

2. Los azúcares simples no tienen fibra ni vitaminas y minerales.

1. Los fosfolípidos y el colesterol son componentes importantes de las membranas. Las grasas son reservas de energía y proporcionan aislamiento y amortiguación.

2. Las grasas constituyen el 40 por ciento de la dieta estadounidense, deberían ser menos del 30 por ciento.

3. El cuerpo necesita muy poca grasa poliinsaturada para suministrar los ácidos grasos esenciales, los que no produce el propio cuerpo. Los seres humanos somos incapaces de sintetizar el ácido linoleico, que es necesario para la síntesis de ciertos fosfolípidos, por lo que necesitamos obtener este ácido graso esencial.

4. El colesterol se usa en la síntesis de ácidos biliares y hormonas sexuales, pero en exceso causa daño al sistema circulatorio.

1. La descomposición de las proteínas produce urea, un producto de desecho, que los riñones filtran de la sangre. Las dietas especializadas en las que la proteína es la principal fuente de energía ejercen un estrés adicional sobre los riñones. El papel principal de la proteína dietética es una fuente de aminoácidos para producir nuevas moléculas.

2. De los veinte aminoácidos diferentes de las proteínas, nueve son esenciales. Es decir, debe ser aportado por la dieta en alimentos como carne, leche, huevos, maíz, frijoles y soja. Debido a que muchas proteínas vegetales son deficientes en algunos de los aminoácidos esenciales, las personas con una dieta vegetariana deben incluir una variedad de plantas cuyas proteínas juntas no proporcionarán nada, o correrán el riesgo de deficiencia de proteínas.

1. Los animales necesitan una amplia variedad de minerales, que son pequeñas moléculas y elementos inorgánicos.

2. Los minerales deben obtenerse a través de la dieta, ya sea de los alimentos o disueltos en el agua.

3. Los minerales necesarios incluyen:

una. Ca, Mg, P (huesos y dientes)

B. Na, K (contracción muscular y conducción de impulsos nerviosos)

C. Fe (producción de hemoglobina)

D. Yo (encontrado en hormonas producidas por la glándula tiroides)

mi. También se requieren trazas de zinc, cobre y selenio.

1. Los seres humanos necesitan pequeñas cantidades de al menos trece moléculas orgánicas llamadas vitaminas para ayudar en el metabolismo celular.

2. El cuerpo no puede sintetizar las vitaminas (en cantidades adecuadas) y deben obtenerse de los alimentos.

3. Las vitaminas humanas se agrupan en dos categorías: solubles en agua y solubles en grasa.

4. Las vitaminas solubles en agua incluyen la vitamina C y once compuestos diferentes que forman el complejo de vitamina B, que se disuelven en la sangre y son excretados por los riñones. Estas vitaminas generalmente trabajan en conjunto con enzimas para promover reacciones químicas que suministran energía o sintetizan materiales.

5. Las vitaminas liposolubles A, D, E y K pueden almacenarse en la grasa corporal y pueden acumularse en el cuerpo con el tiempo. En particular, la vitamina K ayuda a regular la coagulación de la sangre y la vitamina A se utiliza para producir pigmento visual para el ojo. Las vitaminas liposolubles pueden ser tóxicas si se consumen en dosis excesivamente altas.

R. Los primeros humanos comían frutas y verduras. Los humanos de hoy comen alimentos cargados de grasas, azúcar y sal.

B. Las proporciones recomendadas en la dieta humana son:

1. Carbohidratos complejos: 58-60%

2. Proteínas: 12-15%

3. Grasas y otros lípidos: 20-25%

C. Una dieta equilibrada normalmente cumplirá con todos los requisitos para estas sustancias. La ingesta excesiva es al menos un derroche y, en el peor de los casos, dañina.

R. La energía de los nutrientes se mide en calorías. Una caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius. El contenido calórico de los alimentos se mide en unidades de calorías (1000 calorías).

B. Para mantener un peso aceptable, la ingesta calórica debe equilibrar la producción de energía. El cuerpo humano en reposo quema 1550 calorías por día. El ejercicio aumenta significativamente las necesidades calóricas.

C. Los requerimientos calóricos pueden estimarse multiplicando su peso deseado por 10 (persona inactiva), 15 (moderadamente activa) o 20 (muy activa) y luego restando de 0 a 400 dependiendo de la edad.

Edad 25-34 reste cero.

Edad 35-44 restar 100

Edad 45-54 reste 200.

Edad 55-64 reste 300.

Más de 65 restan 400.

D. La obesidad es un exceso de grasa en el tejido adiposo del cuerpo, por definición, ese término se aplica a personas que pesan un 25 por ciento más de lo ideal.

Nutrición y metabolismo orgánico

R. Las moléculas de nutrientes se mezclan y reorganizan una vez que se han absorbido.

B. Poco después de una comida, aumenta el nivel de carbohidratos, algunos se convierten en grasa para su almacenamiento y otros se convierten en glucógeno en el hígado y el tejido muscular.

C. Entre las comidas, los niveles de glucosa se mantienen mediante la descomposición de las reservas de glucógeno en el hígado y los aminoácidos se convierten en glucosa, los ácidos grasos de las grasas pueden ser utilizados directamente por las células para obtener energía.

D. El hígado es un órgano valioso para la conversión de nutrientes y la desintoxicación de sustancias químicas.

1. El sistema digestivo es un espacio o tubo interno con regiones especializadas para el transporte, procesamiento y almacenamiento de alimentos. una. Un sistema digestivo incompleto tiene una abertura.

B. Un sistema digestivo completo es un tubo con dos aberturas que permite que los alimentos se muevan en una dirección a través de la luz.

2. El sistema digestivo realiza estas cinco funciones:

una. Ingestión: la comida debe llevarse al órgano digestivo.

B. Avería mecánica: la comida debe descomponerse físicamente en pedazos, mezclarse y transportarse.

C. Descomposición química: las partículas de los alimentos deben exponerse a enzimas y hormonas que hacen que las moléculas grandes se descompongan en moléculas más pequeñas capaces de atravesar el revestimiento intestinal.

D. Absorción: las pequeñas moléculas deben ser transportadas fuera del órgano digestivo hacia la sangre y la linfa.

mi. La eliminación es la expulsión de residuos no digeridos y no absorbidos al final del intestino.

1. Digestión intracelular: una vez engullido por una célula, el alimento queda encerrado en una vacuola de alimento. La vacuola del alimento se fusiona más tarde con los lisosomas y el alimento se descompone dentro de la vacuola en moléculas más pequeñas que pueden ser absorbidas por el citoplasma celular.

2. Digestión extracelular:

una. La cavidad gastrovascular que se encuentra en los cnidarios, como la anémona de mar, la hidra y las medusas, es una forma de digestión extracelular. Los alimentos capturados por tentáculos punzantes se llevan a la cavidad gastrovascular, donde las enzimas los descomponen. Las células que recubren la cavidad absorben nutrientes y engullen pequeñas partículas de alimentos donde se produce una mayor digestión mediante la digestión intracelular. Los restos no digeridos finalmente son expulsados ​​por la misma abertura por la que entraron.

B. Digestión en un tubo: los humanos y otros vertebrados tienen tractos digestivos tubulares con varios compartimentos en los que los alimentos se descomponen primero físicamente y luego químicamente antes de ser absorbidos por células individuales. Los animales con tractos digestivos tubulares utilizan la digestión extracelular para descomponer sus alimentos.

3. La especialización regional se correlaciona con la conducta alimentaria.

una. Los rumiantes (por ejemplo, las vacas) pueden comer pasto continuamente y tener múltiples estómagos para digerir la celulosa.

B. Los estómagos de los rumiantes tienen cuatro cámaras. La primera cámara, el rumen, se ha convertido en una tina de fermentación masiva que incluye muchas especies de bacterias y ciliados que prosperan en una relación mutuamente beneficiosa con el rumiante. Estos microorganismos producen celulasa, la enzima que descompone la celulosa en los azúcares que la componen.

C. Los animales con hábitos de alimentación discontinuos pueden tener órganos de almacenamiento. es decir, ardillas

El sistema digestivo humano (cuadro 29-6)

Capítulo 21 Sección 3 / Manual de laboratorio Capítulo 17.1

R. El sistema digestivo humano tiene más de 20 pies de largo.

1. Las regiones especializadas incluyen la boca, la faringe, el esófago, el estómago, el intestino delgado, el colon, el recto y el ano.

2. Las glándulas accesorias incluyen las glándulas salivales, el hígado (con la vesícula biliar) y el páncreas.

El sistema urinario y la homeostasis

A. El sistema urinario mantiene el volumen y la composición del líquido extracelular, que consiste en líquido intersticial que rodea las células vivas y la sangre en los vasos, dentro de los límites tolerables.

B. El sistema urinario de los mamíferos ayuda a mantener la homeostasis de varias formas:

1. Regula los niveles en sangre de iones como sodio, potasio, cloruro y calcio.

2. Regula el contenido de agua de la sangre.

3. Mantiene el pH adecuado de la sangre.

4. Retención de nutrientes importantes como glucosa y aminoácidos en la sangre.

5. Secreta hormonas como la eritropoyetina que estimula la producción de glóbulos rojos.

6. Elimina productos de desecho celular como la urea.

1. El agua se obtiene mediante dos procesos: a. La absorción de agua de líquidos y alimentos sólidos se produce en el tracto gastrointestinal.

B. El metabolismo de los nutrientes produce agua como subproducto.

2. El agua se pierde por al menos cuatro procesos:

una. La excreción de agua se realiza por excreción urinaria.

B. La evaporación se produce en las superficies respiratorias y a través de la piel.

C. Se produce sudoración en la superficie de la piel.

D. La eliminación de agua en las heces es algo normal.

D. Pérdidas y ganancias de solutos

1. Los solutos se agregan al ambiente interno mediante cuatro procesos: a. Los nutrientes, iones minerales, fármacos y aditivos alimentarios son absorbidos por el tracto gastrointestinal.

B. La secreción de las glándulas endocrinas agrega hormonas.

C. La respiración pone oxígeno en la sangre.

D. Las reacciones del metabolismo aportan productos de desecho.

2. Los iones minerales y los desechos metabólicos se pierden de estas tres formas:

una. La excreción urinaria elimina amoniaco (formado a partir de aminoácidos), urea (formada en el hígado al unir dos amoniaco) y ácido úrico (a partir de ácidos nucleicos).

B. La respiración elimina el dióxido de carbono, el desecho metabólico más abundante.

C. La sudoración provoca la pérdida de iones minerales.

Sistema urinario de mamíferos

1. Los riñones (2) filtran una variedad de sustancias de la sangre.

una. La mayor parte del filtrado se devuelve a la sangre, aproximadamente el 1 por ciento termina como orina.

B. Los riñones regulan el volumen y las concentraciones de solutos del líquido extracelular.

2. La orina fluye desde cada riñón a través de un uréter hasta la vejiga urinaria (para almacenamiento) y luego sale del cuerpo a través de la uretra.

3. La micción es una respuesta refleja, pero puede controlarse mediante acciones nerviosas y musculares.

Estructura y función del riñón

A. Cada riñón es una estructura en forma de frijol del tamaño de un puño.

1. Una capa dura de tejido conectivo, la cápsula renal, cubre cada riñón.

2. En el interior hay una región de la corteza externa que recubre una región de la médula.

3. Las nefronas que constan de capilares y túbulos sanguíneos filtran el agua y los solutos de la sangre y devuelven gran parte de ella.

B. Unidades funcionales del riñón Las nefronas

1. La filtración ocurre en el glomérulo, una bola de capilares ubicada en la cápsula de Bowman.

2. La cápsula de Bowman recoge el filtrado y lo dirige a través de los túbulos de nefrona continuos: proximal - & gt asa del conducto de Henle - & gt distal - & gt colector.

3. Los capilares salen del glomérulo, convergen y luego se ramifican nuevamente en los capilares peritubulares alrededor de los túbulos nefronarios, donde participan en la recuperación de agua y solutos esenciales.

Procesos de formación de orina, una descripción general

1. En la filtración, las fuerzas de la presión arterial se filtran fuera de los capilares glomerulares hacia la cápsula de Bowman y luego hacia el túbulo proximal.

una. Las células sanguíneas, las proteínas y otros solutos grandes no pueden atravesar la pared capilar hacia la cápsula.

B. Se expulsa el agua, la glucosa, el sodio y la urea.

2. La reabsorción tiene lugar en las partes tubulares de la nefrona, donde el agua y los solutos se mueven a través de la pared tubular, fuera de la nefrona y hacia los capilares circundantes.

3. La secreción mueve sustancias desde los capilares hacia las paredes de la nefrona.

una. Los capilares que rodean las nefronas secretan cantidades excesivas de iones de hidrógeno e iones de potasio hacia los túbulos de la nefrona.

B. Este proceso también libera al cuerpo de drogas, ácido úrico, productos de degradación de la hemoglobina y otros desechos.

4. La orina puede concentrarse porque hay un gradiente de concentración osmótica de sales y urea en el líquido intersticial que rodea el asa de Henle.

A. Factores que influyen en la filtración

1. Los riñones pueden procesar aproximadamente 125 ml (aproximadamente 4 oz) de sangre por minuto debido a dos factores: a. Los capilares glomerulares son muy permeables al agua y a los pequeños solutos.

B. La sangre ingresa al glomérulo a alta presión, estas arteriolas tienen diámetros más anchos que la mayoría de las arteriolas.

2. La velocidad a la que los riñones filtran un determinado volumen de sangre depende del flujo de sangre a través de ellos y de la velocidad de reabsorción en los túbulos que operan los controles neuronales y hormonales.

B. Reabsorción de agua y sodio

1. Los mecanismos dentro del riñón regulan cuidadosamente la excreción y retención de sustancias según la ingesta y las necesidades corporales. una. Los iones de sodio se bombean fuera del túbulo proximal (filtrado) hacia el líquido intersticial que rodea los capilares peritubulares.

B. Cantidades significativas de agua fluyen pasivamente por el gradiente que se ha creado.

C. En la rama descendente del asa de Henle, el agua sale por ósmosis, pero en la parte ascendente se bombea sodio.

D. Esta interacción de las extremidades del asa produce una concentración de soluto muy alta en las partes más profundas de la médula renal y entrega una orina bastante diluida al túbulo distal.

2. Ajustes inducidos por hormonas

una. La hormona antidiurética (ADH) de la hipófisis posterior se secreta en respuesta a una disminución del líquido extracelular. La ADH hace que los túbulos distales y los conductos colectores se vuelvan permeables al agua, que regresa a los capilares sanguíneos, lo que permite que se reabsorba más agua de la orina. .

B. Cuando los niveles de sodio caen, también lo hace el volumen de líquido extracelular, esto hace que ciertas células renales secreten renina, que actúa sobre la corteza suprarrenal para liberar aldosterona, que promueve la reabsorción de sodio.

C. Cuando aumenta la concentración de solutos en el líquido extracelular, el centro de la sed del hipotálamo responde disminuyendo la producción de saliva, lo que provoca sed.

C. Regulación de la presión arterial y el contenido de oxígeno

1.Dos hormonas producidas por los riñones son importantes para regular la presión arterial y la capacidad de transporte de oxígeno en sangre, renina y eritropoyetina.

2. Cuando la presión arterial baja, los riñones liberan renina al torrente sanguíneo. La renina actúa como una enzima que cataliza la formación de una segunda hormona angiotensina. La angiotensina, a su vez, hace que las arteriolas se contraigan, lo que eleva la presión arterial.

3. La constricción de las arteriolas que llevan sangre a los riñones también reduce la velocidad de filtración de la sangre, lo que hace que se elimine menos agua de la sangre. La retención de agua provoca un aumento del volumen sanguíneo y, por tanto, un aumento de la presión arterial.

4. En respuesta a los niveles bajos de oxígeno en sangre, los riñones liberan una segunda hormona, la eritropoyetina. La eritropoyetina viaja en la sangre hasta la médula ósea donde estimula una producción más rápida de glóbulos rojos cuya función es transportar oxígeno.

R. La retención de exceso de sodio y agua puede provocar hipertensión.

B. Los depósitos de ácido úrico, sales de calcio y otros desechos pueden depositarse en la pelvis renal para formar cálculos renales. Ay.

C. Se necesitan máquinas de diálisis renal si se pierden los controles normales sobre el volumen y la composición del líquido extracelular.

1. En hemodiálisis, la máquina se conecta directamente a un vaso sanguíneo para un tratamiento de cuatro horas, tres veces por semana.

2. En la diálisis peritoneal, se coloca líquido en la cavidad abdominal del paciente para que sirva como medio para la diálisis de membrana, luego se drena después de un período de tiempo.

Mantener la temperatura central del cuerpo

R. Muchas respuestas fisiológicas y conductuales diferentes ayudan a mantener la temperatura central interna del cuerpo.

B. Temperaturas adecuadas para la vida

1. Las enzimas permanecen funcionales dentro del rango de 0 a 40 ° C.

2. Se produce una desnaturalización por encima de los 41 o C, lo que hace que la enzima sea ineficaz.

3. Es posible que las temperaturas más frías no interrumpan la actividad, pero la reducen a la mitad por cada caída de 10 grados.

1. La radiación es la ganancia de calor de alguna fuente, o la pérdida de calor del cuerpo al entorno dependiendo de las temperaturas del ambiente.

2. La conducción es la transferencia de calor de un objeto a otro cuando están en contacto directo, como cuando un humano se sienta sobre concreto frío (¡o caliente!).

3. La convección es la transferencia de calor por medio de un fluido en movimiento, como el aire o el agua.

4. La evaporación es un proceso mediante el cual una sustancia calentada cambia de estado líquido a gaseoso, con una pérdida de calor hacia el entorno.

Clasificación de animales según la temperatura

1. Los animales con tasas metabólicas bajas obtienen su calor del medio ambiente.

2. Los ectotermos, como los lagartos, hacen ajustes a las temperaturas externas cambiantes en lo que llamamos regulación conductual de la temperatura.

1. Las endotermas generan calor a partir de la actividad metabólica y también ejercen controles sobre la conservación y disipación del calor.

2. Los endotermos tienen adaptaciones como plumas, pelaje o grasa para reducir la pérdida de calor. También ajustan su comportamiento moviéndose bajo tierra durante el calor del día, por ejemplo.

C. Los heterotermos, como el colibrí, generan calor corporal durante sus períodos activos, pero se asemejan a los ectotermos durante los períodos inactivos.

D. Comparación de estrategias térmicas

1. Los ectotermos tienen una ventaja en los trópicos, donde no tienen que gastar mucha energía para mantener la temperatura corporal.

2. Los endotermos tienen una ventaja en entornos de moderados a fríos.

Regulación de la temperatura en mamíferos

A. Respuestas al estrés por frío

1. Los mamíferos responden al frío contrayendo los músculos lisos de los vasos sanguíneos de la piel (vasoconstricción periférica), lo que retrasa la pérdida de calor.

2. En la respuesta pilomotora, los pelos o plumas se vuelven más erguidos para crear una capa de aire quieto que reduce las pérdidas de calor por convección y radiación.

3. Los temblores rítmicos (escalofríos) son una respuesta común al resfriado, pero no son efectivos por mucho tiempo y tienen un alto costo metabólico.

4. Los mamíferos que hibernan pueden producir calor sin escalofríos mediante la estimulación hormonal de un tejido adiposo marrón especial.

5. La hipotermia es una afección en la que la temperatura central desciende por debajo de lo normal, puede provocar daño cerebral y la muerte, la congelación es la muerte celular localizada debido a la congelación.

B. Respuestas al estrés por calor

1. La vasodilatación periférica es el agrandamiento de los diámetros de los vasos sanguíneos para permitir que mayores volúmenes de sangre lleguen a la piel y disipen el calor.

2. La pérdida de calor por evaporación por sudoración es un mecanismo de enfriamiento común y obvio.

3. El jadeo es utilizado por animales con muy poca capacidad para sudar.

4. La hipertermia es un aumento de la temperatura central, con efectos devastadores.

1. Durante la fiebre, el hipotálamo restablece el "termostato" del cuerpo a una nueva temperatura central temporal. una. Al inicio de la fiebre, la pérdida de calor disminuye y la producción de calor aumenta, la persona se siente fría.

B. Cuando la fiebre cesa, la vasodilatación periférica y la sudoración aumentan a medida que el cuerpo intenta reducir la temperatura central a la normalidad.

2. El aumento controlado de la temperatura corporal (dentro de ciertos límites) durante la fiebre parece mejorar la respuesta inmunitaria del cuerpo.

Copyright 2000 de Steven Wormsley
Última actualización el 5 de enero de 2000 por Steven Wormsley


Transporte en animales y plantas Preguntas y respuestas adicionales de ciencia de clase 7

Preguntas y respuestas adicionales muy breves

1. ¿Qué vaso transporta sangre rica en oxígeno?

Respuesta: Las arterias transportan sangre rica en oxígeno.

2. ¿Qué sucede cuando se corta el cuerpo?

Respuesta: La sangre sale cuando nos cortamos el cuerpo.

3. ¿En qué consiste principalmente el sistema circulatorio?

Respuesta: El sistema circulatorio está formado por el corazón y los vasos sanguíneos.

4. ¿Qué es la excreción?

Respuesta: La eliminación de los productos de desecho del cuerpo se llama excreción.

5. ¿Qué se llama frecuencia cardíaca?

Respuesta: La cantidad de latidos por minuto se llama frecuencia de pulso.

6. ¿Qué sistema elimina los desechos del cuerpo?

Respuesta: El sistema excretor elimina los desechos del cuerpo.

7. ¿Cómo se llama la parte líquida de la sangre?

Respuesta: La parte líquida de la sangre se llama plasma.

8. ¿Qué contiene el sudor humano?

Respuesta: El sudor contiene agua y sales.

9. ¿Cuál es la función del floema?

Respuesta: El floema transporta el alimento de las hojas al resto de la planta.

10. ¿Qué instrumento se utiliza para medir la presión arterial?

Respuesta: Se usa un esfigmomanómetro para medir la presión arterial.

11. Nombre el principal producto excretor en humanos.

Respuesta: El principal producto excretor en humanos es la urea.

12. ¿Qué es la hemoglobina?

Respuesta: Glóbulos rojos (RBC) que contienen un pigmento rojo llamado hemoglobina.

13. ¿Qué venas transportan sangre rica en oxígeno?

Respuesta: La vena pulmonar transporta sangre rica en oxígeno desde los pulmones hasta el corazón.

14. ¿Qué hace que la sangre se vea roja?

Respuesta: La sangre contiene un pigmento rojo llamado hemoglobina que le da a la sangre su color rojo.

15. ¿Cuánta orina expulsa normalmente un ser humano adulto en 24 horas?

Respuesta: Un ser humano adulto normalmente expulsa alrededor de 1 a 1,8 L de orina en 24 horas.

16. ¿En qué consiste la orina?

Respuesta: La orina se compone de un 95% de agua, un 2,5% de urea y un 2,5% de otros productos de desecho.

17. ¿Qué es un pañuelo?

Respuesta: Un tejido es un grupo de células que realizan una función especializada en un organismo.

18. ¿Cuál es el pulso normal en reposo del cuerpo humano?

Respuesta: Una persona en reposo suele tener un pulso de entre 72 y 80 latidos por minuto.

19. ¿Cuál es la función de las venas?

Respuesta: Las venas transportan sangre rica en dióxido de carbono desde todas las partes del cuerpo de regreso al corazón.

20. ¿Cuál es la función de las válvulas en las venas?

Respuesta: Hay válvulas presentes en las venas que permiten que la sangre fluya solo hacia el corazón.

Preguntas y respuestas adicionales breves

1. ¿Dónde se encuentra el corazón en el cuerpo humano?

Respuesta: El corazón está ubicado en la cavidad torácica con su punta inferior ligeramente inclinada hacia la izquierda.

2. ¿Cuál es la función de la arteria pulmonar?

Respuesta: La arteria pulmonar transporta sangre rica en dióxido de carbono desde el ventrículo derecho a los pulmones.

3. ¿Cuáles son los órganos excretores del cuerpo humano?

Respuesta: El sistema excretor de los seres humanos consta de dos riñones, dos uréteres, una vejiga urinaria y uretra.

4. ¿Qué es el xilema?

Respuesta: El tejido vascular para el transporte de agua y nutrientes en la planta se llama xilema.

5. ¿Qué vasos sanguíneos llevan sangre de todas las partes del cuerpo al corazón?

Respuesta: Las venas son los vasos sanguíneos que transportan sangre de todas las partes del cuerpo al corazón.

6. ¿Qué son las venas?

Respuesta: Las venas son los vasos que transportan sangre rica en dióxido de carbono desde todas las partes del cuerpo de regreso al corazón.

7. ¿Cómo excretan sus desechos los animales acuáticos como los peces?

Respuesta: Los animales acuáticos, como los peces, excretan los desechos celulares en forma de amoníaco, que se disuelve directamente en el agua.

8. ¿Cómo excretan sus desechos los pájaros, lagartos y serpientes?

Respuesta: Algunos animales terrestres como pájaros, lagartos y serpientes excretan un compuesto semisólido de color blanco (ácido úrico).

9. ¿Cuál es el significado de la partición entre las cámaras del corazón?

Respuesta: La partición entre las cámaras ayuda a evitar la mezcla de sangre rica en oxígeno con sangre rica en dióxido de carbono.

10. ¿Cómo ayuda el sudor a mantenerte fresco?

Respuesta: La sudoración juega un papel importante en el enfriamiento del cuerpo al permitir que el agua se evapore de la piel, lo que resulta en una pérdida de calor corporal.

11. ¿Por qué es necesario excretar productos de desecho?

Respuesta: Cuando nuestras células realizan sus funciones, se liberan ciertos productos de desecho. Estos son tóxicos y, por lo tanto, deben eliminarse del cuerpo.

12. Diferenciar entre atrio y ventrículo.

Respuesta: Atrio & # 8211 Las dos cámaras superiores del corazón se llaman aurículas (singular: atrio).

Ventrículo & # 8211 Las dos cámaras inferiores del corazón se llaman ventrículos.

13. ¿Cuál es la función del xilema?

Respuesta: El xilema forma una red continua de canales que conecta las raíces con las hojas a través del tallo y las ramas y, por lo tanto, transporta agua a toda la planta.

14. ¿Qué es el latido del corazón?

Respuesta: Las paredes de las cámaras del corazón están formadas por músculos. Estos músculos se contraen y relajan rítmicamente. Esta contracción rítmica seguida de su relajación constituye un latido.

15. ¿Cuál es la función principal de los riñones?

Respuesta: Los riñones realizan la función esencial de eliminar los productos de desecho de la sangre y producir orina, compuesta de desechos y exceso de líquido. Ayuda a regular los niveles de líquidos en el agua.

Preguntas y respuestas extra largas

1. ¿Qué pasará si no hay plaquetas en la sangre?

Respuesta: Las plaquetas son glóbulos diminutos que ayudan a nuestro cuerpo a formar coágulos para detener el sangrado. Cuando no tenemos suficientes plaquetas en la sangre, nuestro cuerpo no puede formar coágulos y el sangrado no se detiene, lo que puede ser fatal.

2. ¿Por qué se conoce al corazón como el órgano de bombeo del cuerpo humano?

Respuesta: El corazón es un órgano muscular que late continuamente para actuar como una bomba para el transporte de sangre, que lleva consigo otras sustancias. La sangre proporciona al cuerpo oxígeno y nutrientes, además de ayudar a eliminar los desechos metabólicos.

3. ¿Qué es la diálisis?

Respuesta: A veces, los riñones de una persona pueden dejar de funcionar debido a una infección o lesión. Como resultado de la insuficiencia renal, los productos de desecho comienzan a acumularse en la sangre. Estas personas no pueden sobrevivir a menos que su sangre se filtre periódicamente a través de un riñón artificial. Este proceso se llama diálisis.

4. ¿Por qué las venas tienen paredes delgadas en comparación con las arterias?

Respuesta: Las arterias y las venas experimentan diferencias en la presión del flujo sanguíneo. Las arterias experimentan una onda de presión a medida que se bombea sangre desde el corazón. Esto se puede sentir como un & # 8220pulso & # 8221. Debido a esta presión, las paredes de las arterias son mucho más gruesas que las de las venas.

5. ¿Cuáles son los tres tipos principales de vasos sanguíneos?

Respuesta: Hay tres tipos principales de vasos sanguíneos: las arterias, que transportan la sangre desde el corazón; los capilares, que permiten el intercambio real de agua y sustancias químicas entre la sangre y los tejidos, y las venas, que transportan la sangre desde los capilares hacia atrás. el corazón.

6. ¿Cómo absorben las raíces de las plantas el agua y los minerales del suelo?

Respuesta: Las plantas absorben agua y minerales por las raíces. Las raíces tienen pelos radicales. El pelo de la raíz aumenta la superficie de la raíz para la absorción de agua y nutrientes minerales disueltos en agua. El pelo de la raíz está en contacto con el agua presente entre las partículas del suelo.

7. ¿Por qué es necesario el transporte de materiales en una planta o en un animal? Explicar.

Respuesta: Todos los organismos necesitan alimento, agua y oxígeno para sobrevivir. Necesitan transportar todo esto a varias partes de su cuerpo. Además, necesitan transportar los desechos a las partes desde donde se pueden eliminar. Por tanto, el transporte de materiales es necesario en una planta o en un animal.

8. ¿Por qué los animales como las esponjas y la hidra no tienen sangre?

Respuesta: Los animales como las esponjas y la hidra no poseen ningún sistema circulatorio. El agua en la que viven trae comida y oxígeno a medida que ingresa a sus cuerpos. El agua arrastra los materiales de desecho y el dióxido de carbono a medida que sale. Por tanto, estos animales no necesitan un fluido circulatorio como la sangre.

9. ¿La transpiración cumple alguna función útil en las plantas? Explicar.

Respuesta: Las plantas absorben los nutrientes minerales y el agua del suelo. No toda el agua absorbida es utilizada por la planta. El agua se evapora a través de los estomas presentes en la superficie de las hojas por el proceso de transpiración. La evaporación del agua de las hojas genera una fuerza de succión que puede llevar el agua a grandes alturas en los árboles altos. La transpiración también enfría la planta.

10. ¿Por qué todas las partes del cuerpo necesitan sangre?
O
¿Cuáles son las funciones de la sangre en el cuerpo humano?

Respuesta: La sangre es el líquido que fluye por los vasos sanguíneos. Transporta sustancias como alimentos digeridos desde el intestino delgado a otras partes del cuerpo. Transporta oxígeno desde los pulmones a las células del cuerpo. También transporta desechos para su eliminación del cuerpo. Por tanto, todas las partes del cuerpo necesitan sangre.

11. ¿Cuáles son los tres tipos de células presentes en la sangre?

Respuesta: Los tres tipos de células presentes en la sangre son:

  • Glóbulos rojos (RBC) que contienen un pigmento rojo llamado hemoglobina.
  • La sangre también tiene glóbulos blancos (WBC) que luchan contra los gérmenes que pueden ingresar a nuestro cuerpo.
  • Células plaquetarias que ayudan en la coagulación de la sangre.

12. ¿Qué es la sangre?
O
¿Cómo transporta la sangre varias sustancias?

Respuesta: La sangre es el líquido que fluye por los vasos sanguíneos. Transporta sustancias como alimentos digeridos del intestino delgado a otras partes del cuerpo. Transporta oxígeno desde los pulmones a las células del cuerpo. También transporta desechos para su eliminación del cuerpo.

13. Enuncie una función de las siguientes:

Respuesta: Arterias & # 8211 Las arterias transportan sangre desde el corazón a todas las partes del cuerpo.

Venas & # 8211 Las venas transportan sangre de todas las partes del cuerpo al corazón.

Capilares: los capilares son los vasos sanguíneos más pequeños del cuerpo. Llevan oxígeno y otros nutrientes del torrente sanguíneo a otros tejidos del cuerpo. También recolectan fluidos de materiales de desecho de dióxido de carbono para regresar a las venas.

14. ¿Qué son los estomas? Da dos funciones de los estomas.

Respuesta: Hay pequeñas aberturas en la superficie de las hojas. Estas aberturas se llaman estomas. Estas aberturas están rodeadas de celdas de guardia.

  • El agua se evapora a través de los estomas presentes en la superficie de las hojas por el proceso de transpiración.
  • La evaporación del agua de las hojas genera una fuerza de succión que puede llevar el agua a grandes alturas en los árboles altos.
  • Ayuda en el intercambio de gases.

15. ¿Cuáles son los componentes de la sangre?

Respuesta: La sangre es un líquido en el que se encuentran suspendidas células de diversos tipos.

  • La parte líquida de la sangre se llama plasma.
  • Un tipo de células son los glóbulos rojos (RBC) que contienen un pigmento rojo llamado hemoglobina. La hemoglobina se une al oxígeno y lo transporta a todas las partes del cuerpo y, en última instancia, a todas las células.
  • La sangre también tiene glóbulos blancos (WBC) que luchan contra los gérmenes que pueden ingresar a nuestro cuerpo.
  • Otro tipo de células de la sangre se llaman plaquetas. Ayuda en la coagulación de la sangre.

16. Diferenciar entre arterias y venas.

19. Escribe una nota sobre el sistema excretor en humanos.

Respuesta: Se requiere un mecanismo para filtrar la sangre. Esto lo hacen los capilares sanguíneos de los riñones. Cuando la sangre llega a los dos riñones, contiene sustancias útiles y nocivas. Las sustancias útiles se absorben nuevamente en la sangre. Los desechos disueltos en agua se eliminan en forma de orina. Desde los riñones, la orina pasa a la vejiga urinaria a través de uréteres en forma de tubo. Se almacena en la vejiga y se expulsa a través de la abertura urinaria al final de un tubo muscular llamado uretra. Los kindeys, los uréteres, la vejiga y la uretra forman el sistema excretor.

20. Dibuja un diagrama etiquetado del corazón humano.
Respuesta:


Excreción de drogas

Erin F. Barreto,. Emily J. Koubek, en Módulo de referencia en ciencias biomédicas, 2021

3.2.2 Recirculación enterohepática

La recirculación enterohepática es el proceso mediante el cual el fármaco excretado por vía biliar se reabsorbe en el intestino en lugar de eliminarse del cuerpo. Esto puede resultar en un proceso de absorción secundaria retardado y un aumento en la exposición al fármaco. Otro efecto de la recirculación enterohepática es el aumento de la exposición gastrointestinal (GI) al fármaco, lo que puede provocar efectos secundarios gastrointestinales, incluso si el fármaco no se administra por vía oral.

Numerosos factores y comorbilidades pueden afectar la reabsorción de un fármaco, cambiando la exposición del paciente y el grado de excreción del fármaco. La inflamación o el daño en el hígado, la vesícula biliar, el páncreas o el tracto gastrointestinal (p. Ej., Enfermedad de Crohn & # x27s) pueden afectar el flujo biliar normal o la capacidad de las vellosidades para absorber eficazmente el fármaco recirculado (Thakkar et al., 2017). Además, a medida que los compuestos eliminados pasan a través del tracto gastrointestinal, quedan expuestos al microbioma intestinal. Estas bacterias pueden tener un efecto metabólico secundario sobre los xenobióticos en el intestino, potencialmente hidrolizando los conjugados metabólicos producidos en el hígado y permitiendo la recaptación de un compuesto original. El citocromo P450 también está presente en el intestino delgado, lo que proporciona la posibilidad de metabolismo y cambios en la recaptación. El equilibrio de estos procesos puede cambiar por el estado de la enfermedad, la dieta o los medicamentos concomitantes (Klaassen y Cui, 2015).


Productos de excreción

Aunque todo tipo de organismo absorbe algunos materiales y elimina otros, la excreción en sentido estricto es un proceso que se encuentra solo en los animales. A los efectos de este artículo se entenderá por excreción la eliminación de subproductos nitrogenados y la regulación de la composición de los fluidos corporales.

El principal producto excretor que surge naturalmente en el cuerpo animal es el amoníaco, derivado casi en su totalidad de las proteínas de los alimentos ingeridos. En el proceso de digestión, las proteínas se descomponen en sus aminoácidos constituyentes. Luego, el animal usa parte de la reserva de aminoácidos para construir sus propias proteínas, pero una gran cantidad se usa como fuente de energía para impulsar otros procesos vitales. El primer paso en la movilización de aminoácidos para la producción de energía es la desaminación, la separación del amoníaco de la molécula de aminoácido.El resto se oxida a dióxido de carbono y agua, con la producción concomitante de moléculas ricas en energía de trifosfato de adenosina (ATP ver metabolismo).

Dado que los niveles excesivos de amoníaco son altamente tóxicos para la mayoría de los animales, deben eliminarse de manera efectiva. Esto no es un problema en los animales acuáticos pequeños porque el amoníaco se difunde rápidamente, es muy soluble en agua y se escapa fácilmente al medio externo antes de que su concentración en los fluidos corporales pueda alcanzar un nivel peligroso. Pero en los animales terrestres y en algunos de los animales acuáticos más grandes, el amoníaco se convierte en algunos compuestos menos dañinos (desintoxicación). En los mamíferos, incluidos los humanos, se desintoxica a urea, que puede considerarse formada por la condensación de una molécula de dióxido de carbono con dos moléculas de amoníaco (aunque la bioquímica del proceso es más compleja que eso). La urea es muy soluble en agua, pero no puede excretarse en una solución muy concentrada debido a la presión osmótica (ver más abajo) que ejercería. Debido a que la conservación del agua es importante para la mayoría de los animales terrestres, no es sorprendente que muchos de ellos hayan desarrollado métodos más económicos para eliminar los subproductos nitrogenados. Las aves, los reptiles y los insectos terrestres excretan nitrógeno en forma de ácido úrico, que es muy insoluble en agua y puede eliminarse del cuerpo como una suspensión espesa o incluso como un polvo seco.


Molecular

Los carbohidratos son moléculas orgánicas compuestas de carbono, hidrógeno y oxígeno. Los carbohidratos se clasifican en función de su química: características de los monómeros individuales, grado de polimerización y tipo de enlaces (& # x003b1 o & # x003b2). Dada esta clasificación, los carbohidratos se subdividen en tres grupos principales: azúcares (grado de polimerización = 1 a 2), oligosacáridos (grado de polimerización = 3 a 10) y polisacáridos (grado de polimerización superior a 10). Los azúcares incluyen monosacáridos y disacáridos. Los monosacáridos más comunes son glucosa, fructosa y galactosa. Los disacáridos más comunes son sacarosa, lactosa y maltosa. Los ejemplos de oligosacáridos incluyen maltodextrinas, rafinosa y polidextrosa. Los polisacáridos incluyen almidones y polisacáridos sin almidón. Los almidones incluyen amilosa digerible debido a sus monosacáridos con enlaces alfa. Los polisacáridos sin almidón incluyen celulosa no digerible debido a sus monosacáridos ligados a & # x003b2. [4]

Las proteínas son polímeros de aminoácidos. Los aminoácidos son moléculas orgánicas compuestas de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La estructura general de un aminoácido consiste en un carbono central rodeado por hidrógeno, un grupo amino, un grupo de ácido carboxílico y una cadena lateral & # x0201cR. & # X0201d Cada aminoácido tiene una cadena lateral única. Nueve aminoácidos esenciales deben provenir de fuentes dietéticas: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. El cuerpo puede producir once aminoácidos no esenciales a partir de precursores: alanina, arginina, asparagina, aspartato, cisteína, glutamato, glutamina, glicina, prolina, serina y tirosina. Hay cuatro niveles de estructura en una proteína: primario, secundario, terciario y cuaternario. La estructura primaria de una proteína es una cadena de aminoácidos conectados por enlaces peptídicos que determina las estructuras posteriores y las funciones biológicas de la proteína. La estructura secundaria de una proteína consiste en enlaces de hidrógeno dentro de las cadenas de aminoácidos que crean una conformación de & # x003b1-helix o & # x003b2-sheet. La estructura terciaria de una proteína se deriva de las atracciones entre las hélices & # x003b1 y las hojas & # x003b2 de un polipéptido, lo que da como resultado una disposición tridimensional de una proteína. La estructura cuaternaria de un aminoácido consiste en una disposición espacial de múltiples polipéptidos en una proteína. [47] & # x000a0 & # x000a0 & # x000a0 & # x000a0 & # x000a0

Los lípidos son moléculas orgánicas que comparten la propiedad común de ser hidrófobas. Los lípidos de la dieta se encuentran a menudo en forma de triglicéridos, fosfolípidos, colesterol y ácidos grasos. Los ácidos grasos se clasifican como saturados o que no contienen dobles enlaces carbono-carbono, o insaturados, o que contienen al menos un doble enlace carbono-carbono. Los ácidos grasos saturados tienen puntos de fusión más altos que los ácidos grasos insaturados, lo que los hace sólidos a temperatura ambiente, a diferencia de los ácidos grasos insaturados líquidos. Los triglicéridos se componen de una columna vertebral de glicerol de 3 carbonos y tres ácidos grasos. Los fosfolípidos contienen una cabeza de fosfato conectada a una molécula de glicerol, conectada a dos ácidos grasos. El colesterol es un esterol que se compone de una estructura de anillo de hidrocarburo. [48]

La tiamina consta de anillos de pirimidina y tiazol que están unidos por un puente de metileno. La tiamina existe en una variedad de formas fosforiladas. Su forma principal es el pirofosfato de tiamina o TPP. [9]

Vitamina B2 (riboflavina)

La estructura química básica de la riboflavina consiste en un grupo flavina formado por la isoaloxazina heterocíclica tricíclica y un grupo de azúcar ribitol. Las principales formas de coenzimas de riboflavina son el mononucleótido de flavina o FMN y el dinucleótido de flavina y adenina, o FAD. [9]

La niacina se refiere a la nicotinamida, el ácido nicotínico y otros derivados. La estructura química básica del ácido nicotínico consiste en un anillo de piridina con un grupo de ácido carboxílico sustituido. La estructura química de la nicotinamida consiste en un anillo de piridina con un grupo amida sustituido. Las principales formas de coenzimas de la niacina son el dinucleótido de nicotinamida y adenina o NAD y el fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina o NADP. [9]

Vitamina B5 (ácido pantoténico)

El ácido pantoténico es una vitamina soluble en agua sintetizada a partir de la reacción de condensación del ácido pantoico y & # x003b2-alanina solo en plantas y bacterias. El ácido pantoténico sirve para transferir y transportar grupos acilo. [49] & # x000a0

Vitamina B6 (piridoxina) & # x000a0

La vitamina B6 es un término genérico para seis compuestos relacionados: piridoxal (PL), piridoxamina (PM, piridoxina (PN) y sus respectivas formas de 5 & # x02019-fosfatasa (PLP, PMP y PNP). Las principales formas de vitamina B6 en los tejidos animales son PLP y PMP. [9]

La estructura química de la biotina consiste en un anillo heterobicíclico de reido y tiofeno con una cadena lateral de ácido valérico. [50]

El folato es el término genérico para las diferentes formas de vitamina B9 que funcionan en las transferencias de un solo carbono. La forma más oxidada y estable de folato llamada ácido fólico se encuentra en los suplementos vitamínicos. Consiste en una molécula de ácido p-aminobenzoico unida a un anillo de pteridina en un lado y una molécula de ácido glutámico en el otro lado. Los folatos naturales que se encuentran en los alimentos, llamados folatos alimentarios, son pteroilpoliglutamatos, que contienen entre una y seis moléculas de glutamato adicionales conectadas por un enlace peptídico al glutamato & # x02019s & # x003b3-carboxilo. [9]

Vitamina B12 (cobalamina)

La cobalamina, o vitamina B12, es un término genérico para un grupo de compuestos que contienen cobalto con un anillo de corrina unido a 5,6-dimetilbencimidazol, una ribosa de azúcar y un fosfato. Las dos cobalaminas que son activas en el metabolismo humano como coenzimas son la metilcobalamina y la 5-desoxiadenosilcobalamina. [9]

Vitamina C (ácido ascórbico)

La vitamina C, o ácido ascórbico, es químicamente un carbohidrato simple con una estructura de eno-diol que lo convierte en un donante de electrones esencial soluble en agua. La forma principal de vitamina C que se encuentra en los alimentos es su forma reducida: ácido ascórbico. El ascorbato es la principal forma circulante de vitamina C en el cuerpo. [10]

La vitamina A es un descriptor genérico de compuestos que exhiben la actividad biológica de los carotenoides retinol y provitamina A. El retinol es un alcohol cíclico insaturado de 20 carbonos. Los carotenoides provitamina A exhiben una estructura basal de 40 carbonos con grupos terminales cíclicos y un sistema conjugado de dobles enlaces. [51] [52] & # x000a0

Vitamina D (colecalciferol)

La vitamina D3, o colecalciferol, tenía una estructura química que contiene tres anillos de esteroides y una cadena lateral de ocho carbonos. La estructura se deriva del colesterol. [35]

El término vitamina E abarca ocho compuestos lipofílicos que incluyen cuatro tocoferoles y cuatro tocotrienoles, cada uno de los cuales tiene una designación como & # x003b1-, & # x003b2-, & # x003b3- y & # x003b4-. Cada uno de estos compuestos contiene un anillo de cromanol y una cola lipofílica. Los tocotrienoles se diferencian de los tocoferoles por sus cadenas laterales insaturadas. & # x003b1-tocoferol es la única forma de vitamina E que se sabe que revierte los síntomas de la deficiencia. [53] & # x000a0

Vitamina K (Phylloquinone & # x000a0Menaquinone)

La vitamina K se presenta naturalmente en dos formas principales: K1, o filoquinona, y K2, o menaquinona, que tiene muchas formas diferentes. Además, la vitamina K se presenta en la forma sintética de vitamina K3, o menadiona, que contiene solo el núcleo 2-metil-1, un 4-naftoquinona común a todas las formas de vitamina K. Las formas naturales difieren por el número de unidades isoprenoides en sus cadenas laterales isoprenoides. [37] & # x000a0 & # x000a0

El calcio es un catión de metal alcalinotérreo que se encuentra en forma de Ca2 +. El calcio es un catión divalente crítico en el líquido intracelular y extracelular. [19]

El magnesio es un catión de metal alcalinotérreo que se encuentra en forma de Mg2 +. El magnesio es el segundo catión intracelular más abundante en el cuerpo. [19] & # x000a0

El fósforo es un no metal multivalente que se presenta en formas orgánicas e inorgánicas en todo el cuerpo. Las formas orgánicas de fósforo incluyen fosfolípidos y varios ésteres de fosfato. Las formas inorgánicas de fósforo incluyen iones fosfato, fosfato unido a proteínas y fosfato unido a calcio, sodio o magnesio. La mayor parte del fósforo existe en forma de ion fosfato libre inorgánico (PO42- o PO43 -). [38]

El sodio es un catión de metal alcalino que se encuentra en forma de Na +. El sodio es el principal catión extracelular del cuerpo. [18] [19]

El potasio es un catión de metal alcalino que se encuentra en forma de K +. El potasio es el principal catión intracelular del cuerpo. [19]

El cloruro es un anión no metálico que se encuentra en forma de Cl-. El cloruro es el anión principal del cuerpo que constituye el 70% del contenido total de aniones del cuerpo y sirve como el anión extracelular más importante del cuerpo. [54] & # x000a0

El hierro es un elemento de metal de transición. El hierro existe en dos estados de oxidación principales: Fe2 + y Fe3 +. La forma de hierro más biodisponible es su forma reducida de hierro ferroso, o Fe2 +, debido a su solubilidad. La forma de hierro menos biodisponible es su forma oxidada de hierro férrico, o Fe3 +, debido a su falta de solubilidad. El hierro hemo está contenido en el anillo de protoporfirina de hemoglobina, mioglobina y citocromos y es altamente biodisponible. El hierro no hemo se puede encontrar en moléculas como las enzimas hierro-azufre y la ferritina y es menos biodisponible. [55] [43] [22] & # x000a0

El zinc es un metal que existe en forma de Zn2 +. Con la carga 2+, el zinc es un fuerte aceptor de electrones en los sistemas biológicos. [23]

El cobre es un metal de transición que existe en forma de Cu + y Cu2 +. Cu + es la forma cuprosa reducida de cobre. Cu2 + es la forma cúprica oxidada del cobre. El cobre se absorbe en las células en su forma reducida, pero se ingiere y viaja a través del torrente sanguíneo en su forma oxidada. [45] [24] & # x000a0

El yodo es un elemento no metálico identificado por su distintivo vapor violeta. El yodo se consume y se absorbe en su forma reducida de yoduro (I-). El yodo también es consumible en su forma oxidada de yodato (IO3-), así como cuando está unido orgánicamente a tiroxina (T4) y triyodotironina (T3). [46] & # x000a0

El selenio está presente en la naturaleza tanto en formas orgánicas como inorgánicas. Las principales formas orgánicas de selenio son la selenometionina y la selenocisteína. Las formas inorgánicas de selenio son selenito (SeO32-), seleniuro (Se2 & # x02212), selenato (SeO42-) y el elemento selenio (Se). [27] & # x000a0


Absorción, distribución, metabolismo y eliminación

Los cuatro procesos fisiológicos clave que gobiernan el curso temporal del destino del fármaco en el cuerpo son la absorción, distribución, metabolismo y eliminación, los llamados procesos ADME. La farmacocinética, el estudio del curso temporal de las concentraciones de fármacos en el cuerpo, proporciona un medio para cuantificar los parámetros de ADME. Cuando se aplica a una situación clínica, la farmacocinética proporciona al médico una herramienta útil para diseñar programas de dosificación de fármacos óptimamente beneficiosos para cada paciente individual. En la fase de investigación y precomercialización del desarrollo de fármacos, es un componente esencial para establecer formas y regímenes de dosificación eficaces pero seguros. La comprensión de los principios farmacocinéticos permite tomar decisiones terapéuticas más racionales. En los animales destinados al consumo humano, la farmacocinética proporciona los fundamentos conceptuales para comprender y utilizar el tiempo de espera para evitar que los residuos de medicamentos infractores persistan en los tejidos comestibles de los animales productores de alimentos. Un conocimiento práctico de esta disciplina proporciona el marco sobre el cual se pueden integrar muchos aspectos de la farmacología en un plan racional para el uso de medicamentos.

Para apreciar completamente los procesos de ADME que gobiernan el destino de los medicamentos en los animales, los diversos pasos involucrados deben definirse y, en última instancia, cuantificarse. Los procesos relevantes para una discusión de la absorción y disposición de un fármaco administrado por vía intravenosa (IV), intramuscular (IM), subcutánea (SC), oral (PO) o tópica (TOP) se ilustran en la Figura 2.1. El punto de referencia normal para la discusión y el análisis farmacocinéticos es la concentración de fármaco libre, no unido a proteínas, disuelto en el suero (o plasma), porque este es el fluido corporal que transporta el fármaco por todo el cuerpo y del cual se toman muestras para el análisis de fármacos. puede recolectarse fácil y repetidamente. Para la mayoría de los fármacos estudiados, las concentraciones en la circulación sistémica están en equilibrio con el líquido extracelular de los tejidos bien perfundidos, por lo que las concentraciones de fármaco en suero o plasma generalmente reflejan las concentraciones de fármaco en el líquido extracelular.


Figura 2.1 Esquema básico por el cual el fármaco se absorbe, distribuye, metaboliza y excreta del organismo. Estos procesos son los que forman la base para desarrollar modelos farmacocinéticos.

Un axioma fundamental del uso de la farmacocinética para predecir el efecto del fármaco es que el fármaco debe estar presente en su sitio de acción en un tejido a una concentración suficiente durante un período de tiempo específico para producir un efecto farmacológico. Dado que las concentraciones tisulares de fármacos se reflejan en el líquido extracelular y, por tanto, las concentraciones séricas de fármacos, un análisis farmacocinético de la disposición del fármaco en el esquema descrito en la Figura 2.1 es útil para evaluar la actividad de un fármaco en el entorno in vivo.

Esta conceptualización es especialmente importante en la medicina veterinaria, donde las diferencias de especies en cualquiera de los procesos de ADME pueden afectar significativamente la extensión y / o el transcurso del tiempo de la absorción y disposición del fármaco en el cuerpo. Al dividir el proceso general del destino de las drogas en fases específicas, esta situación relativamente compleja se puede manejar más fácilmente. El propósito de este capítulo es revisar las bases fisiológicas de la absorción, distribución, metabolismo (biotransformación) y eliminación. Esto proporcionará una base para el capítulo sobre farmacocinética que se ocupará de cuantificar estos procesos con más detalle.

A pesar de la gran cantidad de diferencias anatómicas y fisiológicas entre los animales, la biología de la absorción y distribución de los fármacos, y en algunos casos incluso de la eliminación, es muy similar en el sentido de que implica que las moléculas de los fármacos atraviesan una serie de membranas biológicas. Como se ilustra en la Figura 2.2, estas membranas pueden estar asociadas con varias capas de células (tejido) o con una sola célula, y pueden estar involucrados tanto protoplasma vivo como muerto. A pesar de los diferentes atributos bioquímicos y morfológicos de cada una de estas membranas, un concepto unificador de la biología es la similitud básica de todas las membranas, ya sean tejidos, células u orgánulos. Aunque los componentes bioquímicos específicos pueden variar, la organización fundamental es la misma. Este hecho simplifica la comprensión de los principales determinantes de la absorción, distribución y excreción de fármacos.


Figura 2.2 Ilustración de cómo la absorción, distribución y excreción es esencialmente un viaje del fármaco a través de varias barreras de membrana lipoidea.

Estas barreras de membrana a menudo definen directa o indirectamente la naturaleza de los compartimentos u otros módulos matemáticos en modelos farmacocinéticos. Los espacios biológicos están definidos por las restricciones al movimiento de drogas que imponen estas barreras. Las barreras más eficaces son las que protegen al organismo del entorno externo. Estos incluyen la piel, así como varios segmentos del tracto gastrointestinal y respiratorio, que también protegen el medio fisiológico interno del ambiente externo dañino. Sin embargo, las barreras gastrointestinales y respiratorias se modifican profundamente dentro del cuerpo para permitir el intercambio de nutrientes y gases que es vital para la vida. El líquido intersticial es un compartimento común a través del cual debe transitar cualquier fármaco, ya sea después de la absorción en la ruta hacia el torrente sanguíneo o después de la administración por la sangre a un tejido en ruta hacia un objetivo celular. Las membranas capilares que interactúan con este compartimento de líquido intersticial son relativamente porosas debido a las fenestras que permiten el intercambio de moléculas grandes entre los tejidos y la sangre. Las membranas definen compartimentos de tejido homogéneos y las membranas deben atravesarse en todos los procesos de absorción y disposición de fármacos.

Todas las membranas celulares parecen ser principalmente bicapas lipídicas en las que se encuentran incrustadas proteínas que pueden residir en la superficie (intra o extracelular) o atravesar toda la estructura. Las valvas de lípidos están dispuestas con grupos de cabezas hidrófilas (polares) en la superficie y colas hidrófobas (no polares) que forman el interior. La composición de lípidos específica varía ampliamente entre diferentes tejidos y niveles de organización biológica. La ubicación de las proteínas en la matriz lipídica es principalmente una consecuencia de sus regiones hidrófobas que residen en el interior de los lípidos y de sus regiones hidrófilas e iónicas que ocupan la superficie. Esta es termodinámicamente la configuración más estable. Los cambios en la fluidez de los lípidos alteran las conformaciones de las proteínas, que luego pueden modular su actividad. Este fue uno de los mecanismos de acción propuestos para los anestésicos gaseosos, aunque recientemente se han sugerido receptores de proteínas específicos. En algunos casos, los canales acuosos se forman a partir de proteínas integrales que atraviesan la membrana. En otros casos, estas proteínas integrales pueden ser en realidad proteínas de transporte enzimático que funcionan como sistemas de transporte activos o facilitadores. La vía principal para que los fármacos atraviesen estas membranas lipídicas es por difusión pasiva a través del entorno lipídico.

Por lo tanto, para que una droga sea absorbida o distribuida por todo el cuerpo, debe poder atravesar una membrana lipídica en alguna parte de su estadía en el cuerpo. En algunos sitios de absorción y en muchos capilares existen poros fenestrados que permiten cierto flujo de moléculas pequeñas. Esto contrasta con algunos sitios protegidos del cuerpo (p. Ej., Cerebro, líquido cefalorraquídeo) donde es posible que haya que atravesar membranas adicionales (p. Ej., Células gliales) antes de que un fármaco llegue a su sitio objetivo. Estas membranas especializadas podrían considerarse una adaptación general para proteger aún más los tejidos susceptibles de las sustancias químicas lipofílicas hostiles.En este caso, las características del fármaco que promueven la difusión transmembrana favorecerían la acción y el efecto del fármaco (de nuevo, a menos que intervengan sistemas de transporte específicos).

Este fenómeno general de absorción y distribución mejoradas de compuestos lipofílicos es un principio unificador que se extiende a lo largo del estudio del destino de los fármacos. También se puede considerar que los órganos de eliminación del cuerpo funcionan según un principio algo similar. El mecanismo principal por el cual una sustancia química puede ser excretada del cuerpo es volviéndose menos lipófila y más hidrófila, siendo esta última propiedad necesaria para la excreción en los fluidos acuosos de los sistemas urinario o biliar. Cuando se inyecta un fármaco hidrófilo o polar en el torrente sanguíneo, se distribuirá mínimamente y se excretará rápidamente por una de estas rutas. Sin embargo, si la lipofilicidad de un compuesto evade esta fácil excreción, el hígado y otros órganos pueden metabolizarlo a metabolitos menos lipofílicos y más hidrofílicos que tienen una distribución restringida (y por lo tanto acceso reducido a sitios de actividad) en el cuerpo y pueden ser más fácilmente excretado. Este principio básico se aplica a todos los aspectos de la farmacología y es un concepto útil para predecir los efectos de compuestos desconocidos.

Existe evidencia considerable de que las membranas basadas en lípidos son permeables a compuestos solubles en lípidos no polares y compuestos solubles en agua polares con suficiente solubilidad en lípidos para difundirse a través de las regiones hidrófobas de la membrana. La velocidad de difusión de un compuesto a través de una membrana es directamente proporcional a su gradiente de concentración a través de la membrana, el coeficiente de partición lípido / agua y el coeficiente de difusión. Esto se puede resumir por la ley de difusión de Fick & # 8217 en la Ecuación 2.1: Velocidad de difusión (mg / seg) = D cm cm seg seg P h cm X 1 - X 2 mg ->

donde D es el coeficiente de difusión del penetrante específico en la membrana que se está estudiando, P es el coeficiente de reparto del penetrante entre la membrana y el medio externo, h es el grosor o longitud real de la ruta por la que el fármaco se difunde a través de la membrana , y X 1 - X 2 es el gradiente de concentración (ΔX) a través de la membrana. El coeficiente de difusión del fármaco es función de su tamaño molecular, conformación molecular y solubilidad en el medio de la membrana y grado de ionización. El coeficiente de partición es la solubilidad relativa del compuesto en lípidos y agua que refleja la capacidad del penetrante para acceder a la membrana lipídica. Dependiendo de la membrana, existe un tamaño molecular funcional y / o un límite de peso que evita que moléculas muy grandes se absorban pasivamente a través de cualquier membrana. Cuando la velocidad de un proceso depende de una constante de velocidad (en este caso [DP / h] a menudo denominado coeficiente de permeabilidad P) y un gradiente de concentración, es evidente un proceso cinético lineal o de primer orden (consulte el Capítulo 3 para discusión completa). En los estudios de transferencia de membranas, el flujo total de fármaco a través de una membrana depende del área de la membrana expuesta, por lo que la tasa anterior a menudo se expresa en términos de cm 2. Si el coeficiente de partición lípido: agua es demasiado grande, dependiendo de la membrana específica, el compuesto puede quedar atrapado en la membrana en lugar de atravesarla.

También existe evidencia de que las membranas son más permeables a la forma no ionizada que a la ionizada de ácidos y bases orgánicos débiles. Si el resto no ionizado tiene un coeficiente de partición lípido: agua favorable para la penetración de la membrana, finalmente alcanzará el equilibrio en ambos lados de la membrana. Se evita por completo que la forma ionizada del fármaco atraviese la membrana debido a su baja solubilidad en lípidos. La cantidad del fármaco en la forma ionizada o no ionizada depende del pKa (logaritmo negativo de la constante de disociación ácida) del fármaco y del pH del medio a cada lado de la membrana (p. Ej., Líquido intracelular frente a líquido extracelular, líquido gastrointestinal frente a líquido extracelular ). Los ácidos débiles protonados no están ionizados (p. Ej., COOH) mientras que las bases débiles protonadas están ionizadas (p. Ej., NH 3 +). Si el fármaco tiene una carga fija en todos los pH encontrados dentro y fuera del cuerpo (p. Ej., Aminas cuaternarias, antibióticos aminoglucósidos), nunca cruzarán las membranas lipídicas por difusión. Esto restringiría tanto su absorción como su distribución y, en general, conduciría a una mayor tasa de eliminación. Es la forma no ionizada del fármaco que se rige por la Ley de Difusión de Fick y se describe en la Ecuación 2.1 anterior. Para que esta ecuación prediga el movimiento de un fármaco a través de los sistemas de membranas in vivo, el pH relevante de cada compartimento debe considerarse en relación con el compuesto & # 8217s pKa, de lo contrario, se harán predicciones erróneas.

Cuando el pH del medio es igual al pKa del fármaco disuelto, el 50% del fármaco existe en el estado ionizado y el 50% en el estado liposoluble no ionizado. La relación de fármaco no ionizado a ionizado viene dada por la ecuación de Henderson-Hasselbalch (ecuaciones 2.2 y 2.3). Para ácidos: pKa - pH = log H Ácido 0 H Ácido 0 H Ácido - H Ácido - ->

Para bases: pKa - pH = log H Base + H Base + H Base 0 H Base 0 ->

Estas ecuaciones son idénticas ya que implican la proporción de restos protonados (H) y no protonados. La única diferencia es que para un ácido, la forma protonada (H Ácido) 0 es neutra mientras que para una base, la forma protonada (H Base) + está ionizada. Este tema también se presenta en el Capítulo 5 (Ecuaciones 5.1 a 5.5 Figura 5.3).

Como puede verse en estas ecuaciones, cuando el pH es una unidad menos o una unidad más que el pKa para bases débiles o ácidos, respectivamente, la relación de ionizado a no ionizado es 10. Por lo tanto, cada unidad de pH alejada del pKa da como resultado un cambio de diez veces en esta relación. Este fenómeno permite que un fármaco se distribuya de forma diferencial a través de una membrana en presencia de un gradiente de pH, un efecto que a menudo empequeñece el que se puede obtener al aumentar la dosis para aumentar la administración del fármaco a un tejido específico. El lado de la membrana con el pH que favorece al fármaco ionizado (pH alto para un fármaco ácido pH bajo para un fármaco alcalino) tenderá a tener concentraciones de fármaco total (ionizado más no ionizado) más altas. Esta división del pH da como resultado el llamado "atrapamiento de iones" en el área donde predomina el fármaco ionizado. La figura 2.3 ilustra este concepto con un ácido orgánico de pKa = 3.4 que se reparte entre el contenido gástrico de pH = 1.4 y el plasma de pH = 7.4. Suponiendo que la forma no ionizada del fármaco (U) está en equilibrio a través de la membrana, entonces, de acuerdo con las ecuaciones 2.1 y 2.2, habrá una diferencia de 100 veces (log 2 3.4-1.4) en el lado gástrico y una diferencia de 10,000 pliegue (log 4 7,4–3,4) de diferencia en el lado del plasma de la membrana, para un gradiente de concentración transmembrana del fármaco total (U más I) igual a 10,001 / 1,01. Tenga en cuenta que la concentración no ionizada en ambos lados de la membrana está en equilibrio. Son las concentraciones totales de fármaco las que son diferentes. En este caso, el gradiente se genera por la diferencia de pH a través de una barrera impermeable a los iones generada por el medio local.


Figura 2.3 El fenómeno de la partición del pH y la captura de iones de un ácido débil.

Tal gradiente favorecería en gran medida la absorción de este ácido débil a través del tracto gastrointestinal hacia el plasma. Esta es la situación que existe para los ácidos débiles como la penicilina, la aspirina y la fenilbutazona. Por el contrario, una base débil tendería a quedar atrapada en este entorno y, por lo tanto, se produciría una absorción mínima. Ejemplos de tales bases débiles son morfina, fenotiazina y ketamina. Los sistemas de transporte activo específicos pueden contrarrestar estas predicciones (p. Ej., Transportadores de β-lactámicos en el intestino), así como el área de superficie extrema del intestino delgado en comparación con la mucosa gástrica, que generalmente favorece la absorción de la mayoría de los fármacos en el intestino delgado. Con la estricnina débilmente básica, la absorción dependiente del pH es toxicológicamente significativa. Si se colocara estricnina en el estómago fuertemente ácido, no se observaría toxicidad sistémica. Sin embargo, si el estómago se infundiera con álcali, la mayor parte de esta base se volvería no ionizada, se absorbería fácilmente y sería letal. En resumen, los ácidos débiles se absorben fácilmente en un entorno ácido y se secuestran en un medio alcalino. En contraste, las bases débiles se absorben en un ambiente alcalino y quedan atrapadas en un ambiente ácido.

Este fenómeno de partición del pH no solo es importante para comprender la absorción (como se ilustra arriba), sino también en cualquier situación en la que el pH de los compartimentos de fluidos a través de una membrana biológica sea diferente. Ocurrirá para un fármaco que se distribuye desde el plasma (pH = 7,4) a la leche (pH = 6,5 a 6,8), al líquido cefalorraquídeo (pH = 7,3) oa sitios intracelulares (pH = 7,0). Por tanto, los fármacos débilmente ácidos tenderán a no distribuirse en la leche después de la distribución sistémica (p. Ej., Penicilina), mientras que los fármacos débilmente básicos (p. Ej., Eritromicina) sí lo harán. Si un proceso patológico altera el pH de un compartimento (p. Ej., Mastitis), la relación de equilibrio normal también se verá alterada. En la mastitis, donde el pH puede aumentar casi una unidad, se perderá esta distribución preferencial de antibióticos básicos. El pH relativamente ácido de las células en relación con el plasma es responsable de la distribución tisular relativamente grande que se observa con muchos fármacos débilmente básicos (p. Ej., Morfina, anfetamina). De manera similar, en el rumiante, muchos medicamentos básicos tienden a distribuirse en el rumen, lo que resulta en volúmenes de distribución mucho mayores que los de los monogástricos. De hecho, un fármaco que se distribuye en este órgano puede sufrir una degradación microbiana que resulte en su eliminación del organismo.

Este fenómeno también es muy importante para la reabsorción tubular pasiva de ácidos y bases débiles que son excretados por el riñón. Para los carnívoros con orina ácida en relación con el plasma, los ácidos débiles tienden a reabsorberse de los túbulos al plasma, mientras que las bases débiles tienden a excretarse preferentemente. Este principio se ha aplicado al tratamiento de la intoxicación por salicilato (ácido débil) en perros en los que la diuresis alcalina promueve la retención de iones del fármaco en la orina y, por tanto, su rápida excreción. Los cambios en el pH de la orina inducidos por enfermedades también alterarán la disposición de los fármacos sensibles a este fenómeno.

El movimiento a través de los capilares fenestrados del cuerpo desde el plasma hasta las áreas de tejido generalmente permite el movimiento de la mayoría de los fármacos. En estos casos, las moléculas relativamente pequeñas (pesos moleculares & lt1.000) pueden pasar independientemente de su solubilidad en lípidos, pero se excluyen las moléculas más grandes. En todos estos escenarios, las drogas se mueven a través de estos tejidos como un soluto disuelto en agua y, esencialmente, se transportan a donde va el agua. Este proceso se denomina flujo a granel y depende de la concentración de fármaco disuelto en el plasma o el fluido tisular. Este es un proceso lineal y, por lo tanto, la mayoría de los sistemas farmacocinéticos lo modelan fácilmente. Es la captación posterior en las células y áreas especiales de tejido que se rigen por los procesos de difusión anteriores.

Existen varias membranas especializadas que poseen sistemas de transporte específicos. En estos casos, las leyes de difusión y partición del pH no gobiernan el flujo transmembrana de fármacos. Estas especializaciones en el transporte se pueden apreciar mejor como mecanismos mediante los cuales el cuerpo puede ejercer control y selectividad sobre las sustancias químicas que pueden ingresar al dominio protegido de órganos, células u orgánulos específicos. Dichos sistemas de transporte pueden ser bastante inespecíficos, al igual que los del riñón y el hígado que excretan productos de desecho cargados.

En el tracto gastrointestinal, los sistemas de transporte relativamente inespecíficos permiten la absorción y, por lo tanto, la entrada al cuerpo de nutrientes esenciales que no tienen suficiente lipofilicidad para atravesar las membranas por difusión. En tejidos específicos, permiten que moléculas seleccionadas entren en las células dependiendo de las necesidades celulares, o permiten que los compuestos que circulan por todo el cuerpo tengan una respuesta biológica solo en un tejido que posee el receptor de transporte correcto. El ejemplo principal son los procesos de transporte activo o difusión facilitada mediados por transportadores de proteínas. Estos sistemas se caracterizan por su especificidad y saturabilidad. En el caso del transporte activo, la energía biológica se utiliza para mover un fármaco contra su gradiente de concentración. En la difusión facilitada, la proteína transportadora se une al fármaco y lo transporta a través de la membrana en su gradiente de concentración. Los fármacos transportados por estos sistemas normalmente no pueden atravesar la membrana por difusión pasiva porque no son lipofílicos. Estos sistemas son importantes para la absorción gastrointestinal de muchos nutrientes esenciales y algunos fármacos (p. Ej., Β-lactámicos), para la captación celular de muchos compuestos (p. Ej., Glucosa), para la eliminación de fármacos del líquido cefalorraquídeo a través del plexo coroideo, y para la excreción biliar y renal de numerosos fármacos.

En algunos tejidos, las células pueden absorber fármacos por endocitosis o pinocitosis, procesos en los que un compuesto se une a la superficie de la membrana que luego invagina e interioriza el compuesto. Este no es un mecanismo principal de paso transmembrana para la mayoría de los fármacos terapéuticos. Es el mecanismo principal por el cual los nanomateriales ingresan a las células. La mayoría de los iones inorgánicos, como el sodio y el cloruro, son lo suficientemente pequeños como para atravesar fácilmente los poros y canales acuosos a través de las membranas. El movimiento de estas sustancias cargadas se rige generalmente por el potencial eléctrico transmembrana mantenido por bombas de iones activos.

Finalmente, el transporte activo también puede ocurrir en la dirección opuesta para eliminar un fármaco después de que ha sido absorbido por células o tejidos específicos. Esto se denomina sistema de glicoproteína P, una clase de transportadores de fármacos asociados originalmente con la resistencia a fármacos múltiples (MDR) que se encuentra en la quimioterapia contra el cáncer. Se han identificado transportadores MDR en células epiteliales intestinales, placenta, túbulos renales, células endoteliales cerebrales y canalículo biliar hepático. Estos se abordarán a lo largo de este texto para clases de medicamentos específicas.

En conclusión, la comprensión de los procesos que gobiernan el movimiento de los fármacos a través de las membranas biológicas basadas en lípidos es importante para el estudio de la absorción, distribución y excreción de fármacos. Los fármacos liposolubles se absorben fácilmente en el cuerpo y se distribuyen bien por los tejidos. Por el contrario, los fármacos hidrófilos no se absorben bien y tienen una distribución limitada, pero se eliminan fácilmente. El metabolismo convierte los fármacos lipofílicos en entidades hidrofílicas que se excretan más fácilmente. Si las membranas separan áreas de diferente pH, se pueden formar gradientes de concentración debido a la partición del pH o al atrapamiento de iones. Las membranas son los componentes básicos de los sistemas biológicos y desempeñan un papel central en la definición de la complejidad de los modelos farmacocinéticos.

La absorción es el movimiento del fármaco desde el lugar de administración a la sangre. Hay varios métodos disponibles para administrar medicamentos a los animales. Las rutas principales de absorción de fármacos por exposición ambiental en mamíferos son gastrointestinal, dérmica y respiratoria. Los dos primeros también se utilizan como vías de administración de fármacos para efectos sistémicos, con vías adicionales que incluyen inyección intravenosa, intramuscular, subcutánea o intraperitoneal. Otras variaciones en la absorción gastrointestinal incluyen la administración de fármacos intrarrumenal, sublingual y rectal. También se utilizan muchas técnicas para la terapia localizada, que también puede resultar en la absorción sistémica del fármaco como efecto secundario. Estos incluyen, entre otros: inyecciones tópicas, intramamarias, intraarticulares, subconjuntivales y de líquido cefalorraquídeo. Los métodos para utilizar estas diferentes vías de administración de fármacos también se exploran en el Capítulo 5.

Una de las vías principales de administración de fármacos es la ingestión oral de una pastilla o tableta que está diseñada para administrar un fármaco a través de la mucosa gastrointestinal. El factor común en todas las formas de administración de fármacos por vía oral es un método para administrar un fármaco de modo que se disuelva en los fluidos gastrointestinales, desde donde luego se pueda absorber a través de la mucosa y finalmente llegue a los capilares submucosos y a la circulación sistémica. Los ejemplos de sistemas de administración de fármacos por vía oral incluyen soluciones (acuosas, elixires) y suspensiones, píldoras, comprimidos, bolos para alimentos para animales, cápsulas, gránulos y dispositivos mecánicos de liberación sostenida para rumiantes. El principal obstáculo que se encuentra en la medicina comparativa y veterinaria es la enorme diversidad entre especies en la anatomía y fisiología gastrointestinal comparada, lo que da lugar a importantes diferencias de especies en las estrategias y la eficacia de la administración de fármacos por vía oral. Esto a menudo se aprecia pero se pasa por alto cuando los datos de animales de laboratorio se extrapolan a humanos. Las ratas y los conejos se utilizan ampliamente en estudios de toxicología y disposición preclínica, aunque muchos investigadores no se dan cuenta de que estas especies y los tractos gastrointestinales # 8217 son muy diferentes entre sí y de los humanos.

Desde la perspectiva de un farmacólogo, el tracto gastrointestinal de todas las especies se puede presentar simplemente como se muestra en el diagrama de la Figura 2.4. El tracto gastrointestinal se conceptualiza mejor como parte del entorno externo que, a diferencia de la piel, está protegido y cuyo microambiente está estrechamente regulado por el organismo. Debido al papel central del tracto gastrointestinal en la digestión y absorción de nutrientes, existen muchas adaptaciones evolutivas a esta estructura de mucosa básicamente simple que permiten la descomposición física, química, enzimática y microbiana de los alimentos para la liberación y absorción final de nutrientes. Este tracto está además adaptado para que estos procesos digestivos no dañen los propios tejidos del organismo, que en los carnívoros pueden ser idénticos a los alimentos que ingieren.


Figura 2.4 Estructura funcional del tracto gastrointestinal.

El tracto gastrointestinal presenta un grado significativo de heterogeneidad en relación con la morfología y fisiología que se traduce en grandes variaciones regionales en la absorción de fármacos. En la cavidad bucal, donde se mastican los alimentos, puede producirse cierta absorción en las zonas sublinguales. De hecho, este sitio se utiliza realmente como una ruta para la administración sistémica de fármacos (p. Ej., Nitroglicerina) y nicotina (p. Ej., Tabaco oral) en humanos. El esófago y la porción craneal del estómago están revestidos por epitelio cornificado, que proporciona una barrera eficaz que a menudo disminuye la posibilidad de absorción de los medicamentos formulados para la administración intestinal. Gran parte de la actividad de investigación reciente se ha centrado en el desarrollo de nuevos sistemas de administración de fármacos por vía transbucal. Como se mencionó, el prototipo de ejemplo fueron tabletas de nitroglicerina sublinguales. Los sistemas más nuevos utilizan una tecnología adhesiva novedosa, que permite que los parches de polímero reales se adhieran a la mucosa bucal. Dichos productos también se están considerando para algunas aplicaciones terapéuticas en medicina veterinaria (por ejemplo, aerosoles orales felinos). En comparación con la absorción gastrointestinal oral, la administración bucal pasa por alto la vena porta y, por lo tanto, elimina la posibilidad de biotransformación hepática de primer paso, que se analiza más adelante.

El simple revestimiento mucoso del estómago permite la absorción; sin embargo, la presencia de mucosidad en la superficie, que protege al epitelio de la autodigestión secundaria a la secreción de ácidos y enzimas, puede ser una barrera para algunos fármacos.La acidez y la motilidad del estómago también crean un ambiente hostil para las drogas e incluso influyen en la absorción de las drogas más abajo en el tracto. Para que la absorción oral del fármaco sea satisfactoria, el fármaco debe ser capaz de sobrevivir a este entorno relativamente hostil. Para algunos fármacos (p. Ej., Penicilina G) susceptibles de hidrólisis ácida, se producirá una absorción mínima por vía oral a menos que se administren en una formulación que los proteja en un entorno ácido pero que los libere en el entorno más alcalino de los intestinos. La liberación del fármaco desde el estómago, un proceso controlado por el vaciado gástrico, es un paso importante que determina la velocidad en el inicio y la duración de la actividad del fármaco oral. Las diferencias de especies en el tamaño del orificio pilórico también limitan el uso de algunas formas de dosificación en animales pequeños frente a humanos.

El sitio principal para la mayor parte de la absorción de fármacos es el intestino delgado. En esta región del tracto gastrointestinal, el pH del contenido es más alcalino y el revestimiento epitelial favorece la absorción del fármaco. El flujo de sangre a esta región también es mucho mayor que al estómago. El intestino delgado está revestido por un epitelio columnar simple que descansa sobre una membrana basal y un lecho de tejido submucoso muy bien perfundido por una extensa red capilar y linfática. Este lecho capilar drena hacia la vena porta hepática. Una de las principales adaptaciones anatómicas para la absorción en esta región es la presencia de microvellosidades, que aumentan la superficie del intestino delgado unas 600 veces más que la de un tubo simple. La segunda adaptación anatómica son las vellosidades del intestino, que se pueden apreciar fácilmente examinando un corte transversal (Figura 2.5). Dado que la difusión es el mecanismo principal para la absorción del fármaco, el aumento de área debido a estas dos configuraciones anatómicas aumenta significativamente la absorción, como puede verse al revisar la contribución del área a la Ecuación 2.1. Existen diferencias de especies en la permeabilidad inherente de la mucosa intestinal a los productos químicos, y recientemente se ha reconocido que el perro tiene una mayor permeabilidad a muchos fármacos que los humanos.


Figura 2.5 Corte transversal del intestino delgado que muestra las adaptaciones de las vellosidades, que sirven para aumentar el área de superficie disponible para la absorción.

Las células epiteliales viables de los intestinos también están dotadas de las enzimas necesarias para el metabolismo de los fármacos, lo que contribuye a un segundo efecto de "primer paso". Investigaciones recientes también han indicado que el mecanismo y el grado de absorción, y la magnitud del metabolismo intestinal local, varía entre las puntas y las criptas de las vellosidades. El determinante final del tortuoso viaje de un fármaco a través del tracto gastrointestinal es la población microbiana residente que habita el contenido intestinal. Muchas bacterias son capaces de metabolizar fármacos específicos, lo que da como resultado un tercer componente del efecto de primer paso. Esta biotransformación epitelial y bacteriana se clasifica generalmente como metabolismo presistémico para diferenciarlo de lo que ocurre después de la administración del fármaco por la vena porta al hígado. Sin embargo, desde la perspectiva del análisis farmacocinético de las concentraciones plasmáticas del fármaco después de la administración oral del fármaco, los tres componentes son indistinguibles y se agrupan en el proceso agregado de absorción oral evaluado como K a.

Para que un fármaco se absorba a través de la mucosa intestinal, primero debe disolverse el fármaco en el líquido intestinal acuoso. Es posible que se requieran dos pasos, desintegración y disolución, para que esto ocurra. La desintegración es el proceso mediante el cual una forma de dosificación sólida (por ejemplo, una tableta) se dispersa físicamente de modo que sus partículas constituyentes pueden exponerse al fluido gastrointestinal. La disolución ocurre cuando las moléculas del fármaco entran en solución. Este componente del proceso se denomina técnicamente fase farmacéutica y está controlado por la interacción de la formulación con el contenido intestinal. Estos conceptos se desarrollan con más detalle en el Capítulo 5.

Algunas formas de dosificación, como las cápsulas y las pastillas, pueden no estar diseñadas para desintegrarse, sino más bien para permitir que un fármaco eluya lentamente de su superficie. La disolución es a menudo el paso limitante de la velocidad que controla el proceso de absorción y puede mejorarse formulando el fármaco en forma de sal (p. Ej., Sales de sodio o clorhidrato), amortiguando la preparación (p. Ej., Aspirina tamponada) o disminuyendo el tamaño de partícula dispersa (micronización). para maximizar la superficie expuesta. Esto se analiza ampliamente en el Capítulo 5 (ver ecuación 5.7). Alternativamente, la desintegración y la disolución se pueden reducir para proporcionar deliberadamente una liberación lenta del fármaco. Esta estrategia se usa en formas de dosificación de liberación prolongada o de liberación controlada e involucra formulaciones farmacéuticas complejas que producen diferentes velocidades de disolución. Esto se puede lograr dispersando la forma de dosificación en partículas con diferentes velocidades de disolución o usando formas de dosificación multilaminadas, lo que retrasa la liberación del fármaco hasta que se expone su capa. Todas estas estrategias disminuyen la tasa general de absorción. También se pueden usar estrategias similares para dirigir fármacos a los segmentos distales del tracto gastrointestinal mediante el uso de recubrimientos entéricos que se disuelven solo en intervalos de pH específicos, evitando así la disolución hasta que el fármaco esté en la región objetivo. Esta estrategia se ha aplicado para la administración colónica de fármacos en humanos para el tratamiento de la enfermedad de Crohn.

En las formulaciones de liberación lenta o de acción prolongada, el resultado final es que la absorción se vuelve más lenta que todos los demás procesos de distribución y eliminación, lo que hace que la fase farmacéutica sea la etapa limitante o controladora de la velocidad en la posterior absorción y disposición del fármaco. Cuando esto ocurre, como se verá en los capítulos de modelado farmacocinético que siguen, la tasa de absorción controla la tasa de eliminación aparente del fármaco del cuerpo y se vuelve operativo el llamado escenario flip-flop.

Existen diferencias significativas entre las especies en la capacidad de usar medicamentos orales de liberación controlada diseñados en humanos, con mucho el mercado más grande, en otras especies. La primera limitación implica la incapacidad de utilizar sistemas basados ​​en celulosa en rumiantes debido a la capacidad de los microbios del rumen para digerir la matriz de celulosa normalmente inerte que controla las tasas de administración del fármaco. El segundo surge debido a los tiempos de tránsito gastrointestinal más cortos en pequeños carnívoros, como gatos y perros domésticos, en comparación con los humanos. En este caso, la liberación del fármaco está diseñada para que se produzca en los tiempos de tránsito más prolongados que se observan en los seres humanos (aproximadamente 24 horas). En perros y gatos, que tienen tiempos de tránsito la mitad que los humanos, la liberación del fármaco puede seguir ocurriendo incluso después de que la tableta se haya eliminado en las heces debido a los tiempos de tránsito más cortos. Otros ejemplos incluyen la abertura pilórica más estrecha en los perros, en comparación con los humanos, que puede aumentar la retención gástrica de algunas formas de dosificación más grandes. Estos son solo algunos ejemplos de diferencias significativas entre especies que, basadas en factores anatómicos y fisiológicos, impiden la fácil transferibilidad de formas de dosificación complejas entre especies.

Una vez que el fármaco está en solución, debe estar todavía en una forma no ionizada relativamente soluble en lípidos para ser absorbido a través de las membranas lipídicas que comprenden la mucosa intestinal. Debe destacarse que la absorción a través de cualquier membrana es un delicado equilibrio entre la solubilidad adecuada en el lado donante de la membrana y la permeabilidad suficiente (o capacidad de transporte activo) para transitar realmente la membrana. Para los productos administrados por vía oral, el pH del contenido gastrointestinal se vuelve muy importante, como se desprende de la discusión anterior sobre el reparto del pH. Específicamente, un ácido débil tendería a absorberse preferentemente en el entorno más ácido del estómago, ya que una fracción mayor estaría en forma no ionizada. Sin embargo, el área de superficie mucho mayor y el flujo sanguíneo disponible para la absorción en el intestino más alcalino pueden anular este efecto. Es importante mencionar en este punto por qué un ácido débil como la aspirina se absorbe mejor en una forma tamponada con bicarbonato, lo que tendería a aumentar la fracción ionizada y así disminuir el paso de la membrana. La paradoja es que primero debe ocurrir la disolución, un proceso favorecido por la forma ionizada del fármaco. Sólo la aspirina ionizada disuelta está disponible para el fenómeno de partición descrito anteriormente. Por tanto, cuando se disuelve más aspirina en el microambiente amortiguado, hay más disponible para repartir y difundir a través de la mucosa. En contraste con la situación de un ácido débil, una base débil tendería a absorberse mejor en el ambiente más alcalino. Sin embargo, debe repetirse que el área de superficie muy grande disponible en los intestinos, junto con el flujo sanguíneo alto y un pH de aproximadamente 5.3 en el área inmediata de la superficie de la mucosa lo convierte en el sitio principal de absorción para la mayoría de los medicamentos (ácidos débiles con pKa & gt3 y bases débiles con pKa & lt7.8). Las diferencias de especies en el pH gástrico e intestinal modulan aún más este diferencial (por ejemplo, el pH gástrico canino es mucho más alto que el de los humanos). Otro obstáculo para la absorción es que el compuesto también debe ser estructuralmente estable frente al ataque químico o enzimático. Finalmente, los compuestos con una carga fija y / o muy baja (o muy alta) solubilidad en lípidos para el resto sin carga, pueden no absorberse significativamente después de la administración oral. Los ejemplos incluyen los antibióticos aminoglucósidos polares, las denominadas sulfonamidas "entéricas" y los fármacos de amonio cuaternario.

También existen sistemas de transporte activo específicos presentes dentro de la mucosa intestinal de las microvellosidades que son responsables de la absorción de nutrientes. Sin embargo, estos sistemas tienen una capacidad muy alta y si un fármaco o tóxico específico tiene la configuración molecular adecuada para ser transportado, la saturación es poco probable. Existe alguna evidencia de que determinados fármacos terapéuticos (p. Ej., Β-lactámicos como ampicilina) pueden ser absorbidos por sistemas de transporte activo en el intestino delgado. También existen sistemas de transporte (glicoproteína P) que expulsan el fármaco absorbido de vuelta a la luz intestinal. Este sistema está comenzando a estudiarse más de cerca en especies veterinarias y se discutirá más adelante en este capítulo bajo distribución y eliminación.

La complejidad de estos procesos se ve claramente cuando se intenta extrapolar la biodisponibilidad oral de fármacos entre perros y humanos. Con el fin de intentar clasificar la absorción de fármacos en humanos con base en criterios de solubilidad y permeabilidad, se desarrolló el Sistema de Clasificación Biofarmacéutica (BCS), que clasificaba los fármacos de acuerdo con su grado y velocidad de absorción, siendo los fármacos de Clase I altamente solubles y permeables. dando como resultado compuestos generalmente muy bien absorbidos, en contraste con la Clase IV que tenían baja solubilidad y baja permeabilidad y mostraban una absorción oral muy pobre. Las clases II y III tienen características mixtas de solubilidad y permeabilidad. La ventaja de tales clasificaciones es que los fabricantes de formulaciones cambiantes para medicamentos de Clase I solo necesitan realizar estudios de disolución in vitro, ya que la disolución sería el proceso limitante de la velocidad de absorción. Los fármacos de clase IV requerirían comparaciones in vivo. Los fármacos clasificados con este sistema para humanos no se correlacionaron con lo observado en perros, lo que sugiere que las diferencias en la fisiología gastrointestinal discutidas anteriormente impiden extrapolaciones fáciles entre especies (Papich y Martínez, 2015).

El tracto gastrointestinal también se ha convertido en un órgano excretor para la eliminación de desechos sólidos no absorbidos y otros subproductos metabólicos excretados en la bilis. El conducto biliar drena hacia la parte superior del intestino delgado. Para algunos medicamentos, esto da como resultado un fenómeno llamado reciclaje enterohepático por el cual un medicamento de la circulación sistémica se excreta en la bilis y se reabsorbe del intestino delgado al torrente sanguíneo. En muchos casos, los fármacos que son metabolizados por reacciones de conjugación de Fase II son "no conjugados" por la flora bacteriana residente, lo que genera fármaco libre para la reabsorción. Por lo tanto, los compuestos que se excretan en la bilis pueden tener una permanencia prolongada en el cuerpo debido a la oportunidad continua de reabsorción intestinal. El signo cardinal de este proceso es una "joroba" en el perfil de concentración plasmática de fármaco-tiempo después de la administración (Figura 2.6). La bilis también sirve para emulsionar sustancias grasas que no son capaces de solubilizarse en el medio principalmente acuoso de los intestinos. El resultado de esta acción de la bilis similar a un detergente es la formación de micelas de gran superficie que tienen una superficie hidrófila y un interior hidrófobo. Éstos actúan como vehículos de transporte para suministrar fármacos liposolubles a la superficie del borde en cepillo intestinal para su difusión a través de la membrana lipídica hacia el interior de la célula. Sin la interacción de los ácidos biliares, las sustancias grasas no estarían disponibles para la absorción, ya que no podrían atravesar esta barrera de "disolución". Por tanto, a diferencia de la mayoría de los fármacos, los compuestos que se absorben por esta vía a menudo deben administrarse con una comida para promover la secreción de ácidos biliares y la formación de micelas asociada.


Figura 2.6 Perfil de concentración versus tiempo que demuestra un pico secundario que podría resultar del reciclaje enterohepático.

También se ha sugerido que el reciclaje enterohepático es un mecanismo importante para mejorar la actividad de ciertos fármacos antiparasitarios como las avermectinas. Como se discutió en el Capítulo 41, el reciclaje del fármaco activo es un factor importante que contribuye al aumento de la exposición al parásito. Por último, algunas especies, como los conejos, ingieren habitualmente heces frescas con fines nutricionales, lo que brinda otra oportunidad para que el fármaco se reabsorba en el cuerpo.

Los alimentos también pueden interactuar con otros aspectos de la absorción de fármacos por vía oral y tener efectos opuestos para los fármacos más hidrófilos. Dependiendo de las propiedades fisicoquímicas del fármaco específico, la administración con alimentos puede aumentar o disminuir significativamente la absorción. Dichos efectos no solo dependen de las drogas, sino que también dependen de las especies debido al comportamiento continuo de alimentación de los rumiantes y algunos otros omnívoros en comparación con los hábitos de alimentación periódicos de los carnívoros depredadores. Estas variables son difíciles de incorporar en modelos farmacocinéticos formales, sin embargo, se suman a la variabilidad en los parámetros derivados de estos estudios o en la respuesta farmacológica entre especies.

La primera interacción potencial se relaciona con la velocidad de administración del fármaco al intestino delgado que se rige por la velocidad de liberación del fármaco desde el estómago, el tiempo de vaciado gástrico. Este proceso depende de los hábitos alimenticios de la especie, con animales que se alimentan continuamente (p. Ej., Herbívoros como caballos y rumiantes) que tienen un aporte constante de fármaco y un pH gástrico relativamente estable en comparación con los que comen periódicamente (p. Ej., Carnívoros como perros y gatos). y omnívoros como los cerdos) que tienen patrones de alimentación más variables con grandes cambios en el pH gástrico dependiendo de la presencia o ausencia de alimento. Además, el fármaco puede interactuar directamente con los alimentos ingeridos, como es el caso de la quelación de tetraciclinas con cationes divalentes como Mg ++ en antiácidos o Ca ++ en productos lácteos. Por tanto, la decisión de administrar un compuesto con o sin alimentos depende de la especie y del fármaco y puede alterar significativamente la biodisponibilidad (velocidad y grado de absorción) del fármaco. Por el contrario, para los medicamentos muy solubles en lípidos, la comida es necesaria para tener una liberación de bilis, lo que permite que se produzca la solubilización y la absorción.

Los estómagos de un rumiante constituyen un obstáculo importante para la administración de una forma de dosificación oral al estómago verdadero (abomaso) para su liberación final a los intestinos, aunque puede producirse una cantidad significativa de absorción del fármaco en este sitio. El rumen es esencialmente una tina de fermentación grande (& gt50 litros en el ganado, 5 litros en las ovejas) revestida por un epitelio escamoso estratificado, amortiguado a aproximadamente un pH de 6 por un aporte extenso de saliva, que lo mantiene de un fluido a una consistencia blanda, diseñado principalmente para la absorción de ácidos grasos volátiles. Si los fármacos se disuelven en este medio y permanecen intactos, sufren una tremenda dilución que disminuye su tasa de absorción. Luego se bombean desde el rumen y el retículo a través del omaso para obtener una entrada bastante constante de fármaco en el estómago verdadero. La comprensión de la fisiología del rumiante ha permitido el desarrollo de algunas tecnologías mecánicas únicas e innovadoras de administración de fármacos, que esencialmente son bombas encapsuladas que se "hunden" hasta el fondo del rumen y quedan atrapadas, al igual que muchos objetos no deseados tienden a hacerlo cuando ingerido por un rumiante (p. ej., clavos y alambres en enfermedades del hardware). Estos dispositivos "tipo submarino" luego liberan lentamente el fármaco en el líquido ruminal para una verdadera preparación de liberación sostenida. En terneros prerrumiantes, un fármaco puede pasar por alto el rumen por completo a través del surco rumen-retículo y comportarse esencialmente como si se administrara a un monogástrico. Por el contrario, la fermentación en el caballo se produce después de la absorción del fármaco por el intestino delgado y, por tanto, tiene menos impacto que en los rumiantes. Sin embargo, un fármaco no absorbido que llega al intestino grueso equino y al ciego, el sitio de fermentación, puede tener efectos desastrosos (p. Ej., Cólicos) si se altera la flora o la función digestiva.

Otro aspecto único de la absorción de fármacos por vía oral es el destino del fármaco absorbido una vez que entra en los capilares submucosos. El fármaco absorbido distal a la cavidad oral y proximal al recto en la mayoría de las especies ingresa a la circulación portal y se transporta directamente al hígado donde puede ocurrir la biotransformación. Esta es una de las principales causas de las diferencias en la disposición final de un fármaco en comparación con todas las demás vías de administración. Esto puede resultar en una biotransformación significativa de primer paso del compuesto absorbido. Para un fármaco que es ampliamente metabolizado por el hígado, este efecto de primer paso reduce significativamente la absorción del fármaco activo incluso cuando se absorbe a través de la mucosa. Esto ocurre con muchos medicamentos opiáceos en perros, lo que reduce su eficacia después de la administración oral. Finalmente, algunos fármacos que son demasiado polares para ser absorbidos a través de la pared gastrointestinal se formulan como conjugados de éster para aumentar la solubilidad en lípidos y mejorar la absorción. Una vez que el fármaco atraviesa el epitelio gastrointestinal en esta forma, las enzimas de biotransformación hepática de primer paso subsiguientes y las esterasas de la sangre circulante y de las mucosas escinden el resto del éster liberando el fármaco libre en la circulación sistémica.

Hay sitios seleccionados de administración de fármacos que evitan el metabolismo hepático de primer paso al permitir la absorción a través de segmentos del tracto gastrointestinal no drenados por la vena porta. Estos incluyen las vías bucal y rectal de la cavidad oral de administración de fármacos en algunas especies, aunque esta suposición no ha sido probada en muchas especies veterinarias.

La literatura farmacéutica está repleta de factores de formulación que pueden influir en la disolución y absorción de una preparación de fármaco, asumiendo en primer lugar que uno tiene un componente activo de pureza y potencia conocidas. Estos se analizan en profundidad en el Capítulo 5. La cuestión pasa a ser cuáles son las interacciones potenciales que pueden ocurrir entre los ingredientes activos y los excipientes que componen la formulación.Además, ¿cuáles son los efectos de las técnicas de composición del médico (materiales utilizados, eficacia de la mezcla, etc.) sobre la cantidad de ingredientes activos que finalmente aparecen en la formulación? Aunque esta discusión es el foco de un texto biofarmacéutico, las estrategias se encuentran a menudo en farmacocinética ya que pueden afectar los parámetros estimados después de la administración oral.

La Tabla 2.1 describe los procesos farmacéuticos involucrados en la absorción que pueden verse afectados por la formulación. Después de la administración oral de comprimidos, primero debe producirse la desintegración. La velocidad y la eficacia de este proceso determinarán la cantidad de fármaco realmente disponible para los pasos siguientes. El tamaño de partícula resultante (y por tanto el área superficial) es un determinante importante para la siguiente fase de disolución en la que el fármaco entra en solución, un requisito previo absoluto para la difusión a través de la barrera mucosa. La disolución también implica la difusión a través de las capas límite de líquido que son una interfaz entre las partículas y el medio de absorción. Muchos factores farmacéuticos pueden afectar la eficacia de los procesos de desintegración y disolución. Para los comprimidos, la naturaleza y homogeneidad de los excipientes se convierten en consideraciones importantes. Estos factores son los principales determinantes de las diferencias de eficacia entre los medicamentos denominados "pioneros" y los genéricos. Una vez que el fármaco está en solución, puede producirse una unión o formación de complejos con los ingredientes de relleno inertes. Es importante recordar que todo esto sucede mientras las partículas están en tránsito por el tracto gastrointestinal. Por tanto, si la formulación da como resultado una velocidad disminuida de desintegración o disolución, la velocidad y el grado de absorción pueden disminuir, especialmente en especies con tiempos de tránsito gastrointestinal muy cortos. Hay factores similares involucrados con las cápsulas orales e incluso con las formas de dosificación líquidas en las que el fármaco puede interactuar con el vehículo. De hecho, estos escenarios son probablemente los más pertinentes para la composición de los profesionales. Para las cápsulas, la descomposición de la cápsula reemplaza la desintegración de la tableta como el paso inicial que determina la velocidad. Después de la liberación del contenido de la cápsula, entran en juego todos los factores anteriores. No se puede exagerar que tales factores farmacéuticos son determinantes críticos del alcance y la velocidad de la absorción posterior del fármaco.

Tabla 2.1 Factores farmacéuticos que afectan la absorción










































Desintegración
Excipientes
Presión de compactación
Recubrimientos entéricos, cápsulas
Homogeneidad
Disolución
Tamaño de partícula / área de superficie
Vinculante
PH local, tampones
Capas límite
Difusión de barrera
Solubilidad
Tiempo de tránsito

La piel es un tejido complejo de varias capas que comprende 18.000 cm 2 de superficie en un hombre humano medio. La predicción cuantitativa de la velocidad y el grado de penetración percutánea (en la piel) y absorción (a través de la piel) de productos químicos aplicados tópicamente se complica por la variabilidad biológica inherente a la piel. La piel de los mamíferos es un órgano dinámico con una gran variedad de funciones biológicas. La más obvia es su propiedad de barrera, que es la principal preocupación en el problema de la absorción. Otra función importante es la termorregulación que se logra y regula por tres mecanismos en la piel: aislamiento térmico proporcionado por el pelaje y el cabello, sudoración y alteración del flujo sanguíneo cutáneo. Otras funciones de la piel incluyen soporte mecánico, recepción neurosensorial, endocrinología, inmunología y secreción glandular. Estas funciones biológicas adicionales conducen a adaptaciones funcionales y estructurales que afectan las propiedades de barrera de la piel y, por lo tanto, la velocidad y el grado de absorción percutánea. Muchos de los temas que se discuten a continuación se desarrollan completamente en el Capítulo 47 de este texto.

En general, se considera que la piel es una barrera eficaz que previene la absorción (y por tanto la exposición sistémica) de la mayoría de los compuestos administrados por vía tópica. Es una membrana que es relativamente impermeable a las soluciones acuosas y a la mayoría de los iones. Sin embargo, es permeable en diversos grados a un gran número de xenobióticos sólidos, líquidos y gaseosos. Aunque se tiende a pensar que la mayoría de los casos de intoxicación se producen por vía oral o, con menos frecuencia, respiratoria, el uso generalizado de sustancias químicas orgánicas ha aumentado el riesgo de exposición a muchas sustancias tóxicas que pueden atravesar la barrera dérmica.

Las características generales de la piel de los mamíferos se ilustran en la Figura 2.7. En comparación con la mayoría de las vías de absorción de fármacos, la piel es, con mucho, la más diversa entre especies (por ejemplo, oveja frente a cerdo) y lugares del cuerpo (por ejemplo, antebrazo humano frente a cuero cabelludo). Tres capas distintas y una serie de apéndices asociados forman este órgano no homogéneo. La epidermis es un tejido de varias capas que varía en grosor en los seres humanos desde 0,15 mm (párpados) hasta 0,8 mm (palmas). El tipo de célula principal que se encuentra en la epidermis es el queratinocito. Las capas proliferativas del queratinocito basal (estrato germinativo) diferencian y reemplazan gradualmente las células de la superficie (estrato córneo) a medida que se deterioran y se desprenden de la epidermis. También se encuentran varios otros tipos de células intercalados en la epidermis, incluidos los melanocitos pigmentados, las células de Merkel que pueden desempeñar un papel sensorial y las células de Langerhans que probablemente desempeñan un papel en la inmunología cutánea.


Figura 2.7 Microestructura de la piel de mamífero que muestra posibles rutas de penetración (A) intercelular, (B) transcelular, (C) intrafolicular, (D) a través de los conductos sudoríparos.

Con respecto a la penetración del fármaco, el cambio bioquímico principal es la producción de queratina fibrosa insoluble que llena las células y una proteína amorfa rica en azufre que comprende la matriz celular y la membrana celular engrosada. Además, los queratinocitos sintetizan una variedad de lípidos que forman los gránulos distintivos en el estrato granuloso que liberan su contenido en los espacios intercelulares. El resultado final en el estrato córneo son queratinocitos proteináceos muertos incrustados en una matriz lipídica extracelular, una estructura a la que Elias se refiere como el modelo de “ladrillo y mortero” (ver Figuras 47.3 y 47.4).

Es esta capa más externa, el estrato córneo, la que proporciona la barrera principal para la penetración de compuestos extraños. Esta barrera consiste en células aplanadas, estratificadas y altamente queratinizadas incrustadas en una matriz lipídica compuesta principalmente de esteroles, otros lípidos neutros y ceramidas. Aunque son altamente retardantes del agua, las células queratinizadas muertas son altamente absorbentes de agua (hidrófilas), una propiedad que mantiene la piel tersa y suave. Un aceite natural que cubre la piel, el sebo, especialmente presente en algunas especies como la oveja, parece mantener la capacidad de retención de agua de la epidermis, pero no tiene un papel apreciable en retardar la penetración de xenobióticos. La alteración del estrato córneo elimina todo menos un elemento disuasorio superficial para la penetración.

La dermis es un área muy vascularizada que proporciona un fácil acceso para la distribución del fármaco una vez que se ha atravesado la barrera epitelial. El riego sanguíneo en la dermis está sometido a influencias neurales y humorales locales complejas que interactúan, cuya función reguladora de la temperatura puede tener un efecto sobre la distribución al alterar el riego sanguíneo en esta área. La absorción de una sustancia química que posee propiedades vasoactivas se vería afectada por su acción sobre la vasculatura dérmica. La vasoconstricción retardaría la absorción y aumentaría el tamaño de un depósito dérmico, mientras que la vasodilatación puede mejorar la absorción y minimizar cualquier formación de depósito dérmico local.

Los apéndices de la piel se encuentran en la dermis y se extienden a través de la epidermis. Los apéndices primarios son las glándulas sudoríparas (ecrinas y apocrinas), el cabello y las glándulas sebáceas, todas las cuales muestran una gran variabilidad interespecies e interregional. Dado que estas estructuras se extienden a la superficie exterior, potencialmente juegan un papel en la penetración de ciertos compuestos.

Desde la perspectiva de los modelos farmacocinéticos de los sistemas de administración de fármacos tópicos y transdérmicos, existen diferencias significativas con respecto a otras vías de administración (p. Ej., Oral, inyectable) en cuanto a lo que constituye una dosis. Para la mayoría de las exposiciones, la concentración aplicada a la superficie de la piel excede la capacidad de absorción. Sin embargo, para los parches transdérmicos terapéuticos con una concentración fija del fármaco y propiedades de liberación de velocidad controlada, es el área de la superficie de contacto la que refleja con mayor precisión la dosis y, por lo tanto, la dosis no se expresa en mg / kg, sino en mg / cm 2 del área de dosificación. . Esta dependencia del área de superficie también es válida para cualquier aplicación tópica, incluso si se reemplaza la capacidad de absorción. Sin embargo, otra fuente de no linealidad resulta secundaria a los efectos de los vehículos o parches de fármacos oclusivos (impermeables al agua). A medida que la piel se hidrata, se alcanza un umbral en el que el flujo transdérmico aumenta drásticamente (aproximadamente 80% de humedad relativa). Cuando la piel se hidrata por completo en condiciones oclusivas, el flujo se puede aumentar drásticamente. Por lo tanto, la dosis sola a menudo no es una métrica suficiente para describir las dosis tópicas, y el método de aplicación y el área de superficie se convierten en factores de control.

Anatómicamente, la absorción percutánea puede ocurrir a través de varias vías. El consenso actual es que la mayoría de los tóxicos liposolubles no ionizados parecen moverse a través de la vía lipídica intercelular entre las células del estrato córneo, la barrera de la piel que limita la velocidad. Las moléculas muy pequeñas y / o polares parecen tener una penetración más favorable a través de apéndices u otras derivaciones de difusión, pero estas moléculas solo representan una pequeña fracción de los fármacos. La difusión simple parece explicar la penetración a través de la piel, ya sea por gases, iones o no electrolitos.

La tasa de absorción percutánea a través de esta vía lipídica intercelular se correlaciona con el coeficiente de partición del penetrante. Esto ha dado lugar a numerosos estudios que correlacionan el grado de absorción percutánea con el coeficiente de partición lípido: agua de un fármaco. Algunos investigadores correlacionaron aún más la penetración de la piel con el tamaño molecular y otros índices de interacción potencial entre la molécula penetrante y la piel que no se reflejan en el coeficiente de partición. Sin embargo, para la mayoría de los propósitos, la penetración dérmica a menudo se correlaciona con el coeficiente de partición. Si la solubilidad en lípidos es demasiado grande, los compuestos que penetran en el estrato córneo pueden permanecer allí y formar un depósito. Alternativamente, los compuestos penetrados también pueden formar un depósito en la dermis. Para tales compuestos, la liberación lenta de estos depósitos puede resultar en una vida media de absorción prolongada. Las condiciones que alteran la composición del lípido (disolventes deslipidizantes agresivos, restricciones de lípidos en la dieta, enfermedades) pueden alterar la velocidad de penetración del compuesto al cambiar su comportamiento de partición. Muy similar a la situación con la absorción oral discutida anteriormente, la utilidad real de un fármaco tópico es un delicado equilibrio entre la solubilidad y la permeabilidad que los formuladores de fármacos tópicos intentan explotar. Algunos de estos conceptos se analizan con más detalle en los capítulos 5 y 47.

Estudios recientes han demostrado que la piel también puede ser responsable de metabolizar compuestos aplicados tópicamente. Se han identificado vías metabólicas de fase I y II. Para algunos compuestos, la extensión del metabolismo cutáneo influye en la fracción total de un compuesto aplicado tópicamente que se absorbe, haciendo que este proceso funcione como una vía de absorción alternativa. La biotransformación cutánea se utiliza para promover la absorción de algunos fármacos tópicos que normalmente no penetrarían en la piel. El metabolismo cutáneo puede ser importante para ciertos aspectos de la toxicología de la piel cuando los compuestos parentales no tóxicos se bioactivan dentro de la epidermis, por ejemplo, benzo (a) pireno en un epóxido. Finalmente, las bacterias residentes en la superficie de la piel también pueden metabolizar los fármacos tópicos, como se demostró con la absorción de pentoclorofenol en la piel de cerdo dosificada en el suelo con y sin antibióticos. Este efecto se potencia en condiciones de dosificación oclusivas cálidas y húmedas que promueven el crecimiento bacteriano y reducen las propiedades de barrera de la piel.

La penetración de drogas a través de diferentes regiones corporales varía. En los seres humanos, generalmente la velocidad de penetración de la mayoría de los tóxicos no ionizados es en el siguiente orden: escrotal & gt frente & gt axila = cuero cabelludo & gt espalda = abdomen & gt palma y plantar. Las regiones palmar y plantar están altamente cornificadas produciendo un grosor mucho mayor que introduce un tiempo de retraso general en la difusión. Además del grosor, el tamaño real de los córneacitos y las diferencias en la densidad de los folículos pilosos pueden afectar la absorción de moléculas más polares. Finalmente, las diferencias en el flujo sanguíneo cutáneo que se han documentado en diferentes regiones del cuerpo pueden ser una variable adicional a considerar al predecir la tasa de absorción percutánea. Estos factores también son importantes en los animales, y se sabe que el área del oído interno es muy permeable y está bien perfundida, por lo que es un sitio excelente para que se produzca la absorción del fármaco.

Aunque las generalizaciones son tenues en el mejor de los casos, la piel humana parece ser más impermeable, o al menos tan impermeable, como la piel del gato, perro, rata, ratón o conejillo de indias. La piel de los cerdos y algunos primates sirven como aproximación útil a la piel humana, pero solo después de que se haya hecho una comparación para cada sustancia específica. Los principales determinantes de las diferencias entre especies son el grosor, la densidad del cabello, la composición de lípidos y el flujo sanguíneo cutáneo.

Los jabones y detergentes son quizás las sustancias más dañinas que se aplican de forma rutinaria a la piel. Mientras que los solventes orgánicos deben aplicarse en altas concentraciones para dañar la piel y aumentar la penetración del soluto a través de la epidermis humana, solo se requieren soluciones acuosas de detergentes al 1% para lograr el mismo efecto. Para un producto químico específico, la velocidad de penetración puede ser modificada drásticamente por el sistema de solvente utilizado. En los parches transdérmicos, se incluyen en la formulación potenciadores químicos específicos (p. Ej., Disolventes como el etanol y otros restos que interactúan con lípidos) para aumentar de forma reversible la permeabilidad de la piel y mejorar la administración del fármaco. Alternativamente, la liberación de fármaco se formula para limitar la velocidad desde el sistema de parche (membranas, microencapsulación, etc.) de modo que se produzca una liberación constante (de orden cero) del parche, proporcionando así una administración de fármaco controlada. Dado que los parches están diseñados teniendo en cuenta las propiedades de permeabilidad de especies específicas, se debe tener cuidado al usar un parche diseñado para una especie en otra. Hay una serie de medicamentos veterinarios tópicos que se utilizan de forma rutinaria para lograr puntos finales terapéuticos sistémicos de acción prolongada en animales. Estos incluyen los pesticidas tópicos formulados como "spot-ons" y "pour-ons". Estos productos se analizan con más detalle en los capítulos 43 y 47 de este texto. Todas estas cuestiones también se han discutido en una revisión exhaustiva de este tema (Riviere y Papich, 2001).

Otra estrategia para la administración transdérmica, que no se ha empleado ampliamente en medicina veterinaria, es superar la barrera cutánea utilizando energía eléctrica (iontoforesis) o ultrasónica (fonoforesis), en lugar del gradiente de concentración en difusión, para impulsar los fármacos a través de la piel. Estas técnicas son las más prometedoras para administrar péptidos y medicamentos oligonucleotídicos que ahora solo pueden administrarse mediante inyección. En estos casos, la dosis se basa en el área de la superficie de aplicación y la cantidad de energía necesaria para administrar activamente el fármaco a través de la piel. En la iontoforesis, esto equivale a una dosis expresada en μAmps / cm 2. Los factores de formulación también son muy diferentes ya que muchos de los excipientes usados ​​también se administran mediante la corriente eléctrica aplicada en proporción molar al fármaco activo. Por último, una estrategia reciente pero relacionada es utilizar pulsos eléctricos de muy corta duración y alto voltaje (electroporación) para romper de forma reversible la barrera del estrato córneo, lo que permite la administración sistémica de péptidos más grandes y posiblemente incluso proteínas pequeñas.

La tercera vía principal de exposición sistémica a fármacos y sustancias tóxicas es el sistema respiratorio. Dado que la función principal de este sistema es el intercambio de gases (O 2, CO 2), siempre está en contacto directo con el aire ambiental como una parte inevitable de la respiración. Varios tóxicos se encuentran en forma gaseosa (CO, NO 2, formaldehído), vapor (benceno, CCl 4) o aerosol (plomo de los gases de escape de los automóviles, sílice, asbesto) y son candidatos potenciales para la entrada a través del sistema respiratorio. No existen medicamentos inhalados aprobados para su uso en medicina veterinaria. Cada modo de exposición por inhalación da como resultado un mecanismo diferente de absorción del compuesto y, para los fines de este texto, una definición diferente de dosis. Estos conceptos también se analizan en los capítulos 11 y 48 de este texto.

Las oportunidades de absorción sistémica son excelentes a través de la vía respiratoria, ya que las células que recubren los alvéolos son muy delgadas y están profusamente bañadas por capilares. La superficie del pulmón es grande (50 a 100 m 2), unas 50 veces el área de la piel. Con base en estas propiedades y la ecuación de difusión presentada anteriormente (Ecuación 2.1), el área de superficie grande, la distancia de difusión pequeña y el alto nivel de perfusión sanguínea maximizan la velocidad y el grado de absorción pasiva impulsada por la difusión gaseosa.

El proceso de la respiración implica el movimiento y el intercambio de aire a través de varios conductos interrelacionados que incluyen la nariz, la boca, la faringe, la tráquea, los bronquios y las sucesivas vías respiratorias más pequeñas que terminan en los alvéolos donde se produce el intercambio gaseoso. Todas estas modificaciones anatómicas protegen el ambiente interno de los conductos de aire del duro ambiente exterior al calentar y humedecer el aire inspirado. Los pasajes también proporcionan numerosos obstáculos y deflectores para evitar la inhalación de partículas y gotas de aerosol. Por tanto, la absorción de líquidos particulados y en aerosol, como los empleados en la terapia con fármacos nebulizados, es fundamentalmente diferente de la de los gases. La absorción de tales sólidos y líquidos impactados a lo largo del tracto respiratorio tiene mucho más en común con la absorción oral y tópica, con la salvedad crítica de que la dosis precisa de compuesto finalmente disponible para la absorción es muy difícil de determinar. Se han logrado grandes avances en el desarrollo de dispositivos de administración de fármacos en aerosol para uso humano que aprovechan este mecanismo de impacto; sin embargo, estos pueden no ser transferibles a especies veterinarias ya que su eficacia está estrechamente relacionada con la geometría y fisiología del tracto respiratorio humano.

Otro aspecto único de la exposición respiratoria es el hecho de que la circulación sanguínea pulmonar está en serie con la circulación sistémica. Así, a diferencia de la exposición cutánea u oral, los compuestos absorbidos en el pulmón entrarán en las venas pulmonares oxigenadas que drenan a la circulación arterial sistémica. En comparación con la administración oral, esto reduce el metabolismo hepático de primer paso. Sin embargo, la circulación pulmonar es experta en metabolizar péptidos secundarios a su papel en la inactivación de hormonas peptídicas.

Dado que la tasa de entrada de tóxicos en fase de vapor está controlada por la tasa de ventilación alveolar, el tóxico se presenta a los alvéolos de manera interrumpida cuya frecuencia en humanos es igual a la tasa de respiración: aproximadamente 20 veces / min.Las dosis se analizan generalmente en términos de la presión parcial del gas en el aire inspirado. Tras la inhalación de una tensión constante de un gas tóxico, la tensión plasmática arterial del gas se acerca a su tensión en el aire espirado. La velocidad de entrada se determina luego por la solubilidad en sangre del tóxico. Si hay un coeficiente de partición sangre: gas alto, se debe disolver una cantidad mayor en la sangre para elevar la presión parcial. Los gases con un coeficiente de partición sangre: gas elevado requieren un período más prolongado para acercarse a la misma tensión en la sangre que en el aire inspirado que el necesario para los gases menos solubles. De manera similar, se requiere un período de tiempo más largo para eliminar las concentraciones en sangre de dicho gas, prolongando así la desintoxicación.

Otro punto importante a considerar para determinar la cantidad de gas inhalado que se absorbe en la circulación sistémica es la relación entre la fracción de pulmón ventilado y la fracción perfundida. Una mayor perfusión del pulmón favorecerá un logro más rápido del equilibrio sangre-gas. La disminución de la perfusión disminuirá la absorción de tóxicos incluso aquellos que llegan a los alvéolos. Varios "desajustes de ventilación / perfusión" pueden alterar la cantidad de gas inhalado que se absorbe sistémicamente. De manera similar, las enfermedades pulmonares que engrosan los alvéolos u obstruyen las vías respiratorias también pueden afectar la absorción general.

La absorción de aerosoles y partículas se ve afectada por una serie de factores fisiológicos diseñados específicamente para impedir el acceso a los alvéolos. El tracto respiratorio superior, comenzando por la nariz y continuando por sus elementos tubulares, es un sistema de filtrado muy eficiente para excluir material particulado (sólidos, gotitas de líquido). Los parámetros de la velocidad del aire y los cambios direccionales del aire favorecen la impactación de partículas en el sistema respiratorio superior. Las características de las partículas como el tamaño, la coagulación, la sedimentación, la carga eléctrica y la difusión son importantes para la retención, absorción o expulsión de partículas en el aire. Además de estas características, una capa mucosa impulsada por la acción ciliar limpia el tracto de partículas dirigiéndolas al sistema gastrointestinal (a través de la glotis) o hacia la boca para la expectoración. Este sistema es responsable del 80% del aclaramiento pulmonar tóxico. Además de este mecanismo, la fagocitosis es muy activa en el tracto respiratorio, tanto acoplada a la vía mucosa dirigida como a través de la penetración a través de los tejidos intersticiales del pulmón y la migración a la linfa, donde los fagocitos pueden permanecer almacenados durante largos períodos en los ganglios linfáticos. En comparación con la absorción en los alvéolos, la absorción a través del tracto respiratorio superior es cuantitativamente de menor importancia. Sin embargo, los tóxicos inhalados que se depositan en la capa mucosa pueden absorberse en la miríada de células que recubren el tracto respiratorio y ejercer una respuesta toxicológica directa. Esta vía de exposición se utiliza a menudo para administrar productos farmacéuticos en aerosol. Si un compuesto es extremadamente potente, pueden ocurrir efectos sistémicos.

El resultado final de este mecanismo de filtrado extremadamente eficaz es que la mayoría de los fármacos inhalados depositados en la mucosa nasal o bucal finalmente ingresan al tracto gastrointestinal. Esto se puede apreciar mejor examinando los drenajes respiratorios que se muestran en la Figura 2.1. Por lo tanto, la disposición de aerosoles y partículas refleja en gran medida la de los medicamentos administrados por vía oral.

La administración nasal es una vía preferida para muchos medicamentos inhalantes en humanos. En estos casos, se tiene mucho cuidado de administrar aerosoles del tamaño específico para su deposición en la mucosa nasal y el tracto respiratorio superior. La biodisponibilidad de estos compuestos se evalúa utilizando las técnicas desarrolladas para otras rutas, aunque a menudo se desea un efecto local. Los problemas de esta estrategia son el logro de una dosis administrada con precisión y la inactivación y unión del fármaco administrado por la capa mucosa espesa. Los fármacos administrados por esta vía suelen tener una amplia ventana terapéutica y un gran índice de seguridad. El último punto a considerar se relaciona con algunas peculiaridades específicas de la absorción nasal. En la región del epitelio olfatorio, existe una vía directa para que los compuestos inhalados se absorban directamente en el tejido neural olfatorio y el sistema nervioso central, evitando así la circulación sistémica y la barrera hematoencefálica. La masa de fármacos implicados en este proceso de absorción es muy pequeña y, por tanto, no afectaría a un análisis farmacocinético. Sin embargo, esta ruta tiene una importancia toxicológica obvia y, lamentablemente, no se ha estudiado detenidamente en especies veterinarias.

Para completar este análisis de la absorción, es importante darse cuenta de que existen otras vías de administración de fármacos extravasculares que se encuentran a menudo. En relación con el análisis farmacocinético, estos se tratan de la misma manera que las rutas primarias discutidas anteriormente. La diferencia importante es que, en todos los casos, la barrera para la absorción es menor que la que se encuentra en la administración oral o tópica. En segundo lugar, todas estas rutas implican un procedimiento invasivo para inyectar el fármaco en un tejido interno del cuerpo, evitando así las barreras epiteliales de la piel y el tracto gastrointestinal.

Las principales vías terapéuticas de administración de fármacos son subcutánea (SC o SQ) e intramuscular (IM). En estos casos, se conoce la dosis total de fármaco y se inyecta en un tejido que está bien perfundido por capilares sistémicos que drenan hacia la circulación venosa central. Ambas vías, así como la administración intravenosa, se denominan parenteral para contrastar principalmente con la dosificación oral (enteral) y tópica, que se clasifican como vías no parenterales de administración de fármacos. Una diferencia principal entre estas dos clases es que las rutas parenterales eluden todos los mecanismos defensivos del cuerpo. Las formas de dosificación parenteral se fabrican bajo estrictas pautas que eliminan la contaminación microbiana y de partículas, lo que da como resultado preparaciones estériles que deben administrarse mediante técnicas asépticas. Esta restricción se aplica a las formas de dosificación oral o tópica. Como ocurre con todos los métodos de administración de fármacos, existen numerosas variables asociadas con la dosificación SC e IM que pueden clasificarse convenientemente en categorías farmacéuticas y biológicas.

Finalmente, se emplean otras vías ocasionales de administración de fármacos que requieren absorción para su actividad. La administración de fármacos por inyección intraperitoneal se utiliza a menudo en estudios de toxicología en roedores, ya que se pueden administrar volúmenes más grandes. La absorción peritoneal es muy eficaz, siempre que se logre una "mezcla" adecuada de la inyección con el líquido peritoneal. La mayor parte del fármaco absorbido tras la administración interperitoneal entra en la vena porta y, por tanto, puede sufrir un metabolismo hepático de primer paso. Por tanto, la disposición del fármaco intraperitoneal refleja la administración oral.

Algunos fármacos se administran por vía conjuntival, intravaginal o intramamaria. En estos casos, a menudo no se requiere el logro de concentraciones sistémicas efectivas para lo que es un efecto terapéutico esencialmente local. La absorción prolongada de estos sitios puede resultar en residuos tisulares persistentes en los animales productores de alimentos si la sensibilidad analítica del ensayo de seguimiento es suficientemente baja. La absorción sistémica de estas formas de dosificación se cuantifica utilizando procedimientos idénticos a los empleados para otras vías de administración.

El último tema a considerar con la absorción es la evaluación del grado y la velocidad de absorción después de la administración de fármacos por vía oral, tópica o inhalatoria. El grado de absorción del fármaco se define como disponibilidad sistémica absoluta y se indica en ecuaciones farmacocinéticas como la fracción de una dosis aplicada absorbida por el organismo (F). Aunque este tema también se discutirá ampliamente en el Capítulo 3, es importante y conveniente en este momento introducir los conceptos básicos para completar la discusión sobre la absorción de fármacos. Si se estima el grado de absorción del fármaco midiendo las concentraciones resultantes en la sangre o en las excretas, se debe tener una estimación de la cantidad de fármaco que se encontraría normalmente si se absorbiera la dosis completa. Para estimar esto, se requiere una dosis intravenosa ya que esta es la única vía de administración que garantiza que el 100% de la dosis está disponible sistémicamente (F = 1.0) y se puede cuantificar el patrón de disposición y metabolismo. Por tanto, los parámetros utilizados para medir la disponibilidad sistémica se calculan como una proporción relativa a la dosis intravenosa.

Para la mayoría de los estudios de fármacos terapéuticos, la absorción sistémica se evalúa midiendo las concentraciones en sangre. La cantidad de fármaco recolectada después de la administración por la vía en estudio se divide por la recolectada después de la administración intravenosa. Cuando se analizan las concentraciones de fármaco en sangre (o suero o plasma), la absorción total se evalúa midiendo el área bajo la curva de concentración-tiempo (AUC) utilizando el método trapezoidal. Esta es una técnica geométrica que divide el AUC en trapezoides correspondientes según el número de muestras analizadas. El área terminal más allá del último punto de datos (un triángulo) se estima y se suma junto con las áreas trapezoidales anteriores. La disponibilidad sistémica absoluta se calcula entonces como en la Ecuación 2.4: F% = vía AUC Dosis iv AUC iv Vía dosis ->


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¿Cuál es la circulación que permite la absorción de nutrientes y la excreción de desechos metabólicos en los seres humanos? - biología

Los tres síndromes de calor relacionados con la deshidratación son calambres por calor, agotamiento por calor e insolación. Los calambres por calor son calambres musculares breves y dolorosos que se producen durante el ejercicio o el trabajo en un ambiente caluroso. Los calambres por calor generalmente involucran los músculos fatigados por un esfuerzo intenso, como las pantorrillas, los muslos, el abdomen y los hombros. Kleiner (1999) teoriza que los calambres probablemente se deben a las altas tasas de sudoración y a la deshidratación que interrumpen el equilibrio de la ICF y la ECF de sodio y potasio. Enfríe gradualmente y comience a descansar. Beba una bebida (deportiva) que contenga electrolitos mientras masajea y estira suavemente los grupos de músculos afectados. Si los calambres continúan durante una hora, busque asistencia médica.

Con el agotamiento por calor, una persona puede sufrir un shock hipovolémico (un estado de disminución del volumen y del plasma sanguíneo, caracterizado por una piel pálida, fría y húmeda con una frecuencia cardíaca rápida y respiración superficial) y tener algunos de los siguientes síntomas: presión arterial baja o indetectable , náuseas, sudoración intensa, febrícula, dolor de cabeza y disminución del conocimiento. Si sospecha de agotamiento por calor, lleve a la persona a un lugar con sombra o con aire acondicionado. Acueste a la persona y levante ligeramente las piernas y los pies. Enfríe a la persona rociándola o con una esponja con agua fría y abanicándola. Haga que la persona beba agua fría. El agotamiento por calor puede provocar rápidamente un golpe de calor. Si los síntomas comienzan a empeorar, solicite asistencia médica de inmediato.

El golpe de calor es una escalada de calambres por calor y agotamiento por calor. Es una afección potencialmente mortal que ocurre cuando la temperatura corporal es de 104 grados (F) o más. La sudoración a menudo se detiene porque la temperatura corporal es muy alta. La frecuencia del pulso puede comenzar a aumentar a aproximadamente 130 latidos / min o más (lo que se conoce como taquicardia sinusal). También pueden producirse convulsiones, pérdida del conocimiento o alucinaciones. Por último, los músculos débiles pueden volverse más rígidos o flácidos. Se necesita intervención médica inmediata para prevenir daño cerebral, falla orgánica y / o pérdida de la vida.

¿Cuál es el reemplazo de líquidos adecuado para mantener el ejercicio de resistencia?
La falta de hidratación adecuada durante el ejercicio es un factor principal que contribuye al bajo rendimiento durante los eventos de resistencia, particularmente en condiciones de calor y humedad. El Colegio Americano de Medicina del Deporte (ACSM) publicó recientemente su posición más reciente sobre el ejercicio y el reemplazo de líquidos en un esfuerzo por guiar a los deportistas hacia una participación segura y placentera en el ejercicio de resistencia (Sawka et al., 2007). Las siguientes tres secciones, prehidratación antes del ejercicio, hidratación durante el ejercicio y rehidratación después del ejercicio, resumen los puntos clave de este documento de posición del ACSM.

Prehidratación antes del ejercicio
El objetivo de la prehidratación es asegurarse de que se corrija cualquier insuficiencia de líquidos y electrolitos antes de comenzar la sesión de ejercicio cardiovascular. La hidratación antes del ejercicio puede comenzar progresivamente unas 4 horas antes de la sesión de entrenamiento. Aproximadamente 5-7 ml / kg de peso corporal (1 kg = 2,2 libras) deberían ser suficientes. Entonces, si una persona pesa 150 libras, ese peso es de 68 kg, por lo tanto, 7 ml / kg X 68 kg = 476 mililitros de líquido. Dado que 8 onzas equivalen a 237 mililitros, 476 mililers equivalen aproximadamente a 16 onzas, o dos vasos de agua. El consumo de algunos alimentos o bocadillos que contienen sodio con los dos vasos de agua puede ayudar a retener el líquido. Una bebida con muy poco sodio (20 y no 50 mEq por litro o 460-1150 miligramos por litro) también sería suficiente (tenga en cuenta que mEq significa miliequivalente).

Hidratarse durante el ejercicio
El objetivo de la hidratación durante el ejercicio es prevenir la pérdida excesiva de agua y las disparidades en el equilibrio de electrolitos en las células musculares activas. Las recomendaciones de hidratación durante el ejercicio pueden ser bastante variables según la tasa de sudoración de una persona, el modo de ejercicio, la duración del ejercicio, las condiciones climáticas, las oportunidades para hidratarse, el estado de entrenamiento, la aclimatación al calor y la intensidad del ejercicio. Debido a las circunstancias anteriores, se recomienda una estrategia de hidratación personalizada que incluya segmentos de hidratación periódica durante la sesión de entrenamiento. Sawka y sus colegas (2007) aclaran que el ejercicio prolongado (& Mac179 3 horas) es difícil para equilibrar los déficits de agua y electrolitos. Se anima a los usuarios a que controlen su peso corporal antes y después del entrenamiento durante los diferentes entrenamientos y traten de igualar la pérdida de peso (a través del sudor) con la reposición de líquidos durante el ejercicio. Para mantener el rendimiento del ejercicio de resistencia y Mac179 1 hora, el consumo de carbohidratos (con una mezcla de azúcares como glucosa, fructosa, maltodextrina y sacarosa) puede ser beneficioso. El consumo de carbohidratos a una tasa de

Se ha demostrado que 30-60 gramos por hora son bastante efectivos para mantener los niveles de glucosa para un rendimiento aeróbico continuo más allá de una hora (Sawka et al.). Sawka y sus colegas investigadores añaden que la concentración de carbohidratos debe ser de hasta el 8%, y no más, porque una concentración más alta puede impedir el vaciado gástrico (del estómago). Las necesidades de electrolitos durante el ejercicio prolongado se reponen mejor con líquidos que contengan

20-30 mEq por litro (460-690 miligramos por litro) de sodio y

2-5 mEq por litro (80-200 miligramos por litro) de potasio.

Rehidratación después del ejercicio
Después del ejercicio, el objetivo es reponer cualquier déficit de líquidos o electrolitos. Sawka y col. (2007) sugieren una reanudación de las comidas y refrigerios normales (que contienen sodio adecuado) con suficiente agua para restaurar el cuerpo. Los autores afirman que las pérdidas de sodio son bastante diferentes entre individuos y difíciles de evaluar, pero una variedad de opciones de alimentos suministran los electrolitos agotados. Por último, las células del cuerpo absorben mejor los líquidos después del ejercicio cuando se ingieren gradualmente, en lugar de hacerlo en grandes cantidades. Como regla general, por cada kilogramo (2,2 libras) de peso después del ejercicio por debajo del peso previo al ejercicio, el cuerpo necesitará aproximadamente 1,5 litros de líquido (Sawka et al.). Convirtiendo kg a lb, por cada libra de sudor que pierda en el ejercicio, beba alrededor de 25 onzas de líquido después del ejercicio para reponerse.

Conclusión
El agua es la sustancia más omnipresente de nuestro planeta. La vida tal como la conocemos no podría existir sin agua. Sin embargo, no se conocen bien algunas propiedades físicas únicas. Por ejemplo, ¿por qué el agua se expande, en lugar de contraerse, cuando se congela ?, o ¿por qué el agua almacena calor mejor que prácticamente cualquier otro fluido ?, o ¿cómo es que dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, ambos gases inflamables, son capaces de combinarse y convertirse en líquido. Las propiedades únicas del agua ponen límites a nuestra fisiología y anatomía al mismo tiempo que brindan oportunidades para la actividad física, el ejercicio y la vida tal como la conocemos. Sin embargo, queda mucho por aprender sobre esta misteriosa molécula que llamamos H20.

Barra lateral 1:15 preguntas frecuentes sobre el agua
1) ¿Por qué necesita beber más agua cuando viaja en avión?
El aire recirculado en los aviones tiene menos humedad. El tiempo de viaje a grandes altitudes también aumenta la pérdida de agua por evaporación. Como guía general, beba un vaso de agua o jugo de 8 onzas por cada hora de vuelo.
2) ¿Por qué los hombres tienen un porcentaje más alto de agua que las mujeres?
Los hombres tienen un porcentaje ligeramente alto de masa muscular en el cuerpo humano y los músculos están compuestos de aproximadamente un 75% de agua.
3) ¿Por qué varía su sudor en los entrenamientos durante la semana?
La 'tasa' total de sudoración, así como la 'pérdida de sudor' total, pueden ser marcadamente diferentes de un día a otro debido a diferencias en el ambiente (calor y humedad), intensidad del ejercicio, duración del ejercicio, modo de ejercicio (los menos acostumbrados a la actividad, generalmente más trabajo y pérdida de sudor) y tipo de ropa (absorbencia de agua).
4) ¿Cuánta agua se puede perder en una hora de ejercicio?
Al hacer ejercicio ligero en un ambiente fresco o moderado, la tasa de sudoración puede ser tan pequeña como 100 ml / hora, que es aproximadamente 3 onzas. Sin embargo, durante el ejercicio vigoroso en un ambiente caluroso, la pérdida de sudor puede superar los 3000 ml / hora, lo que equivale aproximadamente a 100 onzas (Murray, 2007).
5) ¿Cómo afecta la edad a su capacidad para hidratarse?
Beber solo en respuesta a las señales de sed del cuerpo aumenta el riesgo de que un adulto mayor se deshidrate porque, con la edad, la sed se convierte en un indicador menos eficaz de las necesidades de líquidos del cuerpo. Las personas mayores que se han trasladado a lugares donde el clima es más cálido o seco que el clima al que están acostumbrados también son más susceptibles a la deshidratación. Necesitan beber agua con regularidad. La deshidratación en los niños generalmente es el resultado de la pérdida de grandes cantidades de líquido (por ejemplo, al jugar) y de no beber suficiente agua para reemplazar la pérdida. Un bebé puede deshidratarse solo unas horas después de enfermarse. La deshidratación es una de las principales causas de enfermedad y muerte infantil en todo el mundo.
6) Fisiológicamente, ¿por qué los ambientes más fríos no perjudican la función fisiológica tanto como los ambientes cálidos?
Existe un deterioro del rendimiento asociado con entornos más fríos. Sin embargo, la deshidratación no es tan perjudicial porque el gasto cardíaco (frecuencia cardíaca x volumen sistólico) es más alto en ambientes más fríos (mejorando el rendimiento cardiovascular) mientras que la temperatura central es más baja (Murray, 2007).
7) ¿Cómo puedes determinar tu tasa de sudoración?
Para determinar la tasa de sudoración, mida el peso corporal antes y después del ejercicio (sin ropa), la cantidad de líquido consumido durante el ejercicio y la cantidad de orina excretada (si la hubiera) durante el ejercicio.
Siga el ejemplo a continuación para calcular la tasa de sudoración (Williams, 2005):
una. Peso corporal antes del ejercicio 130 libras
B. Peso corporal después del ejercicio 126,5 libras
C. Cambio en el peso corporal -3.5 libras (o 56 onzas)
D. Volumen de bebida 16 onzas
mi. Volumen de orina 0 onzas
F. Pérdida de sudor (c + d - e) 72 onzas
gramo. Tiempo de ejercicio 45 minutos
h. Tasa de sudoración (f dividido por g) 72 onzas / 45 minutos = 1,67 onzas / minuto
La tasa de sudoración varía de una persona a otra debido a las diferencias de peso corporal, los factores genéticos, la capacidad de aclimatación al calor y la eficiencia metabólica (producción de energía) (Sawka, 2007).
8) Explique los diferentes tipos de agua, incluidas las de hierbas, vitamínicas, purificadas, de manantial, minerales y artesianas.
una. El agua de hierbas presenta sabores derivados de hierbas que promocionan los beneficios para la salud asociados con los antioxidantes.
B. El agua con vitaminas está fortificada con varias vitaminas y otros aditivos, incluido un edulcorante que agrega calorías a la bebida.
C. El agua purificada generalmente se produce mediante algún tipo de proceso de destilación.
D. El agua de manantial fluye naturalmente de una fuente subterránea.
mi. El agua mineral proviene de una fuente subterránea protegida y debe contener algunos minerales.
F. El agua artesiana se extrae de un pozo que extrae un acuífero confinado (capa subterránea de roca, arena, arcilla o limo permeable al agua).
9) ¿Cuál es la composición del sudor?
Aunque esto varía de persona a persona, la composición del sudor es aproximadamente 99% de agua y los electrolitos de sodio y cloruro (Williams, 2005). Williams señala que otros minerales perdidos en pequeñas cantidades incluyen calcio, potasio, magnesio, hierro, zinc, cobre y algunas vitaminas solubles en agua.
10) Además de contar las tazas diarias de ingesta de agua, ¿hay alguna forma de controlar si está bebiendo suficiente o demasiada agua?
Como regla general, el color de la orina es un buen "marcador" de la ingesta de agua. La orina está compuesta de agua, urea (desechos metabólicos), materiales orgánicos (incluidas pequeñas cantidades de carbohidratos, enzimas, ácidos grasos y hormonas) y algunos electrolitos. La orina normal debe ser de color transparente a ámbar (amarillo claro). Suele ser más amarillo si se toman vitaminas y algunos medicamentos. La orina de color amarillo oscuro y un volumen más bajo (de lo habitual para usted) son indicadores de deshidratación.

Beber demasiada agua puede provocar una "intoxicación por agua". Sin embargo, este caso es raro en personas sanas porque los riñones pueden producir una gran cantidad de orina en un breve período de tiempo para corregir este desequilibrio. Un exceso de ingesta de agua también puede conducir a una mayor exposición a los contaminantes en el agua, si se mantiene durante un período de tiempo prolongado.
11) ¿Ayudará el agua potable a perder peso?
Existe alguna evidencia para hombres y mujeres de que la ingesta de agua con una comida puede ayudar a promover la saciedad y aliviar el hambre (Valtin, 2002). El agua no tiene valor calórico y cuando se sustituye por bebidas endulzadas (generalmente con jarabe de maíz con alto contenido de fructosa o sacarosa), que agregan calorías con pocos nutrientes, proporcionará una modificación positiva a un plan de control de peso.
12) ¿Por qué algunos atletas se mojan el cuerpo durante las competencias de resistencia?
Limpiar la cabeza y el torso con agua fría o un chorro de agua es una técnica de humectación de la piel. Aunque se percibe que mejora el rendimiento, no se ha demostrado que esta práctica reduzca la temperatura central o mejore el rendimiento cardiovascular.
13) ¿Las mujeres embarazadas o en período de lactancia necesitan beber más agua?
Sí, las mujeres embarazadas y las que están amamantando necesitan líquidos adicionales todos los días para mantenerse hidratadas. Se anima a las mujeres en riesgo de aumentar demasiado de peso a consumir más agua (sin calorías) y limitar su consumo de líquidos endulzados (con calorías).
14) ¿Qué es la hiponatremia?
Hiponatremia ("natremia" proviene de la palabra latina para sodio, y significa & estado de sodio) significa niveles subnormales de sodio en la sangre. Esto puede ocurrir en eventos cardiovasculares prolongados como un maratón. Los síntomas incluyen vómitos, dolor de cabeza, distensión abdominal, pies y manos hinchados, desorientación, fatiga excesiva y dificultad para respirar. La sobrecarga de la ingesta de líquidos es la principal causa de hiponatremia inducida por el ejercicio. Una pérdida excesiva de sodio corporal total es otra causa o motivo contribuyente. La intervención médica es necesaria para discernir claramente si los síntomas se deben a un trastorno por calor o hiponatremia.
15) ¿El cuerpo absorbe más rápido el agua fría que el agua tibia?
No, sin embargo, el agua fría o tibia es calmante al gusto y se absorbe más rápido en el cuerpo.

Barra lateral 2: Definición de términos asociados con la hidratación
Electrolito: Sustancia en solución que puede conducir una corriente eléctrica. Los electrolitos en el cuerpo humano incluyen calcio, cloruro, fluoruro, magnesio, potasio y sodio.
Euhidratación: estado normal del contenido de agua corporal, también llamado normohidratación.
Deshidratación: pérdida de agua (debido al ejercicio, enfermedad, medio ambiente, medicamentos). , o privación de líquidos) y sales esenciales para el funcionamiento normal del cuerpo.
Hidratación: Suministrar agua para restablecer o mantener el equilibrio de líquidos.
Hipohidratación: eliminación de agua del cuerpo.
Hiperhidratación: estado de exceso de líquidos en el cuerpo, también llamado sobrehidratación.
Hipertermia: una condición aguda que ocurre cuando el cuerpo produce o absorbe más calor del que puede disipar.
Hiponatremia: una concentración anormalmente baja de sodio en la sangre. Demasiado poco sodio puede hacer que las células funcionen mal y el sodio extremadamente bajo puede ser fatal.
Shock hipovolémico. Estado de disminución del volumen y del plasma sanguíneo, que se caracteriza por piel pálida, fría y húmeda, con frecuencia cardíaca rápida y respiración superficial. También se llama colapso físico.
Osmolalidad: la cantidad o concentración de sustancias disueltas (conocidas como soluto) en una solución.
Ósmosis: Difusión de líquido a través de una membrana semipermeable desde una solución con una concentración baja de soluto a una solución con una concentración de soluto más alta hasta que haya una concentración igual de líquido en ambos lados de la membrana.


Ver el vídeo: Bilirubin Metabolism (Noviembre 2022).