Bioquimica anestesica
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DR FRANCISCO JAVIER URIBE ROA
RESIDENTE 1ER AÑO ANESTESIOLOGÍA
13 DE ABRIL DEL 2015
iMSSH.G.R. C/M.FNo.1 Lic. Ignacio Garcia Tellez
BIOQUIMICA APLICADA A LA ANESTESIA
PROPIEDADES DELAS MEMBRANAS BIOLOGICAS
INTRODUCCION
FRONTERAS ENTRE COMPARTIMENTOS
SELECCIONAR LO QUE ENTRA Y SALE (TRASNPORTADORES ESPECIFICOS
DINAMICAS Y MOVILES
Dr Villarejo D.M. Programa de Actualizacion continua para el anestesiólogo. Bioqimica anestesicaEdit medica científica latinoamerica. Pp 24-64
Modelo estructural actual
Tipo mosaico por Singer y Nicolson en 1970
Doble capa de fosfolípidos y proteínas. SEMIPERMEABLE!!!
FOSFATIDILCOLINA Y FOSFATIDILIETANOLAMINA
PROTEINAS DE TRANSPORTE, DE ADHESION MOLECULAR, BOMBAS.
Jhone W. Baynes. Bioquimica medica. Membranas y trasnporte. Pp 81-81, edit elsevier Mosby
LIPIDOS
ANFIPATICOS
POLAR: HIDROFILICANO POLAR:
HIDROFOBICA
MICELAS
Dr Villarejo D.M. Programa de Actualizacion continua para el anestesiólogo. Bioqimica anestesicaEdit medica científica latinoamerica. Pp 24-64
Bicapa lipidica
2 caras polares y un
centro no polarColesterol:
No forma micelas ni bicapas lipídicas
Estabilizacion.
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Proteinas
De acuerdo a su localización: Intrinsecas: a lo largo de la membrana liidica
Extrinsecas: están asociadas solo a la membrana lipídica
Glucocalix: proteínas a sociadas a carbohidratos en la membrana. Diferenciacion celular
Jhone W. Baynes. Bioquimica medica. Membranas y trasnporte. Pp 81-81, edit elsevier Mosby
Fisiologia de la membrana
Seleccionar y regular las moléculas que entran y sales de la celula
Receptor y procesador de diferentes estimulos
Las moléculas se distribuyen por el movimiento de lípidos proteínas y carbohidratos que forman la membrana y al movimiento que tienen las moléculas que las circundan
Movimiento cinetico
temperatura
TamañoDiferencia de cocentracion
Tipo de trasnporte
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Movimiento a través de la membrana
Gasto o NO de energiA (ATP)
PASIVO ACTIVO
SOLUBILIDAD
MOLECULAR:
Dr Villarejo D.M. Programa de Actualizacion continua para el anestesiólogo. Bioqimica anestesicaEdit medica científica latinoamerica. Pp 24-64
Movimiento de sustancias por una
membrana semipermeable SIN GASTO DE ENERGIA
ESPACIOS O ABERTURASSIMPLE
YFACILITADA
William Ganong. Fisiologia Medica. Fisiologia celular. Pp 3-49. edit manual moderno. Edicion 20
agua, gases disueltos o moléculas liposolubles por
la capa doble de fosfolípidos de la
membrana citoplasmática.
IONESMOL.
PEQUEÑAS
William Ganong. Fisiologia Medica. Fisiologia celular. Pp 3-49. edit manual moderno. Edicion 20
Otro factor que influye en la permeabilidad de los canales es el GRADIENTE DE PRESION (vaso sanguino cercano a la membrana) y la energía de HIDRATACION.
Molécula diluida en agua la cual tiene interacciones con ella.
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osmosis
Paso de agua de un lado a otro de una membrana
Equilibrio continuo sin cambios en su volumen
Presion osmótica:
IONES
Presion oncotica
Presion coloido-osmotica
Dr Villarejo D.M. Programa de Actualizacion continua para el anestesiólogo. Bioqimica anestesicaEdit medica científica latinoamerica. Pp 24-64
Transporte activo
ATP
En contra de un gradiente de concentración
2 tipos:
Primario: bombas ionicas y enzimas membranales
El que requiere capas celulares: fagocitosis, pinocitosis
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Bombas ionicas
Na, K, Ca, Cl, H
Tambien en retículo endoplásmico y mitocondria
ATP ASA: compledo de 2 proteínas que forman un transportador
Parte interna: 3 sitios donde se uno el Na
Parte externa 2 sitios para el k
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endocitosis
PINOCITOSIS: moléculas grandes (proteínas) ingresan a la celula
Receptores específicos en la membrana
Invaginaciones “Hoyuelos”----clatrina, actina y miosina
Vesícula pinocitica
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Fagocitosis: células de defensa
Receptores de mebrana se unen a la particula que se endocitara
Protuyen partes de la membrana alrededor de la particula: FAGOSOMAS
VACUOLA FAGOCITICA. Va la citoplasma
William Ganong. Fisiologia Medica. Fisiologia celular. Pp 3-49. edit manual moderno. Edicion 20
Respiracion aerobica
y anaerobica
Respiracion celular
La degradación de la glucosa mediante el uso de O2 o sustancia inorgánica se conoce como RESPIRACION CELULAR
La respiración que necesita oxígeno se llama RESPIRACION AEROBICA
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GLUCOLISIS
Conversion de glucosa en 2 moléculas de Ac Piruvico
Se usan 2 moléculas de ATP pero se producen 4
El H junto con electrones se unen a una conenzima NAD+ (nicotin adenin dinucleotido) y forman NADH
Citoplasma
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Libera solamente el 10% de la energía disponible en la glucosa
El resto se libera al romperse cada molécula de acido pirúvico en H20 y Co2
El 1er paso es la converison del Ac pirúvico en acido acético el cual esta unido a la coenzima A (coA)
Produce una molecula de Co2 y NADH
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El ciclo del acido citrico
A continuación el acetilCoA entra en una serie de reacciones conocidas como el ciclo del acido citrico en el cual se completa la degradación de la glucosa.
El acetil CoA se une al Ac oxaloacetico: Acido cítrico
El ac. Citrico se vuelve a convertir en ac. Oxaloacetico
Se libera Co2, se genera NADH o FADH2 --- 2 ATP
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La cadena de trasnporte de electrones
En el ciclo de Krebs se ha producido CO2 que se elimina, y una molecula de ATP
Sin embargo, la mayor parte de la energía de la glucosa la llevan el NADH y el FADH2, junto a los electrones asociados.
Cadena de transporte de electrones (transferencias entre compuestos portadores de electrones) MITOCONDRIA.
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Uno de los portadores de electrones es una coenzima, los demás contienen hierro y se llaman citocromos
Cada portador esta en un nivel de energía mas bajo que el anterior, y la energía que se libera se usa para formar ATP
Esta cadena produce 32 ATP por cada molecula de Glucosa degrada, + 2 ATP de glucollisis + 2 ATP del ciclo de acido cítrico------36 ATP por cada glucosa que se degrada de CO2 y H2O
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Respiracion anaerobica
No todas las formas de respiración requieren O2
Algunos organismos degradan su alimento por medio de la respiración anaeróbica
El aceptor final de electrones es otra sustancia inorgánica diferente al O2
Se produce menos ATPJhone W. Baynes. Bioquimica medica. Membranas y trasnporte. Pp 81-81, edit elsevier Mosby
fermentacion
Degradación de glucosa y liberación de energía utilizando sustancias orgánicas como aceptores finales de electrones
Bacterias y células musculares humanas pueden producir energía mediante fermentación
La primer parte de la fermentación es la glucolisis
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Fermenation alcoholica
Este tipo de fermentación produce alcohol etílico y CO2 a partir de Ac. Piruvico
Celulas de levadura (hongo)
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Fermentacion lactica
Se convierte el Ac pirúvico en acido láctico
Es anerobica y tiene una ganacia de 2 ATP por cada glucosa degradada.
Es importante en la producción de lácteos.
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Cadena respiratoria y la fosforilacion oxidativa
La cadena respiratoria : via metabólica en la cual ocurren transferencias de electrones desde diversos sustratos hasta el O2
Membrana interna de la mitocondria
laa fosforilación oxidativa es un proceso metabólico que utiliza energía liberada por la oxidacIon de nutrientes para producir ATP
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Cadena respiratoria y la fosforilacion oxidativa
Cambios electroquímicos:
ATP
Coenzima ox
ido-
reducc
ion
ROTENONAPIERICIDINA A
“BARBTURICOS”BLOQUEANDO
TRANSFERENCIA DE ELACTRONES / FLAVINA Y
UBIQUINONA
DIMECARPROLANTIMICINA A.
CITOCROMO B Y C1
CIANURO MONOXIDO DE
CARBONO.
HEMO A 3 DE LA CITOCROMOOXIDASA.
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ANESTESIA GENERAL
MOLECULAR
Estado inducido por drogas, reversible y caracterizado por cambios en los componentes del comportimento y la percepción resultando en la perdida de la respuesta de la respuesta ante estimulos externos.
Que es la anestesia??
componentesConciencia(sedación e
hipnosis)
amnesia
Analgesia inmovlidad
Respuesta autonomica
Sitios de acción anestésica en el SNC
Medula espinal: los anestésicos inhiben las respuestas útiles ante un estimulo nocivo
Estudios electrofisiológicos muestran inhibición de la transmisión sináptica exitatoria en la medula espinal
Sistema reticular activador ascendente
SRRA
Estado despierto/alerta
Los anestésico muestran incremento en la latencia y disminución en la amplitud de los potenciales corticales, (inhiben trasnferencia de información)
Halotano
Enflurano
isoflurano
Corteza cerebral
Sitio principal de almacenamiento y recuperación
Interfieren en funciones complejas (memoria, consciencia)
l
A dosis de sedante----afecta la actividad neuronal cortical (volátiles)
A dosis de hipnotico---afecta a nivel de estructuras subcorticales ( talamo, hipotálamo, SRRA)
resumen
Efectos en varias estructuras del SNC
SI BIEN CIERTOS EFECTOS ANESTESICOS PUEDEN ATRIBUIRSE A LOCALIZACIONES ESPECIFICAS
NO HAY UN SOLO PUNTO QUE ORIGINE ANESTESIA
ketamina
Estado disociativo
Analgesia y amnesia sin perdida del estado de conciencia.
Alteraciones de vías talamoCorticales (ondas gamma)
No afecta el metabolismo celular neuronal
Suprimen NMDA
Excitabilidad neuronal
Potencial de accion
Potencial de membrana en
reposo
Potencial del umbral para
la generación de un
potencial de accion
Funciones de los canales de
sodio controlados por voltaje
Los anestésicos hiperpolarizan (potencian en reposo mas negtivo) tanto a las neuronas motoras medulares como a neurona corticales.
Supresion de la gestación espontanea de un potencial de acción.
Funcion sinaptica
Suprimen la transmisión sináptica excitatoria en varias preparaciones (ganglios simpáticos, corteza olfatoria, hipocampo, medula espinal).
Concentraciones anestésicas altas
Efectos presinapticos
Modifican la liberación presinaptica de neurotrasmisores ya que afectan la síntesis, almacenamiento o secreción.
Evitan la liberación de neurotransmisores excitatorios e inhibitorios.
Impiden la entrada de calcio a la celula
Efectos postsinapticos
Los anestésicos también pueden alterar la función sináptica al mdificar la respuesta postsinaptica al neurotrasmisor liberado.
Los efectos de los anestésicos sobre la acción neurotransmisora excitatoria varían según el tipo de neurotransmisor, el agente anestésico y la preparación
INTRODUCCION:
The MEYER-OVERTON rule (1900)
La potencia de un gas es directamente proporcional
a su solubilidad en aceite.
Mecanismos moleculares y celulares de anestésicos
Mecanismos moleculares y celulares de anestésicos
No grupo heterogéneo
Estructura química completamente diferente y que de acuerdo a sus características físicoquimicas son capaces de inducir anestesia
Enlaces de éter (volátiles)dietileter, isoflurano, sevofluorano, desfluorano
Gases: oxido nitroso, xenón (gas noble)
Barbituricos inyectables. Tiopental y metohexital
Hipnoticos (sin analgesia ni potencia anestésica).
Derivado alquifenol propofol
Derivado imidazolico etomidato
Benzodiacepinas midazolam y flunitrazepam
Como se explican los efectos farmacologicos???
Toda molecula pequeña lipofilica,
organica e inorgánica en dosis
suficientemente altas, tienen efecto
anestesico
El efecto de los anestésicos en la sinapsis es mejor cuanto mayor sea la tasa metabolica
de las células.
La potencia anestésica de los iestereisomeros en general se diferencia claramente
Isomero
Misma forma molecular
Mismos enlaces
Dif. Orientacion en el espacio
Teoria biofísica (lípidos)
Estimulacion inespecífica de mebranas biológicas por los
anestesicos
Moleculas organicas
(inorgánicas) pequeñas lipofilicas
modifica orden de la membrana
Estado liquido de lipoproteínas
aun mas desordenado
Compromiso de canales iónicos
Inhibicion de flujo de iones.
Alteracion de la carga eléctrica. De las células y alteraciones en exitabilidad cel-
La expansión de la membrana de las neuronas (desorden) es reversible a través de aumentar la presión externa
Disminucion o inhibición de la anestesia
Efecto de corte
• Anestesicos inhalatorios
• barbituricosholoencefalicos
La potencia anestésica de los volátiles y gaseosos aumenta a medida que
se incrementa su lipofilia
Teoria bioquímica (proteínas o receptores)
Determinados anestésicos (intravenosos) interaccionan con RECEPTORES PROTEICOS de la membrana e interfieren asi con la acción de los neurotransmisores
Canales proteicos
Moduladores de los canales proteicos
Membrana celular circundante
A través de interaccion fármaco-receptor se transmiten efectos específicos de acuerdo al tipo y densidad del receptor
Propiedad sedantes y ansiolíticas de las benzodiacepinas
Efecto hipnótico del propofol y etomidato
Analgesia por opioides
Carecen de efectos
holoencefalicos
(Anetesia parcial)
Gracias