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Universidad Andrs Bello. Laboratorio de Fisiologa Comparada
2015
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MECANICA VENTILATORIA EN PECES Y EPITELIOS BRANQUIALES.
Profesores: Alejandro Arriagada, Jacqueline Valenzuela.
TEJIDO EPITELIAL Todos los epitelios poseen caractersticas que
les son comunes, como encontrarse formados por clulas adheridas
entre s y con escasa sustancia extracelular, formar capas celulares
que revisten superficies separando compartimentos, formar
agrupaciones de clulas que pueden secretar diferentes compuestos, y
carecer de vasos sanguneos. Dado que los vasos sanguneos
generalmente no penetran en los epitelios, su nutricin depende de
su relacin con el tejido conectivo que s est vascularizado. De esta
forma los epitelios se mantienen por difusin de los nutrientes que
llegan hasta el tejido conectivo. Entre estos dos tejidos se
encuentra la membrana basal, que debe ser atravesada por los
diferentes compuestos para alcanzar a las clulas epiteliales. Cabe
aclarar que si bien los epitelios son avasculares, s estn inervados
por terminaciones nerviosas libres. Adems, las clulas de algunos
epitelios de revestimiento tambin cumplen una funcin sensorial; son
los neuroepitelios que se encuentran en los rganos del odo, del
olfato, etc. Los epitelios de revestimiento cubren superficies
externas o cavidades corporales y se apoyan sobre una capa de
tejido conectivo. En el caso de los epitelios que revisten
cavidades hmedas se emplea el trmino de membrana mucosa para
designar este conjunto de epitelio ms conectivo, y el trmino de
corion o lmina propia para designar a este ltimo tejido.
Formas de las clulas epiteliales
Segn las condiciones funcionales a las que se encuentren
sometidos, los epitelios de revestimiento varan de un rgano a otro:
pueden tener una o ms capas, presentar diversos aspectos
morfolgicos y varios tipos celulares, y puede presentar
especializaciones celulares. As los epitelios con funciones de
absorcin y/o excrecin son simples, y los epitelios cuya funcin es
la proteccin son estratificados. Por ejemplo, en el intestino donde
se realiza la absorcin de nutrientes, el epitelio es cilndrico
simple y las clulas presentan en su borde apical microvellosidades
que aumentan su superficie de contacto con el medio y hacen ms
eficiente el proceso de absorcin. Al microscopio ptico esta
especializacin se observa como la chapa estriada. Branquias La
mayora de los peces telesteos presentan ocho arcos branquiales,
cuatro por lado. Cada arco est internamente atravesado por
capilares sanguneos y es sostenido por un par de filamentos
branquiales. Los gases e iones inorgnicos son intercambiados entre
la sangre y el medio externo a travs de lamelas secundarias, las
cuales se extienden perpendiculares a los filamentos branquiales.
La delicada superficie de las lamelas secundarias es protegida del
material particulado por estructuras llamadas branquiespinas.
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Gill arch: sagittal section (Bouins, H&E, Bar = 90.2 m). 1.
gill raker;2. mucosal epithelium; 3. basement membrane; 4.
submucosa; 5. bone;6. adipose tissue; 7. efferent branchial
arterioles; 8. afferent branchial artery;9. primary lamellae; 10.
secondary lamellae.
Gill filament, sagittal section (Formalin, H&E, Bar = 16.7
m).1. primary lamella; 2. secondary lamella; 3. epithelial cell; 4.
mucous cell;5. pillar cell; 6. lacuna (capillary lumen); 7.
erythrocyte within capillary lumen;8. chloride cell; 9. rodlet
cell; 10. undifferentiated basal cell.
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Figure. Gill filament, sagittal section through cartilaginous
support (Formalin, H&E, Bar = 15.6 m). 1. primary lamella; 2.
extracellular cartilaginous matrix; 3. chondrocytes; 4. secondary
lamella; 5. epithelial cell; 6. mucous cell; 7. chloride cell; 8.
pillar cell; 9. lacuna (capillary lumen); 10. red blood cells
within lacuna.
El flujo de agua sobre las branquias de los peces telesteos se
mantiene por la accin de dos bombas de musculatura esqueltica, una
en la cavidad oral y la otra en la opercular. El agua entra a la
boca, pasa por sobre las branquias y sale por las hendiduras
operculares. Existen vlvulas en la cavidad bucal y opercular para
mantener un flujo unidireccional. La cavidad bucal cambia su
volumen bajando y subiendo el piso de la boca, el oprculo (aleta
sea que cubre las branquias) oscila hacia adentro y afuera
aumentando y reduciendo el tamao de la cavidad opercular. Los
cambios de volumen de las dos cmaras estn casi en fase pero se
mantiene una presin diferencial a travs de las branquias durante
casi todo el ciclo respiratorio. Una breve descripcin de la
ventilacin del pez sera:. En primer lugar, el oprculo se pliega
contra el cuerpo. A continuacin, los arcos branquiales se expanden
hacia el exterior causando que el agua entre en la boca y fluya
dentro de la cavidad oral (bucal). La vlvula oral de la boca se
cierra, el arco branquial se contrae, el oprculo se abre hacia
afuera y el agua es forzada sobre los filamentos branquiales y la
cavidad opercular. En el breve intervalo entre ciclos, las puntas
de cada par de filamentos branquiales son ventiladas hasta tocar
las puntas de cada par adyacente en ambos lados formando verdaderas
cortinas entre las cavidades oral y opercular. Los gases e iones
inorgnicos son intercambiados entre la sangre y el agua a travs de
una superficie epitelial delgada que se dispone sobre una red de
capilares sanguneos. El trmino epitelio se refiere a una capa de
clulas que cubre una superficie o reviste una cavidad.
Movimiento de los gases a travs de las lamelas secundarias. Los
gases se mueven por transporte pasivo. Las branquias del pez
representan un rgano respiratorio ideal ya que poseen una amplia
superficie con distancias de difusin cortas. Ambas caractersticas
aumentan la difusin. Los eritrocitos suspendidos en el plasma son
la ltima unidad de respiracin. Estas clulas ovaladas y aplanadas
captan el O2 transportado hacia el plasma desde el exterior, a
travs de las capas epiteliales de las lamelas secundarias. Al mismo
tiempo, los eritrocitos liberan CO2 para que ste sea transportado
de regreso a travs del epitelio de la lamela secundaria, para su
excrecin en el agua.
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Ambos gases necesitan difundir a travs de varias membranas antes
de llegar a sus destinos. La superficie externa del epitelio de la
lamela secundaria est en contacto permanente con una capa de agua
de 5 a 8 m de espesor. Las molculas de O2 necesitan penetrar esta
membrana de agua para moverse secuencialmente a travs de la capa de
mucus que cubre la superficie externa del epitelio de la lamela
secundaria y por el centro de las clulas epiteliales antes de
llegar a la sangre. El oxgeno penetra en los eritrocitos y se
combina con hemoglobina, para su transporte hacia tejidos
desoxigenados a lo largo de la circulacin desde las branquias. El
dixido de carbono atraviesa estas membranas en direccin opuesta.
Regulacin de la ventilacin. La regulacin de la tasa de
transferencia de O2 y CO2 entre el medio y las mitocondrias (ltimos
aceptores del O2) son reguladas, entre otros efectores, por cambios
en la ventilacin y en el flujo y distribucin de sangre dentro del
cuerpo (perfusin). La tasa de perfusin de la superficie
respiratoria se relaciona con los requerimientos de los tejidos por
los gases y con las capacidades de transporte de la sangre. Para
asegurarse que suficiente oxgeno sea entregado a la superficie
respiratoria para saturar la sangre con oxgeno, la tasa de
ventilacin debe ajustarse de acuerdo con la tasa de perfusin. La
razn ventilacin/perfusin en la superficie respiratoria depende de
la diferencia de contenido gaseoso entre la sangre arterial y
venosa y entre el contenido de gas en el medio respiratorio (agua o
aire). A su vez, esta diferencia depende de la presin parcial de
oxgeno y el contenido de gas por unidad de volumen o por unidad de
presin en la sangre y en el medio. Por lo tanto, cambios en la PO2
en el medio afectarn la razn ventilacin /perfusin. Una reduccin en
la PO2 del aire o agua a inhalar sern compensados por un aumento en
la ventilacin.
Valores de ventilacin (izquierda) y perfusin en un pez.
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TRABAJO EXPERIMENTAL
NOMBRE:
FECHA:
CONDICIONES INICIALES
Volumen de AguaTemperaturapHEspecieEstado de
desarrolloPesoTallaCondicion general
Observaciones adicionales
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Tiempo (min) Frec opercular pH T Observaciones
0
5
10Aplicacin estmulo (T o pH)
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
