Teoría de los Compartimientos
Origen de la teoría de los compartimientos
La teoría de los compartimientos es un enfoque matemático, utilizado en diversas
disciplinas: como la biología, también la medicina, continuando con los sistemas dinámicos complejos y la
farmacocinética. En sí, un compartimiento hace referencia a una porción del
sistema donde los componentes así (como medicamentos o nutrientes) se
distribuyen uniformemente, de esta teoría se puede resaltar que permite
simplificar sistemas complejos dividiéndolos en partes manejables.
En este párrafo es importante saber que esta teoría fue concretada en el año 1996 por Ludwig von Bertalanffy (Viena, 19 de septiembre de 1901-Búfalo (Nueva York), 12 de junio de 1972) fue un biólogo
y filósofo, que tomo de base algunos científicos que dieron su gran aporte a la
farmacocinética para darle credibilidad absoluta a esta teoría.
El profesor Torsten Teorell (23 de julio de 1905 – 4 de agosto de 1992) fue uno
de los fundadores de la farmacocinética, hizo muchas contribuciones al campo,
en primer lugar presentó por primera vez un modelo multicompartimental, para el análisis de la
acción y el metabolismo de los medicamentos en el año (1937). Teorell introdujo
una idea de representar el cuerpo humano como un sistema de compartimientos
interconectados, para describir como los fármacos se distribuyen y se eliminan del
cuerpo. Otro de sus científicos de base fue John Gaddum (31 de marzo de 1900-30 de junio de 1965) quien apoyo a esta teoría brindando grandes aportes ya que fue un farmacólogo que su mayor contribución en la farmacocinética la enfocó en la dinámica de fluidos corporales.
Teoría de los compartimientos aplicada en la medicina
El cuerpo humano se compone de 60% liquido, esta cantidad se encuentra
distribuida en 2 compartimientos, en primer lugar, está el líquido intracelular que
su función vital es proveer un soporte para que ocurran las reacciones
fundamentales de una célula, por los tanto une todas las reacciones químicas del
organismo. En segundo lugar, está el otro compartimiento que es el líquido
extracelular, en otras palabras es lo que está por fuera de la célula, después de eso en este hay
una mezcla de líquido intravascular y liquido intersticial. La función fundamental
es el intercambio de sustancias entre las células y el resto del cuerpo, sin
embargo, este líquido actúa como un medio para el intercambio de gases,
nutrientes y electrolitos, a su vez cumple con la eliminación de desechos y la
regulación de la presión arterial.
Es importante aclarar que cada compartimiento tiene subdivisiones, ese 60% de
líquido que tiene el cuerpo humano, se divine en 2 definiendo que el líquido
extracelular toma un porcentaje de 20 y el líquido intracelular toma un porcentaje
de 40.
Cada compartimiento está separado por la membrana celular, el líquido
extracelular contiene aminoácidos, azucares y neurotransmisores, estos
compartimientos tienen la finalidad de pasar por la sangre, donde los líquidos son
transportados fuera del tejido y eliminados del cuerpo a través de órganos
excretores como los pulmones y los riñones.
Teoría de los compartimientos aplicada en la biología
En este ámbito la teoría hacer referencia a la forma en que los orgánulos en las
células eucarióticas viven y trabajan en áreas separadas dentro de la célula, cada
compartimiento contiene su propia dotación de enzimas, la función de estos
compartimientos es minimizar la superficie donde ocurren procesos celulares y
aumentar las interacciones competitivas en el interior de la célula, las proteínas
atribuyen a cada compartimiento, sus propiedades estructurales y funcionales
que se encargan de catalizar las reacciones que tienen lugar en cada
compartimiento, transportando selectivamente pequeñas moléculas hacia dentro
y hacia afuera del interior de la célula. También actúan como marcadores
específicos que dirigen el destino de las proteínas, los lípidos y muchos procesos
bioquímicos vitales que ocurren en, o sobre, superficies de la membrana.
Los compartimientos también están presentes cuando las moléculas de una
reacción química se concentran en un espacio pequeño del volumen celular total,
los reactivos pueden encontrarse con mayor facilidad, lo cual aumenta la
velocidad de reacción.
Los compartimientos separados por membranas también se mantienen alejados
de otras estructuras, ciertos reactivos químicos pueden afectarlas de manera
adversa, los compartimientos también permiten el almacenamiento de energía
cuando se produce una diferencia en la concentración de una sustancia en
cualquier lado de la membrana, la energía puede convertirse a otras formas
mientras las moléculas se mueven a través de las membranas desde el lado de
mayor concentración hacia el de menor concentración.
Teoría de los compartimientos aplicada en la modelización y simulación
matemática
En este ámbito hace énfasis a que se establecerán las condiciones requeridas
para que un sistema compartimental pueda modelizarse matemáticamente por
un sistema de ecuaciones diferenciales, se abordará el planteamiento y resolución
del denominado modelo general compartimental, hay que tener presente algunos
términos que se usan y que van a permitir que la información sea más clara con
respecto a la modelización como por ejemplo: Trasferencia significa intercambio
de materia ya sea de partículas, masa o en caso dado moléculas, entre
compartimentos. La trasferencia entre un compartimento tiene un origen (Entrada)
y un destino (Salida).
En principio, un compartimento puede transferir y recibir partículas con uno o
varios compartimentos. La cantidad trasferida desde un compartimento a otro
está sujeta o caracterizada por un coeficiente de trasferencia. Se tiene presente
que normalmente es una constante.
Términos importantes
Eliminación: Hace referencia a las salidas desde el sistema compartimental al
exterior, la salida puede representarse por un compartimiento externo, desde el
que no hay trasferencia hacia el sistema. La cantidad trasferida desde un
compartimento al exterior está caracterizada por un coeficiente de trasferencia,
nosotros entendemos que los modelos se construyen mediante procesos de
abstracción con el objetivo de facilitar la comprensión de ciertos aspectos de un
determinado sistema real. De este modo, parte de la complejidad del sistema real
se pierde de forma intencionada en el proceso de creación de un modelo. El
proceso de abstracción para crear un modelo comienza con la observación del
sistema real y termina con el diseño del modelo. Diseñar un modelo requiere
destilar la esencia del sistema real, lo cual implica prescindir de aquellos aspectos
que no consideramos fundamentales para nuestros propósitos. A la luz de los
resultados obtenidos, el modelador suele volver a las etapas iniciales del proceso
de modelado para perfeccionar el modelo mediante la revisión de algunas de sus
premisas. Es posible que los resultados obtenidos inicialmente se considerasen
insatisfactorios porque no parecieran derivarse lógicamente de las premisas del
modelo inicial.
Procesos en el modelamiento matemático
En el modelamiento matemático hay dos procesos fundamentales, el primero es
la verificación: El proceso de verificación consiste en comprobar que el modelo
desarrollado cumple con los requisitos de diseño impuestos por el modelador de
forma intuitiva, verificar un modelo consiste en asegurarse de que el modelo es
lo que su diseñador piensa que es. El proceso de verificación es especialmente
relevante en el desarrollo de modelos formales, el otro proceso importante dentro
de la modelación matemática es la validación: En contraste con la verificación, la
validación científica sí que hace referencia explícita al sistema real que se está
modelando, validar un modelo consiste en valorar su utilidad dentro del contexto
de su aplicación.
Teoría de los compartimientos aplicada en la farmacocinética
La farmacocinética se define como el movimiento de los medicamentos dentro
del organismo, la farmacología es un termino que cumple una función especial
dentro de la farmacocinética, hace referencia al estudio de las sustancias que
interactúan con los sistemas vitales a través de procesos químicos, especialmente
al unirse con moléculas reguladoras o simplemente activando los procesos
corporales normales, para entender más sobre la farmacocinética es importante
saber como es el proceso del medicamento dentro del cuerpo. Hay 5 pasos muy
importantes en este proceso (LADME). Liberación, Adsorción, Distribución,
Metabolismo, Eliminación.
¿Como es el proceso de LADME?
Todo inicia administrando el fármaco por vía oral, pasa por un compartimiento
muy conocido que es el esófago, luego llega al estomago donde se hace la
liberación del fármaco, esto hace referencia a que sale de la capsula que recubre
el medicamento, los compartimientos son importantes porque son los que
permiten que este medicamentó llegue al torrente sanguíneo, gracias a
membranas que permiten este desplazamiento, el anterior proceso es bastante
conocido como absorción, luego de que por compartimientos el fármaco viaje
por todo el torrente sanguíneo y llegue a los tejidos donde tiene que ir a cumplir
su función, este paso se denomina distribución, durante todo este viaje el
medicamento llega al hígado donde realiza una función vital en el cuerpo que es
el metabolismo o biotransformación, el objetivo del hígado es permitir que este
fármaco sea más fácil de digerir y de eliminar, finalmente el medicamento viaja
y el paso a seguir es la eliminación o excreción del fármaco que se puede realizar
ya sea por vía fecal, urinaria o transpiración. Hay que recordar que el viaje del
medicamento por todo el cuerpo se puede lograr por los compartimientos de las
membranas.
Un concepto importante es la biodisponibilidad que se refiere a ese porcentaje
de medicamento que logra distribuirse y llegar a la circulación sistémica, hay que
resaltar la labor de los compartimientos interconectados que gracias a ellos es
que el viaje del fármaco por el torrente sanguíneo es exitoso.
Créditos:
Autor: Sara Sofia García Avendaño
Editor: Carlos Iván Pinzón Romero
Código: UCPSG5-2
Universidad: Universidad Central
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