Transporte a través de membrana

Transporte por difusión física simple.

Es un transporte pasivo y no mediado. La membrana debe ser permeable para el producto en cuestión, que pasará desde la zona más concentrada a la zona más diluida.

En teoría, cualquier molécula se puede disolver en la bicapa lipídica. Lo que ocurre es que algunas sustancias tardarán demasiado en disolverse. Los factores más importantes son los siguientes:

• Coeficiente de reparto agua-lípido: tienen prioridad las sustancias liposolubles. Las sustancias liposolubles difunden mejor.
• Tamaño: las sustancias más pequeñas pasan mejor.
• Carga: las moléculas cargadas son las que peor pasan.

Las que mejor pasan los las liposolubles. Por ejemplo, benceno, o metano. En general, los compuestos polares pasan más. Si son polares, sin carga y de pequeño tamaño pueden llegar a pasar con relativa facilidad, como ocurre con el agua o el dióxido de carbono. A mayor tamaño, peor paso. Por ejemplo, el etanol, glicerina, glucosa y sacarosa, van pasando de mejor a peor (son moléculas cada vez mayores). Algunas, serán rechazadas. Los iones no pasan en absoluto.

Difusión facilitada.

En el caso de las membranas naturales, algunas moléculas que no deberían pasar acaban pasando. Podrán pasar por difusión a través de canales hidrófobos, proteínas de canal.

Esquema de proteína canal

 Como es un transporte pasivo, no consume energía. Por lo tanto la energía libre del proceso es menor de cero y la diferencia de entropía será positiva (ΔG<0 ; ΔS>0). Como no es mediado, no se enlaza ni modifica en el proceso de transporte.

La fuerza que impulsa el transporte varía si la sustancia presenta carga eléctrica o no la presente. Si es un no electrolito, la fuerza que dirige el transporte debe ser el gradiente de concentración. La dirección será siempre a favor de gradiente y la velocidad de transporte, proporcional a ese gradiente.

Transporte a favor de gradiente

La recta tendrá más o menos pendiente en función de la permeabilidad de la membrana, su grosor, etc. Cuando las concentraciones se igualen se llegará a un equilibrio estacionario en el que no habrá transporte neto.

Equilibrio de concentración

 En el caso de que haya electrolitos, la fuerza impulsora es el gradiente de concentración de ión y el gradiente eléctrico del sistema. La suma de ambos nos dará lo que se denomina gradiente electroquímico.

En el equilibrio, el gradiente electroquímico será cero. La distribución a los dos lados de la membrana no tiene porque seer una igualdad de concentraciones. Podría coincidir, pero lo normal es que la concentración sea asimétrica. La razón está en que en el gradiente eléctrico no solo influyen los iones que difunden, sino que influyen otras moléculas cargadas que no difunden.

 En el ejemplo anterior de modelo de célula, al sumergirlo todo en cloruro potásico, el gradiente electroquímico los va a hacer entrar, pero en distinta medida. El potasio va a entrar porque dentro no hay potasio y porque tiene carga positiva y en el interior del modelo solo hay cargas negativas. En cambio, el cloro va a tender a entrar por gradiente de concentración, pero no va a tender a entrar debido al gradiente electrónico. En el equilibrio, habrán entrado los dos, pero habrá más potasio en el interior que en el exterior (para compensar la diferencia de carga) y más cloro en el exterior que en el interior. De aquí se deduce lo que se llama ley de Domma.

Y por lo tanto:

En las células no se cumple la ley de Domma porque hay otros tipos de transporte.

La distribución asimétrica de las cargas va a crear un potencial eléctrico a ambos lados de la membrana, normalmente con un interior negativo y un exterior positivo.

Donde F es la constante de Faraday, Z la valencia o carga del ión y Ce y Ci las concentraciones en el exterior e interior respectivamente.

Para iones monovalentes y a una temperatura de 20ºC (293 K) tendremos que:

Proteínas transportadoras y transporte activo.

Existen muchas proteínas que ayudan o son responsa les del paso de sustancias que, en teoría, no podrían pasar a través de la membrana. El transporte puede ser:

• Simple o uniporte, cuando se trata del paso de un soluto en una dirección determinada.
• Cotransporte: el sistema exige pasar dos tipos distintos de soluto, o de lo contrario no pasará ninguno de los dos. El contransporte puede ser de dos tipos:

1. Antiporte: si pasan en direcciones opuestas (uno entra y otro sale).
2. Simporte: si pasan en la misma dirección (los dos entran o los dos salen).

Esquemas de transporte activo

Hay dos proteínas implicadas en el transporte: proteínas de canal y los transportadoras o acarreadoras.

En cuanto a las proteínas canal, podemos encontrar los siguientes tipos:

• Permanentemente abiertos.
• Regulados:

1. Químicamente o por ligandos.
2. Por voltaje.

En cualquier caso, se trata de una difusión simple, igual que la que ocurre a través de la bicapa, pero con una velocidad mayor. No es un transporte mediado, no se une a la proteína. Sin embargo hay una cierta relación, debido por ejemplo al diámetro del canal. Y con la carga ocurre lo mismo (habrá canales que no permitan el paso de sustancias con cierta carga).

Proteína canal

 Este canal del dibujo permanece abierto todo el tiempo, pero hay otros con apertura y cierre regulado. Hay dos tipos de regulación.

El primero sería el que está regulado químicamente:

Transportador regulado químicamente

El ligando se une a un centro específico del canal. Se produce un cambio de conformación, que lo abre. El paso que se produce es a favor de gradiente electroquímico.

La segunda opción es una regulación por voltaje. El cambio conformacional estaría regulado por cambios en el voltaje a través de la membrana.

Transporte regulado por potencial electroquímico

 El segundo tipo de proteínas son las proteínas transportadoras, que llevan a cabo el transporte mediado. La proteína se une al soluto y de ese modo lo transfiere de un lado a otro de la membrana.

Todos van a seguir un mecanismo general común. Primero se enlaza con el producto de un lado de la membrana. La proteína tiene dos conformaciones, una con el centro de unión en un lado y otro al contrario. El cambio de conformación lo inducirá el propio sustrato. A esto se le llama conformación ping-pong.

Transporte por proteínas ping-pong

 Todos los transportes mediados por proteínas tienen unas características:

• Especificidad.
• Saturabilidad.
• Inhibición específica.

La especificidad significa que una proteína transporta a un soluto, que es su ligando específico. Al ser específico, nos lleva a la segunda propiedad, y es que el transporte es saturable. Cuando todos los transportadores están funcionando, estarán saturados. En ese momento la velocidad de transporte es máxima. En su cinética de transporte, coincidirá con la cinética de Michaelis – Mendel.

Su fórmula sería la misma:

En cambio, los transportes no mediados, sería una recta. Y en el caso de que fuese un canal, esta podría ser casi vertical, ya que no tiene efecto de saturabilidad.

Gráfica de velocidad de transporte

 La tercera propiedad que comentamos es la inhibición específica. Los transportadores pueden ser inhibidos por inhibidores competitivos y no competitivos.

El transporte mediado puede ser, a su vez, pasivo, también denominado difusión facilitada, y transporte mediado activo o transporte activo.

En la difusión facilitada no hay gasto de energía. En eso es similar a la difusión simple (ΔG<0). Sólo es posible a favor de gradiente electroquímico, a base de aumentar ΔS. Es bidireccional.

Esquema de difusión facilitada

El transporte activo se diferencia en que se requiere un gasto de energía (ΔG> 0). Tiene lugar siempre en contra de gradiente electroquímico. por lo tanto ΔS disminuirá. Será unidireccional. Está preparado para funcionar solo de una manera.

Esquema de transporte activo

Podríamos hacer ahora un dibujo general con los tipos de transporte que hemos estudiado:

Esquema general de transporte

Bomba sodio – potasio.

Es un ejemplo de transporte antiporte, que bombea sodio hacia fuera y potasio hacia adentro, con consumo de ATP. Por lo tanto, se le denomina comúnmente como Na+ K+ ATP-asa.

Tiene dos subunidades catalíticas (aunque en el esquema solo dibujamos una). A su lado tiene una glicoproteína cuya función es desconocida.

Por un ATP que se hidroliza, se obtiene energía para sacar 3 Na+ y meter 2 K+ en contra de su gradiente electroquímico. El sitio por donde se hidroliza el ATP está en el interior de la célula. Tendrá tres centros de alta afinidad por el sodio. El potasio entra, se une desde fuera. La bomba puede ser inhibida específicamente. Hay varios inhibidores. Uno muy potente es la Ovabina. Además, la bomba está regulado por varios métodos aun desconocidos. Se encarga de mantener unos niveles de sodio y potasio constantes. Parece que funciona a base de cambios conformacionales que le permiten bombear el sodio y el potasio.

Bomba sodio-potasio ATPasa

El sodio induce la fosforilación de la bomba. El potasio induce la desfosorilación. Hay al menos dos conformaciones, conocidas como E1 y E2. La conformación E1 tiene mayor afinidad por el sodio. Sus centros de enlace quedan hacia el interior. La conformación E2 tiene más afinidad por el potasio y tiene sus centros de enlace hacia el exterior. La fosforilación pasa de la conformación E1 a la conformación E2.

Funcionamiento de la sodio-potasio ATPasa

La bomba de sodio – potasio interviene en la formación del potencial transmembrana, transporte de azúcares y mantenimiento de la célula.

En cuanto al potencial de membrana, hay que tener en cuenta que por cada tres sodios que salen solo se introducen dos potasios, creando un interior negativo y un exterior positivo. El gradiente iónico que crea la bomba es una forma de energía que se utiliza para llevar a cabo transportes activos de azúcares y aminoácidos.

Cotransporte sodio-glucosa

Si el gradiente de sodio es mayor que el de glucosa hacia el exterior, podrá seguir introduciendo glucosa hacia el interior. El conjunto debe conseguir un ΔG< 0. Como l a glucosa se utiliza inmediatamente, siempre se necesitará glucosa.

Algo parecido sucede con otros aminoácidos y azúcares.

La bomba ayuda a mantener constante el volumen de la célula, ya que controla la concentración de solutos dentro y fuera de la célula, influyendo por lo tanto en el equilibrio osmótico.

En el interior encontraremos sustancias no difundibles, que generan una presión osmótica, además de mayor cantidad de potasio que en el exterior. Podrían atraer el agua. Pero en el exterior predominan el cloro y el sodio. Para mantener este equilibrio participa en gran medida la bomba de sodio-potasio. El sodio y el cloro tenderían a entrar. La bomba está sacando continuamente sodio, compensando el sodio que tiende a entrar por otros medios (como el cotransporte). Respecto al cloro, al estar creando la bomba una carga más negativa en el interior, le resta tendencia a entrar a la célula.

Metabolismo de la glucosa: glucolisis.

La glucosa es usada en la célula como combustible y como materia prima. Está en cantidad fija en la sangre. Cuando no hay bastante glucosa en los alimentos, se usan las reservas. En los animales, la reserva de glucosa es el glucógeno, que se acumula en hígado y músculo. En los vegetales, el almidón.

La glucosa es una molécula muy energética. Se pueden obtener 686Kcal/mol. Si la oxidamos de golpe, perderíamos mucha energía como calor. Por eso debe acumularse como NADPH, NADP y ATP. El sistema general es ir formándolo poco a poco. Se van formando moléculas de ATP y oros intermediarios en cada paso. La glucosa es consumida en la mitocondria cuando se lleva a cabo la respiración aerovía.

Glucólisis.

La glucólisis es la primera etapa de la degradación de la glucosa. Es común a las rutas catabólicas aeróbicas y anaeróbicas. Y está constituida por un conjunto de diez reacciones químicas que convierten la glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico. Están catalizadas por enzimas solubles en el citoplasma e independientes unos de otros.

Hay dos grandes bloques. Por una parte está la fase preparatoria, que incluye las cinco primeras reacciones químicas y que transforma una molécula de glucosa (Glc) en dos moléculas de gliceraldehido 3 fosfato (GAP). No se obtiene energía y se van a invertir cuatro ATPs.

Tras la fase preparatoria, vendrá la segunda fase, en la que las dos moléculas de GAP se transforman en dos moléculas de piruvato (ácido pirúvico).

Comencemos con la fase preparatoria:

Glucolisis (1)

El enzima hexoquinasa es un enzima alostérico, que es inhibido por la glucosa 6 fosfato. Necesita Mg2+ ó Mn2+.

La fosfofructo quinasa es inhibida por niveles altos de ATP, citrato o ácidos grasos, que son compuestos que la célula acumula cuando hay disponibilidad energética. Se ve estimulado por AMP o ADP. Cuando el enzima se inhibe, aumenta la cantidad de fructosa 6 fosfato, lo que originará que se acumule glucosa 6 fosfato. Y la glucosa 6 fosfato inhibe la primera etapa.

A partir de la aldolasa, todo el proceso debe multiplicarse por dos, ya que se obtiene una molécula de dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehido 3 fosfato. La dihidroxiacetona fosfato se transformará posteriormente en gliceraldehido 3 fosfato, por lo que hemos obtenido a nivel global dos moléculas de gliceraldehido 3 fosfato.

La transformación de glucosa en glucosa 6 fosfato tiene un ΔGº = -4, pero en la célula ese valor es de ΔG = -8. Del mismo modo, en la reacción catalizada por la aldolasa ΔGº = +5,7, pero en la célula ese valor es de ΔG ≈ 0.

Entramos ahora en la segunda fase de la glucólisis.

Glucolisis (2)

En la reacción que transforma el gliceraldehido 3 fosfato en ácido 1, 3 difosfoglicérico se forma NADH y se requiere ácido fosfórico. El ácido 1, 3 difosfoglicérico tiene un elevado potencial de transferencia de grupos fosfatos. En su transformación en ácido 3 fosfoglicérico su ΔGº = -4,5.

La piruvato quinasa es un enzima reguladora. Es inhibida por el ATP, el citrato, ácidos grasos y acetil CoA. Y es estimulada principalmente por la fructosa 1, 6 disfosfato y por el fosfoenol pirúvico. Y en menos medida, es estimulada por los intermediarios de las reacciones.

Los nuevos compuestos intermediarios entre la glucosa y el piruvato están fosforilados. Al estar ionizados, bien por el grupo fosfato, bien por el grupo ácido (COO-) no pueden atravesar las membranas, quedan atrapados en el citoplasma, a no ser que usen medios de transporte específicos.

Parece ser que los grupos fosfato son imprescindibles para la identificación de los enzimas.

En las condiciones de la célula, todas las reacciones tienen un ΔG ≈ 0 excepto tres, que son la primera (que transforma glucosa en glucosa 6 fosfato), la tercera (que transforma fructosa 6 fosfato en fructosa 1, 6 difosfato) y la diez (que transforma fosfoenol pirúvico en piruvato). Estas tres son irreversibles. El balance global en cuanto a energía útil es:

ATP/Glucosa = -1 -1 +2 +2 = +2

Además, se producen dos NADH con poder reductor. La reacción suma de todo el proceso sería:

C6H12O6+2NAD++2ADP+Pi → 2C3H8O6(piruvato)+2(NADH+H+)+2ATP+2H2O

La energía que se extrae del proceso no llega al 6% de la que se podría obtener.

En la glucólisis se necesita siempre NAD+. El NADH debe reoxidarse, porque sino la ruta se pararía. La manera en la que el NADH se oxida va unida al destino del piruvato.

Si la célula es anaerobia o facultativa en ausencia de oxígeno, el piruvato se acaba de degradar por fermentación. Si la célula es aerobia o facultativa en presencia de oxígeno, el NADH se oxida en la mitocondria, al igual que el piruvato. Cuando optamos por la vía aeróbica, el piruvato se oxida. Si se opta por la anaeróbica, se reduce.

Anexos cutáneos: glándulas sudoríparas

En el cuerpo humano podemos distinguir dos tipos de glándulas sudoríparas, que difieren tanto en su anatomía y morfología como en su fisiología y funciones. Son las glándulas sudoríparas ecrinas y las glándulas sudoríparas apocrinas.

Anatomía de las glándulas sudoríparas ecrinas.

En el cuerpo humano tenemos entre dos y cuatro millones de glándulas sudoríparas ecrinas. Ocupan toda la superficie cutánea, excepto los labios, lecho ungueal (bajo las uñas), labios menores, glande y cara interna del prepucio. El número máximo de glándulas sudoríparas ecrinas se encuentra en las palmas y plantas, con entre 600 y 800 glándulas por centímetro cuadrado. Y el mínimo, en los flancos del cuerpo, con entre 50 y 150 glándulas por centímetro cuadrado.

Dermatogrifos. Pueden verse poros de glándulas.

La glándula está constituida por un ovillo secretor, instalado en zonas profundas de la dermis, que desemboca al exterior mediante un conducto; en la zona de desembocadura habrá un orificio o poro secretor. A la porción de epidermis en la que desemboca la glándula se le denomina acrosiringium.

El sudor es fabricado en el ovillo y modificado en su trayecto al exterior, absorbiendo parte del agua y el sodio. En el ovillo secretor encontramos un grupo de células llamadas células oscuras, que están en contacto con la luz del tubo, pero que no llegan a contactar con la membrana basal y que se encargan de fabricar una sustancia mucoide que, presumiblemente, facilita la expulsión del sudor. Y las células claras, que están en contacto con la membrana basal o con las células mioepiteliales y que llegan a la luz del tubo en algunas zonas, por medio de ramificaciones que se cuelan entre las células oscuras; se encargan de fabricar el sudor. Por último están las células mioepiteliales, contráctiles, cuya función sería impulsar el sudor hacia el exterior; estas células no forman una capa continua, sino que aparecen de cuando en cuando. El conducto, a diferencia del ovillo, está formado por células epiteliales cúbicas y algunas células mioepiteliales (no hay células claras y oscuras).

Esquema de la Glándula Sudorípara Ecrina

El principal componente del sudor es el agua, existiendo otros componentes, como las sales minerales, urea, ácido úrico, etc.

La glándula está fuertemente irrigada e inervada. El principal control glandular es llevado a cabo por el sistema nervioso autónomo.

El sudor ecrino es un líquido transparente y de sabor salado. Su principal componente es el agua (99%), en la que se encuentran disueltas sales minerales, especialmente cloruro sódico y potásico, así como sustancias orgánicas, principalmente urea, aunque también aminoácidos, ácido láctico y ácido pirúvico. Podemos encontrar, así mismo, sustancias de excreción, que el cuerpo intenta eliminar, como metales, compuestos orgánicos tóxicos o derivados de medicamentos. También podemos encontrar cantidades muy bajas de otras sustancias orgánicas, como glucosa o proteínas (glucoproteínas, glucopolisacáridos e incluso inmunoglobulinas). El pH del sudor oscila entre 4 y 6 (es decir, ligeramente ácido).

Es fabricado en el ovillo y modificado a lo largo del tubo secretor. Las dos funciones fundamentales del sudor son la excretora y sobre todo la termorregulador.

El sudor puede segregarse por varios motivos. Por un lado, existe una pequeña sudoración constante, que hace que éste ayude en la hidratación a la capa córnea de la piel, además de aportar ciertos componentes del denominado factor natural de hidratación (de sus siglas en inglés, NMF). Además, algunos de los componentes del sudor, como el ácido urocánico, actúan como filtro ultravioleta, absorbiendo los UVB. Y debido a su pH, funciona como antifúngico y antiséptico.

La sudoración profusa es desatada por mecanismos en los que interviene el sistema nervioso autónomo. Se deberá, fundamentalmente, a respuestas nerviosas ante una aumento de la temperatura corporal y es desatada por el sistema nervioso simpático (si que, aparentemente, el parasimpático juegue ningún papel, ni activado ni inhibidor). Pero también existe una respuesta sudoral psíquica o emocional, ante situaciones de estrés (nerviosismo, ansiedad, miedo, dolor, etc.).

Anatomía de las glándulas sudoríparas apocrinas.

Aunque su morfología general es similar a las ecrinas, presenta varias diferencias. Es, al igual que la ecrina, una glándula con forma de ovillo, pero en este caso es algo más grande (alrededor de diez veces mayor). Están asociadas a folículos pisosebáceos de determinadas zonas del cuerpo: región anogenital, periumbilical, vestíbulo nasal y axila (es decir, vierte su contenido a un folículo piloso de esas zonas).

Como su nombre indica, su secreción se realiza de forma apocrina: el ovillo está constituido por una sola capa de células secretoras rodeadas, en algunas zonas, por células mioepiteliales. Estas células secretoras, por pérdida de su parte superior, originan una secreción altamente viscosa y de apariencia lechosa denominada sudor apocrino. El sudor apocrina comienza a segregarse durante la pubertad y desciende en la vejez. Esto ya nos da a la idea de su control hormonal, mediado entre otras por las hormonas sexuales. 

Esquema de la disposición de la Glándula Apocrina.

Fabrica un sudor ligeramente alcalino y poco oloroso, pero que es fácilmente degradado por bacterias, originando un olor muy característico. Parece claro que es un sistema de secreción de feromonas, es decir, hormonas que actúan en el exterior del cuerpo y sobre otros individuos (estaría relacionado con fenómenos de atracción y repulsión personal, sexual o social, por ejemplo).

Anexos Cutáneos: Glándulas Sebáceas

Las glándulas sebáceas son las encargadas de fabricar la grasa que recubre la piel y la protege, evitando, entre otras cosas, la deshidratación de la misma. Se trata de glándulas de morfología acinar, es decir, que forman acinos: sacos o agrupaciones glandulares que desembocan a un conducto común.

Esquema del folículo pilosebáceo.

Se abren siempre a un folículo piloso (por eso se habla de folículo pilosebáceo), excepto en las zonas de la piel donde no hay pelos; en estas zonas, se abrirán directamente a la piel. En las palmas de las manos y plantas de pies no hay glándulas sebáceas.

Las glándulas miden entre 0,2 y 2 milímetros, aproximadamente. No están distribuidas de forma homogénea, existen zonas, como la torácica, donde son más abundantes (alrededor de cien glándulas por centímetro cuadrado) y zonas, como el dorso de las manos, donde son más escasas (entre diez y veinte glándulas por centímetro cuadrado).

Al verlas al microscopio observamos que se distribuyen formando acinos ovalados. Cada acino está recubierto por una membrana fibrosa y una membrana basal. La periferia del acino está constituido por las células basales de la glándula, conocidas como sebocitos basales; estos carecen de gotas de secreción y su función es dar lugar, mediante mitosis constantes y sucesivas, a los sebocitos del interior de la glándula. Los sebocitos, conforme van pasando a zonas más interiores de la glándula, se van cargando de gotas sebáceas y perdiendo progresivamente el resto de orgánulos. En las partes centrales, acabarán destruyendo el núcleo y muriendo, constituyendo estas células muertas y cargadas de gotas sebáceas la secreción sebácea en si misma; por lo tanto se trata de una glándula holocrina. Esta secreción es conducida por el canal sebáceo del folículo piloso y de ahí al exterior; por lo tanto se trata de una glándula exocrina.

Glándula sebácea

Las glándulas sebáceas están fuertemente vascularizadas, mediante una red de capilares que las rodean, pero carecen de innervación. La regulación de la secreción es llevada a cabo, como veremos posteriormente, por el sistema hormonal (y sobre todo, por parte de las hormonas sexuales).

Son las encargadas de fabricar la grasa que recubre la piel y que, junto con parte de los componentes de la secreción sudoral y componentes procedentes de las células muertas de la epidermis, formará un compuesto emulsionado, con una parte grasa y una parte acuosa, denominado emulsión epicutánea.

Esquema de un acino sebáceo.

La composición exacta de la secreción sebácea es difícil de establecer, ya que es expulsada al exterior mezclada con los demás componentes, pero, aproximadamente, se sabe que sus componentes más abundantes son los triglicéridos y los ácidos grasos (entre el 57% y el 58%). También hay cantidades importantes de ésteres céreos (26%). Además, encontramos cantidades elevadas de un lípido denominado escualeno (12%). En menor cantidad, colesterol (entre un 1% y un 2%) y ésteres de coleserol (3%).

La producción de la glándula está controlada por varios factores. En algunas regiones, como la cara, el pecho o el cuero cabelludo se segrega mayor cantidad de grasa debido, sobre todo, a que hay un mayor número de glándulas. Los hombres segregan mayor cantidad de grasa que las mujeres. Y en cuanto a la edad, durante la pubertad es la etapa de la vida en la que mayor cantidad se segrega, resultando esta secreción baja durante la infancia y descendiendo progresivamente tras la adolescencia, siendo la caída más acusada a partir de los sesenta años, aproximadamente (senectud).

El control de la producción es, básicamente, hormonal (sin que haya podido demostrarse ningún sistema de control estrictamente nervioso, ya que parece que la glándula carece de inervación).

Las principales hormonas controladoras de la secreción sebácea son las hormonas sexuales. Los andrógenos, es decir, las hormonas sexuales masculinas, son las estimuladoras más potentes, aumentando tanto el tamaño de la glándula como su capacidad de secreción.

El principal andrógeno es la testosterona, pero se trata de una hormona con muy poca actividad. En la glándula se transforma en DHT (dihidrotestosterona) por la acción del enzima 5α-reductasa. El DHT es el principal activador, la hormona realmente activa.

Los estrógenos, en grandes cantidades, frenan la secreción y reducen el tamaño de la glándula.

El exceso de andrógenos, habitual por ejemplo durante la adolescencia, con el cambio hormonal, estimula la hipersecreción glandular. Este hecho es especialmente destacado en mujeres, ya que estas tienen poca cantidad de andrógenos en sangre y si por algún motivo estos aumentan (ocurre, por ejemplo, en tumores ováricos o alteraciones de la secreción suprarrenal) aumentará también la secreción sebácea; en estos casos, suele también venir acompañado de otros signos de virilización, como alopecia, hirsutismo y acné muy intenso.

La función principal del manto hidrolipídico y por o tanto del sebo es formar sobre la piel una barrera que impida la evaporación excesiva de agua. Además, lubrica la piel. Regula la absorción percutánea de sustancias (sobre todo de sustancias hidrosolubles). Actúa como fungiestático y bacteriostático. También forma parte de la emulsión epicutánea, que protege a la piel de la deshidratación superficial causada por agentes externos como el sol, calor etc. Y se supone que lleva disueltas feromonas (con su posible efecto a nivel biosocial, por decirlo de algún modo).

La cantidad de grasa segregada y sus características son unos de los factores que condicionan las diferentes tipologías cutáneas.

Desodorantes y antiperspirantes.

Antes de comenzar a hablar de los desodorantes debemos pararnos a analizar qué es el sudor y cuál es su significado.

Esquema de la piel

En el cuerpo humano podemos distinguir dos tipos de glándulas sudoríparas, que difieren tanto en su anatomía y morfología como en su fisiología y funciones. Son las glándulas sudoríparas ecrinas y las glándulas sudoríparas apocrinas.

Las glándulas ecrinas se encargan de segregar un líquido acuoso y en general de manera abundante. Se encuentran distribuidas por todo el cuerpo y se abren diréctamente a la piel, resultando más abundantes en algunas zonas como cuero cabelludo y frente, manos, o pies y más escasas en otras como los flancos laterales del tórax.

Su principal función es termorreguladora, aportando un líquido que,
al evaporarse, rebaja la temperatura de la piel. Por esta razón se segregará mayor cantidad de sudor cuanto mayor sea la temperatura ambiental o si el cuerpo, debido al funcionamiento del sistema muscular (por ejemplo derivado de una actividad física intensa), aumenta su temperatura.

Esquema de una glándula sudorípara ecrina

El principal componente del sudor ecrino es agua, pero existen otra serie de componentes, tanto inorgánicos (sales de minerales) como orgánicas (urea, ácido úrico, ácido urocánico, etc.).

Esquema de glándula aprocina

El segundo tipo de glándulas son las apocrinas. Esta se abren a folículos pilotos y encuentran en zonas muy concretas (axilas y zona anogenital, fundamentalmente). Segregan un sudor lechoso y cargado de sustancias orgánicas. Son las causantes del olor característico individual, pues la composición de la secreción es muy variable (tanto entre personas, como en una misma persona, variando a lo largo de la vida).

Debemos tener en cuenta que el sudor en si mismo carece de olor desagradable. De hecho el sudor ecrino es prácticamente inodoro. Es la descomposición del mismo por parte de la flora microbiana (que habita nuestra piel) el que produce sustancias del mal olor característico. En determinadas zonas, bien por encontrarse encerradas (como ocurre en los pies), bien por encontrarse confinadas entre pliegues cutáneos (como ocurre en las axilas), esta descomposición es más evidente. Además, en la zona axilar y anogenital contribuirá en gran medida la presencia de sudor apócrino (con mayor carga de componentes orgánicos, algunos de ellos olorosos por si mismos).

Desodorantes y antiperspirantes poseen un fin común: evitar los efectos antiestéticos del sudor. Pero su modo de actuación es totalmente diferente, ya que los desodorantes tratan de evitar o enmascarar el olor desagradable del sudor, mientras que los antiperspirantes evitan la producción de sudor por parte de las glándulas.

Principios activos.

Los desodorantes actúan tratando de evitar el mal olor del sudor al ser descompuestos parte de sus componentes por hongos y bacterias. Para lograrlo hay dos mecanismos básicos, evitar el desarrollo de las bacterias o neutralizar el mal olor del sudor degradado por los microorganismos.

Triclosan

En el premier caso el principio activo será una sustancia que controle en desarrollo de los microorganismos, es decir, un antimicrobiano.  Existen multitud de antimicrobianos diferentes usados en los desodorantes. Casi todos los desodorantes poseen cantidades relativamente altas de alcohol etílico, que actuará como disolvente de otros componentes y como antimicrobianos. Entre los antimicrobianos orgánicos más usados destacan las cloroamidas, los clorofenoles como el triclosan y algunos derivados del amonio cuaternario.

Para neutralizar el mal olor de los desodorantes tenemos, así mismo, dos opciones. La primera es usar sustancias adsorbentes de las sustancias odoríferas, es decir, sustancias capaces de unirse a los compuestos olorosos y neutralizar de este modo su olor. Entre estas podemos encontrar desde diferentes tipos de resinas hasta sustancias de naturaleza lipídica como el ricinoleato cinc.

La segunda opción es usar perfumantes fuertes que disimulen el olor del sudor, aunque este último método es con diferencia el menos efectivo y adecuado (tengamos en cuenta que, más tarde o más temprano, el olor del perfumante desaparecerá).

Los antiperspirantes tratan de evitar que el sudor sea segregado por la glándula, o absorben o adsorben el sudor nada más ser segregado, evitando que entre en contacto con los microorganismos. Volvemos a tener, por lo tanto, dos opciones.

 Los compuestos más habituales que se usan para evitar que la glándula segregue sudor son las sales de aluminio, inorgánicos como los derivados del clorohidrato de aluminio, cloruro de aluminio o sulfato de aluminio, u orgánicos como las sales fenólicas de aluminio. Cierran el conducto glandular o lo obliteran, evitando la salida del sudor.

Talco en polvo.

En cuanto a los adsorbentes, son sustancias generalmente pulverizadas a cuya superficie se pega el sudor. Destacan las sales de calcio y magnesio pulverizadas, como el talco, el caolín y sus derivados. Suele usarse talco micronizado, para que no deje rastro sobre la piel.

Excipientes.

Dado que la variedad de formas cosméticas de los desodorantes es muy elevada, podemos encontrar también varios tipos de excipientes. La mayor parte de los desodorantes y antiperspirantes vienen disueltos o suspendidos en agua. Es muy frecuente la presencia de un excipiente hidroalcohólico o hidroalcohólicoglicérico (es el excipiente de muchos desodorantes en aerosol). El vehículo acuoso o hidroalcohólico puede estar modificado.

Otra posibilidad es que el cosmético se presente emulsionado, apareciendo entonces una fase acuosa y una fase oleosa. Los excipientes oleosos no derivan mucho de los que ya estudiamos en las emulsiones de limpieza. Las emulsiones más frecuentes son las aceite en agua (emulsiones lechosas o emulsiones O/A), pero también podemos encontrar emulsiones agua en aceite (emulsiones cremosas o emulsiones A/O), más grasas y viscosas (desodorantes en crema).

Incluso a veces aparecen como cosméticos sólidos, sin agua (desodorantes en polvo), en los que las sales metálicas y el talco se encuentran incorporados en un sistema sólido inerte.

Aditivos y correctores.

Los aditivos más importantes de la mayoría de los cosméticos desodorantes y antiperspirantes son los perfumes y aromas. En algunos casos podrían considerarse incluso su principio activo.

Debe incorporar, en la mayor parte de las formas cosméticas, antioxidantes y antimicrobianos. Recordemos que estos últimos pueden ser el principio activo en si mismo del cosmético.

Cada forma cosmética particular puede incorporar, así mismo, aditivos y correctores que colaboren en las buenas características y propiedades del producto.

Anexos cutáneos: Anatomía del Folículo Piloso

Pelo visto con lupa binocular

Los pelos son un tipo de anexo cutáneo queratinizados, perteneciente al grupo de las faneras (dentro de las que se engloban las escamas de los peces o las plumas de las aves). Su morfología es filamentosa, alargada y flexible, aunque bastante resistente a la tracción. Se forman a partir de una invaginación de la epidermis en la dermis, ensanchada en su parte inferior y que se denomina folículo piloso. El pelo emerge perpendicularmente o, más comúnmente, de forma ligeramente oblicua al plano epidérmico. Está constituido por células epidérmicas cargadas de queratina, aplanadas y fuertemente empaquetadas, formando una estructura filamentosa y cilíndrica de sección circular o ligeramente elíptica.

En el cuerpo existen pocas zonas no recubiertas de pelo y denominadas zonas glabras: palmas y plantas, lados de los dedos (tanto de manos como de pies), superficie lateral de los pies por debajo del tobillo, labios y semimucosas genitales (glande y prepucio en el pene, clítoris, labios menores y cara interna de los labios mayores en los genitales externos femeninos). El resto del cuerpo está cubierto de pelos, de mayor o menor tamaño. Algunos de gran tamaño, como los cabellos, en la cabeza (tenemos entre cien mil y ciento cincuenta mil cabellos), cuyo diámetro puede llegar a los 0,6 milímetros y su longitud superar el metro. Otros son casi imperceptibles o solo visibles con lupa y diámetros de grosor de 0,005 milímetros y longitudes de menos de un milímetro.

Anatómicamente podemos diferenciar dos grandes tipos de pelo; por una parte está el lanugo, que recubre la piel del feto y que se pierde en los meses posteriores al nacimiento. Y el pelo terminal, que cubre el cuerpo sustituyendo al lanugo en los meses posteriores. Este pelo terminal, a su vez, resulta muy variable en cuanto a su morfología y distribución; ésta varía, además, en función del estado de desarrollo y madurez del individuo y del sexo, siendo una característica sexual secundaria. Incluso diferentes razas presentan pequeñas variaciones en esta distribución.

Así, por un lado, tenemos los pelos largos y flexibles que aparecen en el cuero cabelludo, pubis y axilas (en ambos sexos), barba y bigote de los hombres; y una cierta cantidad en brazos y piernas, más abundantes en hombres que en mujeres. Por otro lado, están el pelo corto y rígido de las cejas, pestañas y vibrisas de la nariz y oído externo. Por último, teneos el pelo corporal fino, invisible, denominado vello (en algunas zonas aumenta su tamaño hasta transformarse en un pelo largo y flexible, como lo hemos indicado en brazos y piernas).

La función original del pelo es el de protección, frente al sol, al frío y la deshidratación. En los seres humanos todas estas funciones están muy venidas a menos (nos cubrimos con ropas), aunque aun conservamos ciertas reminiscencias de sus funciones originales: cuando hace frío o ante situaciones de estrés, se nos erizan los pelos (piel de gallina). Como hemos visto, existe un claro dimorfismo sexual en la distribución del pelo, por lo que originalmente también supuso un sistema de identificación sexual. Además, parece demostrado que el pelo participa en la reparación de la piel, aportando células germinativas de su folículo ante situaciones de daños severos en la epidermis. También suponen parte del sistema sensorial de la piel (tienen asociados nervios). Y algunos tipos de vibrisas son importantes para la protección de estructuras delicadas: evitan que penetren pequeños objetos y contaminantes o agua en los ojos, nariz u oídos. Sin embargo, podemos decir que su función más importante hoy en día es meramente estética.

Como ya hemos indicado, el pelo nace de una invaginación de la epidermis en la dermis denominada folículo piloso. Ahí se encuentra el nacimiento del pelo, comúnmente llamado raíz. Al pelo propiamente dicho le llamaremos tallo del pelo y al canal por el que emerge al exterior, conducto o infundíbulo piloso.

El folículo piloso es una estructura cilíndrica con un abultamiento en la parte inferior denominado bulbo piloso. En ese bulbo piloso existe una invaginación de pequeño tamaño de tejido conjuntivo dérmico dentro del folículo que denominada papila capilar. En esta papila penetran vasos sanguíneos y nervios que nutren y dan sensibilidad al pelo respectivamente. Sobre la papila del pelo se encuentran un grupo de células germinativas, similares a las células basales del estrato basal de la epidermis, que se dividen de forma continua originando, con estas mitosis, células pilosas que empujan a las superiores, haciendo de esta forma crecer al pelo. A estas células germinales se les denomina matriz capilar. 

A diferencia de las células de la epidermis, las células de la matriz capilar no trabajan de forma continua, sino que pasan por periodos de trabajo (fase anágena del crecimiento) y fases de reposo, en las que el pelo deja de crecer, muere y acaba por desprenderse (fase telógena del crecimiento); entre ambas fases existe una interfase de transición, de paso entre el folículo en crecimiento y el folículo en reposo (fase catágena del crecimiento). Entre las células de la matriz se encuentran, además, melanocitos encargados de ceder melanina a las células que conformarán el pelo, aportando así la coloración del mismo.

Las células de la matriz general el pelo que va creciendo y transformándose a lo largo del folículo piloso, pues las células van cargándose de queratina en su ascensión, formando la estructura final, dura pero flexible. A la zona del folículo donde tiene lugar la queratinización se le denomina zona queratóngena.

El pelo generado por la matriz consta de tres grandes zonas. Una interior, delgada y presente solo en pelos gruesos, denominada médula. Alrededor de esta, otra capa de células de mayor tamaño, cargadas de queratina y granos de malanina, que constituyen el grueso del pelo y se denominan corteza o córtex. Recubriendo a la corteza se encuentra la cutícula, formada por células aplanadas y que constituyen la envuelta más exterior del pelo cuando este emerge a la superficie (forman una cubierta a modo de tejas de un tejado).

Folículo Piloso (del libro Anatomía de Grey)

La matriz también genera una serie de capas que rodean al pelo cuando se encuentra dentro del folículo y que se desprenden al exterior durante el proceso de crecimiento del pelo; constituyen una vaina denominada vaina radicular interna y a su vez está formada por tres capas: la cutícula de la vaina radicular interna, en contacto directo con el pelo; la capa de Huxley; y la capa de Henle.

Esta última está en contacto con el tejido epitelial que constituye la pared del folículo piloso y que se denomina vaina radicular externa; esta tiene unas características similares a las de la epidermis, con la que se continua.

Rodeando al folículo piloso encontramos una membrana de tejido conjuntivo fibroso que lo separa de la dermis y se denomina membrana vítrea.

Corte transversal del folículo piloso (de Anatomía de Grey)

 Como ya hemos indicado, en la matriz del folículo se encuentran los melanocitos encargados de dar color al pelo. No solo existen diferencias raciales y personales en el color del pelo, también son frecuentes las diferentes coloraciones dentro de un mismo individuo, tanto entre pelos de diferentes zonas (los de las cejas, por ejemplo, suelen ser mas oscuros), como dentro de una misma zona (no son raras las personas que tienen cabellos de tres colores diferentes, siendo uno de los colores el claro predominante).

Estructura del folículo piloso

 Los folículos suelen llevar asociado un músculo que los conecta con la epidermis permitiendo, con su contracción, variar el grado de perpendicularidad del mismo respecto a la superficie de la pie; es el músculo erector del pelo.

Los pelos tienen su folículo rodeado por una red de capilares que lo nutren, sobre todo los pelos de gran tamaño; y poseen una red nerviosa a su alrededor que los convierte en parte del sistema sensorial.

Todos los pelos llevan asociado una anexo cutáneo muy importante, ya que va a caracterizar el tipo de piel: la glándula sebácea.