Efecto del ejercicio de tiro y arrastre sobre el eje renina-angiotensina-aldosterona y cociente testosterona/cortisol en caballos euhidratados y deshidratados

Introducción. El estado hídrico previo al inicio de un ejercicio (hiperhidratación-deshidratación o hipohidratación y euhidratación) modifica la respuesta neurohumoral. En personas, la deshidratación origina una liberación incrementada de las hormonas implicadas en el mantenimiento de la volemia y del estado hidroelectrolítico, tales como la renina (REN), angiotensina (ANG) y aldosterona (ALD). La testosterona (T) es una hormona anabólica, mientras que el cortisol (C) es una hormona de estrés, con funciones catabólicas. El cociente T/C es un reflejo de la intensidad anabólica/catabólica de un ejercicio y en atletas humanos, se ve afectada por el estado hídrico. Objetivos. 1) Describir las variaciones en las concentraciones de REN, ANG, ALD, T, C y ratio T/C en caballos durante un ejercicio de tiro y arrastre, en relación con otros marcadores de equilibrio hidroelectrolítico y en función de la carga arrastrada; 2) Analizar si la respuesta de estas hormonas al ejercicio difiere entre animales con deshidratación hipertónica y euhidratados; Hipótesis: 1) Que las concentraciones de REN, ANG, ALD, T, C serán más elevadas en los caballos deshidratados que en los euhidratados; 2) Que el ejercicio de tiro y arrastre, particularmente en los animales de mayor peso corporal, inducirá una mayor activación del eje REN, ANG, ALD y una liberación superior de T; 3) Que los animales deshidratados experimentarán un incremento más intenso de estas hormonas en respuesta al ejercicio. Material y métodos. Se han llevado a cabo dos estudios simultáneos. En el estudio I, se han analizado los siguientes parámetros: valor hematócrito (HTO), albúmina (ALB), sodio (Na), potasio (K), cloro (Cl), lactato (LA) y concentraciones séricas de REN, ANG y ALD y en el estudio II, se han determinado las concentraciones de ALB, T, C y ratio T/C. En el estudio I, se han incluido 64 caballos machos, enteros y castrados, divididos en dos grupos según su estado hídrico: grupo control o euhidratado (CTR, n=11) y grupo deshidratado (DH; n=53), con deshidratación hipertónica inducida por restricción de agua y comida. Además, según su peso corporal, los animales se han dividido en 3 categorías de peso: I (<350 kg; n=3 para grupo CTR; n=23 para DH), II (351-450 kg; n=3 para CTR; n=18 para DH) y III (>451 kg; n=5 para CTR; n=12 para DH). En el estudio II, se han incluido los mismos animales, con excepción de la categoría de peso III para el grupo CTR, que solo está constituida por 3 animales, en lugar de 5, al descartar a los machos castrados, debido a la medición de T. Todos los animales, realizaron un ejercicio consistente en recorrer una pista de arena de playa de 60 m de longitud, tirando de un carruaje, con 2, 2,25 y 2,5 veces su peso corporal para las tres categorías de peso. La pista de arena se dividió en cuatro áreas de 15 m, en cada una de las cuales, el animal hizo una parada obligatoria, de duración decidida por el acompañante, y que se incluyó como tiempo de carrera. Los animales eran eliminados si se superan los 5 min de duración. En los dos estudios, se tomaron muestras de sangre en los siguientes tiempos: en reposo, antes del ejercicio (R), dentro del primer minuto tras finalizar el ejercicio (E) y a los 5, 10, 15 y 30 minutos de una recuperación pasiva (5REC, 10REC, 15REC y 30REC). Resultados. Estudio I. La diferencia de peso de los caballos tuvo una influencia mínima en los valores basales y en la respuesta al ejercicio. En reposo, los caballos DH tuvieron valores superiores de HTO, ALB, LA, Na, K y ANG en comparación con los CTR. El ejercicio condicionó una elevación de HTO, ALB, LA y Na, tanto en los caballos CTR como en los DH. Se encontró un incremento de ANG en los caballos DH y de ALD en los caballos CTR. La elevación con el ejercicio experimentada por los parámetros analizados fue de magnitud similar en los grupos CTR y DH, con excepción del LA (incrementó más en DH) y ALD (aumentó más en CTR). Estudio II. El ejercicio dio lugar a un aumento de T en las categorías I y III de los grupos CTR y DH, así como un descenso en la categoría II del grupo CTR. El C mostró un aumento progresivo en las tres categorías y en los dos grupos de estado hídrico, con los valores máximos en el tiempo 30REC. El ratio T/C aumentó en la categoría III del grupo DH, descendió en la categoría II del grupo CTR y no varió en los otros casos. Los animales DH, independientemente de la categoría de peso, tuvieron valores superiores de T y C, en la mayoría de los tiempos de extracción de muestras. Sin embargo, si se consideran los cambios experimentados por estas hormonas durante el ejercicio o en la recuperación, en relación a los valores basales, el aumento del C fue más marcado en el grupo CTR que en el DH, para las tres categorías de peso. Las variaciones de la concentración de T fueron superiores en las categorías de peso I y III del grupo CTR que en el grupo DH. El ratio T/C fue estadísticamente igual entre caballos CTR y DH en las categorías I y III, mientras que en la categoría II, los caballos DH presentaron cocientes T/C mayores. Conclusiones. La deshidratación hipertónica altera la concentración de las hormonas implicadas en la regulación del equilibrio hidro-electrolítico, de la presión sanguínea y del metabolismo. Sin embargo, el estado hídrico previo al ejercicio tiene una acción mínima sobre la magnitud de estos cambios en respuesta a un ejercicio de tiro y arrastre de corta duración (inferior a 5 min). Relevancia. Se ha demostrado que la respuesta neurohumoral, determinada en base a las concentraciones circulantes de las hormonas REN, ANG, ALD, T y C, se ve afectada por el ejercicio cuando el animal empieza el mismo en estado de euhidratación o de deshidratación.

Análisis teórico del contacto plasma-superficie y sus aplicaciones industriales

Actualmente, la física de plasmas constituye una parte importante de la investigación en física que está siendo desarrollada. Su campo de aplicación varía desde el estudio de plasmas interestelares y cósmicos, como las estrellas, las nebulosas, el medio intergaláctico, etc.; hasta aplicaciones más terrenales como la producción de microchips o los dispositivos de iluminación. Resulta particularmente interesante el estudio del contacto de una superficie metálica con un plasma. Siendo la razón que, la dinámica de la interfase formada entre un plasma imperturbado y una superficie metálica, resulta de gran importancia cuando se trata de estudiar problemas como: la implantación iónica en una oblea de silicio, el grabado por medio de plasmas, la carga de una aeronave cuando atraviesa la ionosfera y la diagnosis de plasmas mediante sondas de Langmuir. El uso de las sondas de Langmuir está extendido a través de multitud de aplicaciones tecnológicas e industriales como método de diagnosis de plasmas. Algunas de estas aplicaciones han sido mencionadas justo en el párrafo anterior. Es más, su uso también es muy popular en la investigación en física de plasmas, por ser una de las pocas técnicas de diagnosis que proporciona información local sobre el plasma. El equipamiento donde es habitualmente implementado varía desde plasmas de laboratorio de baja temperatura hasta plasmas de fusión en dispositivos como tokamaks o stellerators. La geometría más popular de este tipo de sondas es cilíndrica, y la principal magnitud que se usa para diagnosticar el plasma es la corriente recogida por la sonda cuando se encuentra polarizada a un cierto potencial. Existe un interes especial en diagnosticar por medio de la medida de la corriente iónica recogida por la sonda, puesto que produce una perturbación muy pequeña del plasma en comparación con el uso de la corriente electrónica. Dada esta popularidad, no es de extrañar que grandes esfuerzos se hayan realizado en la consecución de un modelo teórico que explique el comportamiento de una sonda de Langmuir inmersa en un plasma. Hay que remontarse a la primera mitad del siglo XX para encontrar las primeras teorías que permiten diagnosticar parámetros del plasma mediante la medida de la corriente iónica recogida por la sonda de Langmuir. Desde entonces, las mejoras en estos modelos y el desarrollo de otros nuevos ha sido una constante en la investigación en física de plasmas. No obstante, todavía no está claro como los iones se aproximan a la superficie de la sonda. Las dos principales, a la par que opuestas, aproximaciones al problema que están ampliamente aceptadas son: la radial y la orbital; siendo el problema que ambas predicen diferentes valores para la corriente iónica. Los experimentos han arrojado resultados de acuerdo con ambas teorías, la radial y la orbital; y lo que es más importante, una transición entre ambos ha sido recientemente observada. La mayoría de los logros conseguidos a la hora de comprender como los iones caen desde el plasma hacia la superficie de la sonda, han sido llevados a cabo en el campo de la dinámica de fluidos o la teoría cinética. Por otra parte, este problema puede ser abordado mediante el uso de simulaciones de partículas. La principal ventaja de las simulaciones de partículas sobre los modelos de fluidos o cinéticos es que proporcionan mucha más información sobre los detalles microscópicos del movimiento de las partículas, además es relativamente fácil introducir interacciones complejas entre las partículas. No obstante, estas ventajas no se obtienen gratuitamente, ya que las simulaciones de partículas requieren grandísimos recursos. Por esta razón, es prácticamente obligatorio el uso de técnicas de procesamiento paralelo en este tipo de simulaciones. El vacío en el conocimiento de las sondas de Langmuir, es el que motiva nuestro trabajo. Nuestra aproximación, y el principal objetivo de este trabajo, ha sido desarrollar una simulación de partículas que nos permita estudiar el problema de una sonda de Langmuir inmersa en un plasma y que está negativamente polarizada con respecto a éste. Dicha simulación nos permitiría estudiar el comportamiento de los iones en los alrededores de una sonda cilíndrica de Langmuir, así como arrojar luz sobre la transición entre las teorías radiales y orbitales que ha sido observada experimentalmente. Justo después de esta sección introductoria, el resto de la tesis está dividido en tres partes tal y como sigue: La primera parte está dedicada a establecer los fundamentos teóricos de las sondas de Langmuir. En primer lugar, se realiza una introducción general al problema y al uso de sondas de Langmuir como método de diagnosis de plasmas. A continuación, se incluye una extensiva revisión bibliográfica sobre las diferentes teorías que proporcionan la corriente iónica recogida por una sonda. La segunda parte está dedicada a explicar los detalles de las simulaciones de partículas que han sido desarrolladas a lo largo de nuestra investigación, así como los resultados obtenidos con las mismas. Esta parte incluye una introducción sobre la teoría que subyace el tipo de simulaciones de partículas y las técnicas de paralelización que han sido usadas en nuestros códigos. El resto de esta parte está dividido en dos capítulos, cada uno de los cuales se ocupa de una de las geometrías consideradas en nuestras simulaciones (plana y cilíndrica). En esta parte discutimos también los descubrimientos realizados relativos a la transición entre el comportamiento radial y orbital de los iones en los alrededores de una sonda cilíndrica de Langmuir. Finalmente, en la tercera parte de la tesis se presenta un resumen del trabajo realizado. En este resumen, se enumeran brevemente los resultados de nuestra investigación y se han incluido algunas conclusiones. Después de esto, se enumeran una serie de perspectivas futuras y extensiones para los códigos desarrollados.