Fisiología renal y líquidos corporales - - - La función y sobrevivencia de las células va a depender de las concentraciones normales de NaCl, ácidos y otros electrolitos en el medio ambiente interno. Los riñones producen hormonas, incluyendo calcitriol (la forma activada de la vitamina D), y eritropoyetina, así como la enzima renina. Movimientos peristálticos impulsan la orina hacia abajo por los uréteres hacia la vejiga urinaria, que almacena la orina hasta que la vejiga se vacía a través de la uretra. Reciben ~20% del gasto cardiac Cada riñón está típicamente irrigado por una sola arteria renal, que se ramifica en divisiones anterior y posterior. Éstas, a su vez, dan lugar a un total de cinco arterias segmentarias. Los riñones están inervados de manera abundante por fibras nerviosas simpáticas, que viajan a los riñones principalmente a través de los nervios espinales torácicos X, XI y XII y el nervio espinal lumbar I. La estimulación de las fibras simpáticas causa constricción de los vasos sanguíneos renales y reduce el flujo sanguíneo renal. La estimulación de los nervios simpáticos aumenta la liberación de renina por lo riñones. Los nervios renales aferentes (sensoriales) son estimulados por el estiramiento mecánico o por varios químicos en el parénquima renal. Funciones clave que ocurre en los riñones • • Regulan las concentraciones plasmáticas de Na +, K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cl − , HCO3 − , fosfato y sulfato. Regulan la osmolaridad de los líquidos corporales alterando la reabsorción de agua para excretar orina osmóticamente diluida o concentrada. • • Tienen un papel esencial en el equilibrio acidobásico alterando la excreción renal del H+ y la reabsorción de HCO3−. Regulan el volumen del líquido extracelular controlando la excreción de Na + y agua. • Eliminan los productos de desecho del metabolismo: La urea: el principal subproducto nitrogenado del metabolismo de las proteínas en humanos. El ácido úrico: un subproducto del metabolismo de las purinas La creatinina: un subproducto del metabolismo muscular. • Sintetizan sustancias que afectan el flujo sanguíneo renal y la excreción de Na +, incluyendo derivados del ácido araquidónico (prostaglandinas y tromboxano A2) y calicreína (una enzima proteolítica que resulta en la producción de quininas). El aparato yuxtaglomerular es el sitio donde se produce la renina • • El aparato yuxtaglomerular está formado por tres componentes celulares: la mácula densa del túbulo contorneado distal, las células mesangiales extraglomerulares y las células granulares o células yuxtaglomerulares. El sistema renina-angiotensina-aldosterona contribuye a la regulación de la concentración de potasio y sodio en el líquido extracelular como el plasma, la linfa y el líquido intersticial. Las características anatómicas de la nefrona dan lugar a diferentes regiones en el riñón • • • • La corteza es típicamente de color rojizo-café, y tiene un aspecto granular. (Todos los glomérulos, túbulos contorneados y conductos colectores corticales). La médula es de un color más claro y tiene una apariencia estriada por la configuración en paralelo de las asas de Henle. Todas las nefronas se originan en la corteza, pero los glomérulos de las nefronas corticales yacen en la capa externa de la corteza, mientras que los glomérulos de las nefronas yuxtaglomerulares yacen en la capa interna de la corteza, junto a la médula. Las nefronas yuxtaglomerulares difieren en varias formas de los otros tipos de nefronas: tienen asas de Henle más largas y ramas delgadas más largas tanto las porciones descendentes como ascendentes y diferentes propiedades de permeabilidad tubular y transporte. Los 3 procesos básicos de la formación de orina (La filtración glomerular, la reabsorción y la secreción tubulares) 1- La filtración glomerular: Involucra a la filtración del plasma a través de los capilares glomerulares. Alrededor de 20% del plasma que fluye hacia el glomérulo es filtrado hacia la cápsula de Bowman, y el 80% restante fluye a través de la arteriola eferente y hacia los capilares peritubulares. Cada día se filtran aproximadamente 180 L (48 galones) de plasma a través de los riñones. El volumen promedio del plasma en el adulto es de alrededor de 2.75 L. Esto significa que los riñones filtran el volumen plasmático del cuerpo alrededor de 65 veces al día. 2- La reabsorción tubular: De los 180 L de plasma filtrados al día, 178.5 L son reabsorbidos. Los restantes 1.5 L son excretados en forma de orina. Además de la reabsorción de agua, la reabsorción tubular también involucra la reabsorción selectiva de sustancias esenciales que el cuerpo necesita. Estos materiales son reabsorbidos por difusión y por transportadores en la membrana celular. Las sustancias reabsorbidas incluyen muchos iones importantes Na +, K +, Ca 2+ , Mg 2+ , Cl − , HCO3 − y fosfato, agua, metabolitos importantes como glucosa y aminoácidos e incluso algunos productos de desecho como urea y ácido úrico. 3- Secreción tubular: involucra difusión pasiva y transporte selectivo de sustancias mediado por transportadores en la membrana celular de los capilares peritubulares hacia la orina tubular. La secreción tubular proporciona una segunda ruta por la cual una sustancia puede entrar a los túbulos renales desde el torrente sanguíneo para ser excretada, siendo la primera ruta la filtración glomerular. La secreción tubular proporciona un mecanismo para eliminar selectivamente sustancias del plasma. Por ejemplo, muchos aniones orgánicos y cationes son captados por el epitelio tubular desde la sangre que rodea a los túbulos y son añadidos a la orina tubular. Algunas sustancias como el H + y el amoniaco que son producidas en las células tubulares y secretadas a la orina tubular. Los términos: ❖ reabsorción y secreción: indican movimiento hacia afuera y hacia adentro de la orina tubular, respectivamente. ❖ El transporte tubular (reabsorción y secreción): puede ser activo o pasivo, dependiendo de la sustancia en particular y de otras condiciones. ❖ La excreción: se refiere a la eliminación a través de la orina. Flujo sanguíneo renal • • Los riñones son el principal sistema de filtración del cuerpo para la sangre y el líquido extracelular, son altamente dependientes del flujo sanguíneo. Tienen un alto flujo sanguíneo, lo que les permite filtrar el plasma sanguíneo a una mayor tasa. El flujo sanguíneo renal óptimo es mantenido mediante autorregulación La autorregulación del flujo sanguíneo es el mecanismo que les permite a los órganos mantener un flujo sanguíneo constante durante cambios en la presión arterial media. El mecanismo se observa con más claridad en el riñón, el corazón y el cerebro. El flujo sanguíneo renal en estos riñones perfundidos aislados puede mantenerse relativamente constante cuando la presión de perfusión varía de 80 a 180 mm Hg. Cuando la presión de perfusión aumenta o disminuye, las arteriolas renales se constriñen o dilatan, respectivamente, manteniendo por lo tanto un flujo sanguíneo y una presión capilar constantes. Mecanismo de retroalimentación Cuando aumenta la presión arterial y hay más NaCl es llevado hacia la mácula densa y reabsorbido por ella, conduciendo a una constricción de la arteriola aferente cercana. Este sistema de retroalimentación negativa tiene un papel en la autorregulación del flujo sanguíneo renal y la TFG. Mecanismos responsables de la autorregulación renal: mecanismo miogénico: En el mecanismo miogénico, un aumento en la presión estira las paredes arteriolares aferentes, lo que activa canales de cationes activados por estiramiento en las células de músculo liso arteriolares. Esto hace que se eleve el calcio intracelular, resultando en contracción del músculo liso, una reducción en el diámetro de la luz de los vasos, y un aumento en la resistencia vascular. mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular: el aumento transitorio en la tasa de filtración glomerular que resulta de un aumento en la presión arterial conduce a un mayor suministro de NaCl a la mácula densa. Esto aumenta la reabsorción de NaCl y la liberación de trifosfato de adenosina (ATP) de las células de la mácula densa. El ATP es metabolizado a difosfato de adenosina (ADP), monofosfato adenosina (AMP) y adenosina en el intersticio glomerular. La sensibilidad del mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular se altera con cambios en la actividad local de la renina, pero la adenosina, y no la angiotensina II, es el agente vasoconstrictor. El mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular es un sistema de retroalimentación negativa que estabiliza el flujo sanguíneo renal y la tasa de filtración glomerular. El flujo sanguíneo renal es alterado por la estimulación nerviosa simpática y por hormonas • • • La estimulación de los nervios simpáticos renales o la liberación de varias hormonas pueden modificar el flujo sanguíneo renal. La estimulación simpática causa vasoconstricción de las arteriolas aferentes y eferentes, y una consecuente reducción en el flujo sanguíneo renal. Los nervios renales simpáticos se activan bajo condiciones de estrés, incluyendo temperaturas bajas, anestesia profunda, situaciones atemorizantes, hemorragia, dolor y ejercicio extenuante. Muchas sustancias causan vasoconstricción en los riñones, incluyendo la adenosina, angiotensina II, endotelina, epinefrina, norepinefrina, tromboxano A2, y vasopresina. Otras sustancias causan vasodilatación en los riñones, incluyendo el péptido natriurético auricular, la dopamina, histamina, quininas, óxido nítrico, y las prostaglandinas E2 e i2. Algunas de estas sustancias como las prostaglandinas E2 e i2 son producidas localmente por los riñones. Filtración glomerular La filtración de plasma en el glomérulo es un proceso de flujo en gran volumen, donde el agua y las sustancias de bajo peso molecular se mueven desde los capilares glomerulares a través de la barrera de filtración y hacia la cápsula de Bowman. Lo que se filtra es un ultrafiltrado. El ultrafiltrado incluye sustancias de bajo peso molecular que se disuelven libremente en el plasma, e incluye varias moléculas orgánicas polares como la glucosa, aminoácidos, péptidos, fármacos y productos de desecho como la creatinina y urea. Lo que no se filtra son los eritrocitos, proteínas grandes y moléculas de bajo peso molecular que están unidas a proteínas grandes. Las tres capas de la barrera de filtración glomerular: endotelio, membrana basal y podocitos. ❖ El endotelio capilar: está perforado con grandes poros llamados lámina fenestrada. De alrededor de 50 a 100 nm de diámetro, estos poros son demasiado grandes para restringir el paso de proteínas plasmáticas pequeñas. ❖ La membrana basal: consiste en una malla de fibrillas finas embebidas en una matriz similar a un gel. La membrana basal está cargada negativamente, y repele las proteínas plasmáticas, como la albúmina, que también tienen carga negativa. ❖ Podocitos: que constituyen la capa visceral de la cápsula de Bowman. Los podocitos (“células con forma de pie”) son células epiteliales con extensiones que terminan en procesos que yacen en la capa externa de la membrana basal. ❖ El espacio entre los procesos, llamado hendidura de filtración, mide alrededor de 40 nm de ancho. ❖ Diafragma hendido: está formada por varias proteínas que son sintetizadas por los podocitos, y se extiende a través de las hendiduras de filtración. Fuerzas hemodinámicas glomerulares La filtración glomerular se logra por fuerzas hemodinámicas que impulsan a parte del plasma hacia el glomérulo a través de la barrera de filtración. No están involucrados mecanismos de transporte activo en el desplazamiento del líquido del plasma a través de la barrera de filtración glomerular hacia la luz de la cápsula de Bowman. La tasa de filtración glomerular depende de las fuerzas de Starling: El equilibrio de las presiones hidrostática y coloidosmótica que actúan a través de la barrera de filtración glomerular.
