19/07/2014
El medio interno Dr. Luis Estremadoyro Profesor de Fisiologia Renal Nefrología Clinica Metodologia Investigacion UPCH
[email protected]
Agua y vida • El ag agua ua cu cubr bree ¾ par parte tess de la superficie terrestre. • El 60 60-7 -70% 0% de lo loss ser seres es vivos es agua. • El ag agua es imprescindible para la vida, tal como la conocemos.
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Estructura del agua H+ Enlaces Hidrógeno (electrostáticos)
Enlaces covalentes O H+ (15Å)
Scientific Scien tific America American. n. Water's Bonds Bonds.. Janua January ry 25, 1999
Agua • En com comparac paración ión al amo amoníaco níaco (NH3) (NH3),, ácido ácido flúor-hídrico (FH), ácido sulfhídrico (SH2): – Alt Altoo punto punto de fusión fusión – Alt Altoo punto de congel congelaci ación ón – Alt Altoo calor de de vaporizac vaporización ión – Alt Altaa tensión tensión superfi superficia ciall ⇒
Dipolo con fuerte atracción intermolecular
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Agua = vida • Esta Estabi biliz lizaa el cl clim imaa y temperatura ambiental: – Los océa océanos nos alm almace acenan nan una una gran cantidad de calor
• Al co cont ntra rari rioo de ot otro ross líquidos, el agua se expande al congelarse. – El hielo hielo es es menos menos denso denso que el agua y flota. – Est Estoo posib posibili ilita ta la vida vida submarina.
Solvente de iones y solutos polares Por su polaridad eléctrica es muy buen solvente y conductor eléctrico.
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Origen de la vida Tierra: 4.6 mil mill Procariotas: 3.5 mil mill Eucariotas: 1.5 mil mill
Líquido extracelular = Océano
Vida = estabilidad (equilibrio, homeostasis)
Membrana celular, ATPasa Na-K y canales de membrana para agua y solutos
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Vida fuera del mar
“Medio Interno” = Líquido extracelular Agua salada
Espacios de distribución del agua corporal 40%
20%
LIC
LEC
L. Intersticial 15%
Liquido Plasmático 5%
Peso corporal total
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Líquido transcelular (1.5%) • • • • • •
Líquidos dentro de la luz del tracto GI Bilis Líquido cefalorraquídeo Líquido pleural y pericárdico Líquido peritoneal Líquido sinovial
Medición de los compartimientos por el principio de dilución Masa conocida de un indicador
Concentración C =M /V
⇒
V=M/C
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Características de los indicadores • Mensurables • Quedan confinados dentro del espacio de agua que se quiere medir • No alteran la distribución del agua • No son tóxicos
Indicadores • Agua corporal total: – Isótopos de agua: tritio (3H20); óxido de deuterio (2H2O) – Antipirina, úrea, tioúrea
• Líquido extracelular: – Líquido plasmático: • Azul de Evans • Albúmina humana marcada radioactivamente • Fibrinógeno y gamaglobulinas marcadas
– LEC • Inulina, rafinosa, manitol • Tiosulfato, tiocianato • Radioisótopos de sulfato, Cl y Na
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Medición de líquidos corporales • Líquido intersticial: – No se mide directamente – No se conoce indicador que se disttribuya sólo en el líquido intersticial L. Intersticial = LEC – Líquido Plasmático
• Líquido intracelular = ACT - LEC
Concepto de balance (estado estable o de equilibrio)
Ingresos
Egresos
Balance: Balance + Balance -
I=E I>E I
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Sistemas de retroalimentación
Ingresos
Sensor
Efector
Egresos
Egresos: 1. Regulados 2. No regulados
Balance externo y balance interno LIC
LEC
Potasio Fósforo Magnesio
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Balance de Creatinina LIC
LEC
~ 1500 mg diarios
P - Creatina
Creatinina [1 mg / dl]
~ 1500 mg diarios
Balance de Creatinina LIC
LEC
~ 1500 mg diarios
P - Creatina
Creatinina [10 mg / litro]
150 litros ~ 1500 mg diarios
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Balance en situación de enfermedad renal
Ingresos
Egresos
Egresos = Aclaramiento x [X] p
• Ejemplo 1 (situación normal): Generación de Cr = 1 mg/min Aclaramiento normal = 100 ml/min [Cr]p = 1 mg/100 ml = 0.01 mg/ml Excreción = (100 ml/min x 0.01 mg/ml) = 1 mg / min
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• Ejemplo 2 (Ins. Renal: Dep Cr = 50 ml/min): Generación de Cr = 1 mg/min Aclaramiento = 50 ml/min [Cr]p = 2 mg/100 ml = 0.02 mg/ml Excreción = (50 ml/min x 0.02 mg/ml) = 1 mg / min
Regulación del balance externo de agua Orina “Pérdidas insensibles”: Piel Respiración Heces
Agua bebida Alimentos “sólidos”
Ingresos
Sensor
Osmorreceptores hipotalámicos
Efector
Egresos
1. ADH → Riñones 2. Centro hipotalámico regulador de la sed
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OSMOLALIDAD
H2O
4 mol/l
17 mol/l
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Balance externo de agua • Ingresos: Agua metabólica: 120 ml / 1000 Cal gastadas Oral: – Agua bebida – 400 ml/1000 Cal ingeridas
• Egresos:
Perspiración: 7 ml/Kg/día
– Pérdidas insensibles: 12 ml/Kg/día Espiración: 5 ml/Kg/día – Heces: 100 ml/día – Orina: lo necesario para mantener el balance!!!!
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Balance externo de agua en situaciones normales • Adulto de 50 kg de peso y actividad física moderada (gasto calórico = 40 kcal/kg/día): • Ingresos – Agua metabólica: – Oral:
240 ml 2000 ml
• Egresos: – P. Insensibles: – Heces: – Orina:
600 ml 100 ml 1540 ml
Balance externo de agua: pérdidas anormales • Hiperventilación: 50 ml/día/5 rpm (>15 rpm) • Sudoración: Leve: 0,3 ml/kg/hora Moderada: 0,6 ml/Kg/hora Severa: 1,2 ml/kg/día • Fiebre: 0,2 ml/kg/hora por cada ºC > 38ºC
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Balance externo de agua La mejor forma de valorar el balance de agua es mediante el PESO DIARIO del paciente. Pesar al paciente con la misma balanza y en las mismas condiciones. Para perder 0.5 Kg de peso seco es necesario alcanzar un balance calórico negativo de 3500 Kcal.
Balance interno de agua : OSMOLALIDAD
4 mol/l
17 mol/l
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Número de partículas: Avogadro • 1 mol = peso molecular en daltons (uma) llevado a gramos • Número de Avogadro: 6.023 x 1023 partículas por mol 6.023 x 1020 partículas por milimol
TONICIDAD (osmolalidad efectiva) Na-K ATPasa
H2O
Soluto inefectivo (úrea) Soluto osmolarmente efectivo (sodio)
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Osmolalidad del LEC 5 Otros
5 LEC
Urea Glucosa
5
Aniones
140
Sodio
140
0
mmol/ litro
200
Tipos de deshidratación Isosmótica
Hemorragia, quemaduras, diarrea
Hiperosmótica
Diabetes insípida, Sudoración excesiva
Hiposmótica
Pérdidas renales de sal
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Concentración de solutos: formas de expresión • Masa / volumen: mg/dl; g/l, etc.
• Número de partículas / volumen: mol/l, mmol/l, etc. • Número de cargas eléctricas / volumen: Eq/l, mEq/l
Conversión de mg/dl a mmol/l Concentración plasmática de glucosa: 90 mg/dl (= 900 mg/l) 1 mmol/l = 180 mg/l
1 mmol/l --- 180 mg/l x --- 900 mg /l 1 mol = 180 gr x = 5 mmol/l
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Osmolalidad sérica calculada Osm calculada = 2 Na + [G(mg/L)/180] + Urea [(mg/L)/60]
Osm calculada = 2 Na + [G(mg/dL)/18] + [Urea (mg/dL)/6]
PM Úrea = 60 PM NUS (BUN) = 28 O 16
C 12 H
N 14
H
H
N 14 H
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Osmolalidad sérica calculada Osm calculada = 2 Na + [G(mg/L)/180] + BUN [(mg/L)/28]
Osm calculada = 2 Na + [G(mg/dL)/18] + [BUN (mg/dL)/2.8]
Conversión a mEq Na +
23 mg = 1 mmol = 1 mEq
Ca +
+
40 mg = 1 mmol = 2 mEq
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Concentración de electrolitos en los líquidos corporales 0 0 0 0
HCO3 Cloro 24
Potasio 104
EC
Sodio
4 140
0
180 mmol/L
Concentración de electrolitos en los líquidos corporales 8 2
IC
150 HCO3
5
Cloro 24
Potasio 104
EC
Sodio
4 140
0
180 mmol/L
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Volumen circulante efectivo • Es el volumen plasmático capilar que perfunde efectivamente los tejidos • El VCE depende del estado de expansión o contracción del LEC y de la presión arterial. • El VCE depende de la masa de osmoles del LEC (sodio y cloro).
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Estruct Est ructura ura y funciones funciones rena renales les..
Dr. Luis Estremadoyro S. Nefrol Nef rologí ogíaa – UPC UPCH H
[email protected]
Riñones in situ Vista anterior
•Fosas lumbares •Retroperitoneales •Peso: •Pes o: 120 – 170 g c/u c/u
Riñón izquierdo Lóbulo Corteza (70%)
Corte transversal: Médula (30%) •8 lóbulos (entre 4-18) Columnas de Bertin
•Lóbulo: •Pirámide medular •Corteza adyacente Cáliz menor
Papila
Arterias intra-renale intra-renaless
(3) a. Interlobares (1) A. renal
(4) a. arcuatas
(2) Arterias segmentaria segmentariass (5) Arteriolas interlobulillares
Vasos sanguíneos renales arteriolas aferentes
Corteza a. interlobulillar
a. arcuata
a. interlobar
Médula
Columna de Bertin Papila
Parénquima renal 1. arteriolas aferentes 2. Capilares glomerulares
Glomérulo
Corteza
3. arteriolas eferentes
TC Prox
TCD
4. Vasos peritubulares
Asa de
Henle
Médula
T. colector
Papila
nefrona LaLanefrona Corteza
Médula
Formación de la Orina Filtración
Reabsorción
Secreción
Excreción
Fox Human Physiology. 8th ed.
El glomérulo TC proximal
Espacio urinario
Epitelio parietal de Bowman Epitelio visceral de Bowman
Arteriola eferente
Arteriola aferente
TC proximal
Espacio urinario
Epitelio parietal de Bowman
Barrera de filtración
Endotelio capilar
Mesangio
Epitelio visceral de Bowman y podocitos
Arteriola eferente (post-glomerular)
Arteriola aferente (pre-glomerular) Mácula densa
Capilar sistémico (no glomerular)
La barrera de filtración glomerular
Agua plasmática + Solutos < 55 Å
Barrera de Filtración Glomerular
Human Physiology, Vander
Epitelio Visceral de Bowman y Podocitos
Der Nephrologe, 2010 (5)
Epitelio Tubular proximal
Der Nephrologe 2010/1
Túbulos: Corteza y médula superficial: Metabolismo aerobio Células metabólicamente activas Muchas mitocondrias Transporte activo de solutos
Médula profunda: Metabolismo anaerobio Baja pO2 pH ácido Muy alta osmolalidad Transporte pasivo
Transporte tubular • Agua: gradiente osmótica-oncótica • Solutos: – Transporte convectivo (arrastre por solvente) – Difusión pasiva – Difusión facilitada – Transporte activo primario – Transporte activo secundario
Transporte convectivo en el TCP Luz tubular
Epitelio TCP
Capilar
P. Oncótica (π) ~ 35 mmHg
P. Oncótica (π) ~ 0 mmHg
H2O + solutos
Reabsorción de úrea por difusión facilitada en el T. Colector Medular Luz tubular
Úrea
Epitelio tubular
TU
TU = proteína transportadora de úrea
Capilar
Transporte activo primario de Na y K en el TCP Luz tubular
Epitelio TCP
Capilar 3 Na Na-K
2K
ATPasa
[Na] = 140 mmol/L [K] = 4 mmol/L
[Na] = 5 mmol/L [K] = 150 mmol/L
Transporte activo secundario acoplado al Na en el TCP Luz tubular
Epitelio TCP
Capilar
Na
3 Na Na-K
Glucosa Cloro Aminoácidos Calcio Magnesio
2K
[Na] = 140 mmol/L [K] = 4 mmol/L
[Na] = 5 mmol/L [K] = 150 mmol/L
ATPasa
[Na] = 140 mmol/L [K] = 4 mmol/L
Principales funciones renales 1. Mantener el balance (“homeostasis”) del medio interno. 2. Depurar la sangre de productos metabólicos endógenos y exógenos.
Otras funciones : 1.
Regulación del volumen circulante efectivo y de la presión arterial.
2.
Control de la eritropoyesis : Síntesis de eritropoyetina (EPO) en c. intersticiales peritubulares proximales
3.
Activación de la vitamina D en el epitelio tubular proximal
4.
Gluconeogénesis.
Control de la eritropoyesis Eritropoyetina
Receptor EPO
Membrana celular De CFU-E
↓ pO2 CFU-E: Unidad formadora de colonias - Eritrocítica
Activación de la Vitamina D Piel
25-hidroxilación hepática
1-hidroxilación renal
Dieta
Flujo Sanguíneo Renal Dr. Luis Estremadoyro S. Nefrología - UPCH
Arterias intra-renales
(3) a. Interlobares (1) A. renal
(4) a. arcuatas
(2) Arterias segmentarias (5) Arteriolas interlobulillares
Vasos sanguíneos renales arteriolas aferentes Glomérulo superficial (85%) a. interlobulillar
Glomérulo yuxtamedular (15%)
a. arcuata
a. interlobar
Médula
Columna de Bertin Papila
Nefronas • Corticales superficiales: – Reciben el 85% del riego sanguíneo cortical – Asas de Henle cortas
• Yuxtamedulares: – 15% del riego sanguíneo cortical – Largas asas de Henle: • Mayor capacidad de reabsorción de sodio • Mecanismo generador de contracorriente
Distribución del gasto cardíaco
Gasto cardíaco / peso de órgano Riñones Corazón Hígado Cerebro Piel Músculo
Peso (gramos) 300 300 2600 1400 3600 31000
GC/100 g 420 84 58 54 13 3
Gasto Cardíaco por 100 g de tejido
Balance de Creatinina LIC
LEC
~ 1500 mg diarios
P - Creatina
Creatinina [1 mg / dl]
~ 1500 mg diarios
Balance de Creatinina LIC
LEC
~ 1500 mg diarios
P - Creatina
Creatinina [10 mg / litro]
150 litros ~ 1500 mg diarios
Valores “normales” de Creatinina
0.6 – 0.7 mg/dl
1.4 – 1.6 mg/dl
de la TFG normal 50
a c i r é S a n i n i t a e r C
TFG
e r g n a S o c i e r U o n e g ó r t i N
Hemodinámica renal
Flujo plasmático renal efectivo Gasto cardíaco 5000 ml/min
Flujo sanguíneo renal 20 % del GC: 1250 ml/min
FSR "efectivo" 85% del FSR: ~1000 ml/min
Flujo plasmático renal efectivo 60% FSRE: ~600 ml/min
Tasa de filtración glomerular FPRE = 600 ml/min a. aferente
TFG = 100-125 ml/min (140-180 L/día)
480 ml/min
a. eferente
120 ml/min
Fracción de Filtración: FF = TFG/FPRE = 0.2
Presión arterial y capilar
Presiones intrarrenales 125
e t n e r e f a . a
100 ) g H 75 m m ( M 50 A P
l a n e R . A
r a l u r e m o l g . c
25
e t n e r e f e . a
r a l u b u t i r e p . c
l a n e r a n e v
0 0
1
2
3
4
5
6
7
Massry & Glassock. Textbook of Nephrology.
Influencia de las resistencias pre- y post glomerulares sobre el FSRE y la TFG FSRE
TFG
Vasodilatación
aferente ↓
Vasoconstricción
↓
Vasodilatación
eferente Vasoconstricción
↓
↓
Autorregulación del FSRE y la TFG 600 n i 400 m / l m
FSRE TFG
200
0 0
40
80
120
160
200
PAM renal (mm Hg)
Autorregulación: Control hemodinámico intrarrenal • Mecanismo de autorregulación: – Reflejo miogénico – Feedback túbulo-glomerular •
En situaciones de stress: – Eje renina-angiotensina-aldosterona – Control nervioso y hormonal – Función endotelial
Reflejo miogénico
Vasoconstricción
Apertura mecánica de canales de calcio en las céluas musculares de la capa media
Mecanismo de defensa para evitar daño por hipertensión glomerular
Distensión de la pared vascular aferente
La nefrona
Feedback Túbulo-Glomerular 3. Sensor en la mácula densa: 1. Si aumenta la PA y la TFG
2. Aumenta el flujo tubular de agua y ClNa
Liberación de mediador vasoconstrictor (adenosina) a la a. aferente Disminución de la TFG
La nefrona
Feedback Túbulo-Glomerular
1. Si disminuye la PA y la TFG
2. Disminuye el flujo tubular de agua y ClNa
3. Sensor en la mácula densa: señal de PGI2 PGE2 y Oxido Nítrico Vasodilatación aferente + liberación de renina (vasoconstricción eferente)
Aumento de la TFG
Balance externo de sodio “Pérdidas insensibles”: Piel Respiración Heces Sal
Ingresos
Sensor
Barorreceptores (VCE): Carotídeos Auriculares Ap. yuxtaglomerular
Efector
Egresos
Sistema simpático Sistema renina – AT – aldosterona Riñones
Orina
TC proximal
RENINA
Músculo liso de la a. aferente: Libera gránulos de renina en respuesta a menor presión y relajación
a. eferente
mácula densa
Control de la liberación de renina por el aparato yuxtaglomerular • Estímulos – Disminución de la presión en la a. aferente – Estímulo adrenérgico (receptores β) – Disminución del flujo tubular de ClNa (PGI2, ON)
• Inhibidores – Aumeno de la presión en la a. aferente – Aumento del flujo tubular de ClNa – Angiotensina II
Sistema renina-AT-aldosterona Angiotensinógeno hepática
α2− globulina
Renina Angiotensina I (10 aa) Enzima convertidora Angiotensina II (8 aa) Vasoconstricción sistémica Retención renal de sal y agua
Aldosterona
carboxipeptidase
Importancia del sistema reninaangiotensina-aldosterona • Interviene en el control de: – Hemodinámica sistémica y PA – Hemodinámica intrarrenal – Balance de Na y K – Equilibrio ácido-básico – Balance de agua
Angiotensinógeno
Angiotensina I
ECA
Vasoconstricción HT glomerular Secreción ADH
Angiotensina II
Suprarrenales
Retención de Na+ Excreción K+ H+ Aldosterona
Vasoconstrictores renales
Norepinefrina Angiotensina II Endotelina Tromboxano
a. aferente + 0, + + +
a. eferente + 2+ + +
Vasodilatadores renales
Acetilcolina Oxido nítrico Dopamina PGE, PGI Bradicinina
a. aferente + + + + 0
a. eferente + + + 0 +
Depuración renal de solutos y medición de la TFG y FPRE Dr. Luis Estremadoyro Nefrología - UPCH
Depuración renal de solutos
Volumen = 30 m 3
aferente
FILTRO
eferente
Eficiencia = 10 m3 / hora
Tasa de filtración glomerular FPRE = 600 ml/min a. aferente
TFG = 100-125 ml/min (140-180 L/día)
480 ml/min
a. eferente
120 ml/min
Fracción de Filtración: FF = TFG/FPRE = 0.2
Tasa de filtración glomerular
Masa filtrada
Masa excretada
Medición de la TFG • Características del soluto: Filtrado libremente. No rebsorbido, secretado ni metabolizado. • Masa filtrada = Masa excretada • TFG [X]p = Qu [X]u
Solutos usados para medir la TFG • Exógenos: – Inulina (PM = 5000 daltons-u.m.a.) – – – –
EDTA 51cromo Iotalamato 125I DTPA 99mTc Medios de radiocontraste: iohexol
• Endógenos: – Creatinina (PM = 113 daltons-u.m.a.) – Cistatina C (proteinasa, PM 13 mil daltons-u.m.a.)
Depuración de creatinina
Masa excretada = Masa filtrada + Masa secretada (10%)
TFG = (Qu * [Cr]u) / [Cr]p
Valores normales • Depuración de inulina: Varones: 110-150 ml/min Mujeres: 105-130 ml/min • Depuración de creatinina: Varones: 80-140 ml/min / 1.73 m2 Mujeres: 70-120 ml/min / 1.73 m2
Fórmulas de estimación de la Dep Cr y la TFG (no necesitan colección de orina de 24 hrs) • Fórmula de Cockroft y Gault: Dep Cr estimada = (140 – Edad) Peso / (72 Crp ) ♀: resultado x 0.85 •
Estudio MDRD:
TFG estimada = 186.3 x Cr p-1.154 * edad-0.203 * 1.212 (paciente de raza negra) * 0.742 (paciente mujer)
Estimación vs medición
Balance de Úrea LIC
LEC
Proteínas 60 gr
Aminoácidos NH4
(Nitrógeno 10 gr) Úrea [20-40 mg / dl]
~ 20 gr úrea diarios (Nitrógeno 10 gr)
6.25 gr de proteínas 1 gr N 2.14 gr de úrea 1 gr N →
→
PM Úrea = 60 PM NUS (BUN) = 28 O 16
C 12 H
H
H
N
N
14
14 H
Depuración de úrea Úrea =300 mg/l 0.3 g/l
45 g/día
Masa excretada en la orina = Masa filtrada Masa reabsorbida
40 – 60 %
~ 20 gr úrea diarios (Nitrógeno 10 gr)
Relación Úrea / Cr 20:1 hasta 40:1 Creatinina • Generación : Muscular
Úrea • Generación: Ingesta proteica Catabolismo muscular Corticoides
• Excreción renal: TFG
• Excreción renal: TFG Reabsorción tubular: Perfusión renal (hidratación, ICC) UPO Diuréticos
Flujo plasmático renal efectivo
ME = MF + MS
FPRE = (Qu * [X]u) / [X]p
TODO el soluto Se filtra + secreta
Manejo renal del p-amino-hipurato
Fox. Human Physiology. 8th ed.
Medición del FPRE • Características del soluto: Filtrado libremente. No rebsorbido ni metabolizado. Secreción proximal completa. • Masa excretada = MF + Masa secretada • FPRE* [X]p = Qu * [X]u
Valores normales • Depuración de para-amino-hipurato (PAH): – Subestimación ~ 10% Varones: 560-800 ml/min Mujeres: 500-700 ml/min
• Depuración de Diodrast-131I (perabrodil): Varones: 600-800 ml/min Mujeres: 550-700 ml/min • Depuración de orto-iodo-hipurato -131I
Recordar: • Si la depuración de una sustancia es mayor que la TFG = SECRECION TUBULAR. • Si la depuración de una sustancia es menor que la TFG = REABSORCION TUBULAR.
Filtración Glomerular Ley de Starling Dr. Luis Estremadoyro Nefrología – UPCH
[email protected]
La nefrona Formación de la orina 1. Ultrafiltración glomerular de plasma
2. Reabsorción tubular
3. Secreción tubular
TC proximal
a. eferente
a. aferente mácula densa
La barrera de filtración glomerular 700 Å
55 Å
<100 Å
Diámetros moleculares (Å) Agua Sodio Urea Glucosa Mioglobina ALBUMINA Ig G Colesterol LDL
1.0 5.1 1.6 3.6 19.5 35.5 55.5 210.0
Fuerzas de Starling y TFG Pcg
πcg
Pb
Fuerzas de Starling y TFG aferente
eferente
Pcg Pb cg π π
60
60
20
20
25
35
PNF
15
5
mmHg
Fuerzas de Starling y TFG
TFG = [Pcg - (Pb + π cg)] Kf Kf = (ml/min) / mmHg de PNF TFG = (12 ml/min/mmHg) * (10 mmHg) = 120 ml/min
Balance Glomérulo-Tubular
Influencia de las resistencias pre- y post glomerulares sobre la TFG TFG Vasodilatación
aferente ↓
Vasoconstricción
Vasodilatación
↓
eferente Vasoconstricción
Vasoconstricción aferente
Vasoconstricción eferente
Manejo glomerular de coloides
Factores que determinan la permeabilidad de la BFG • Diámetro molecular • Forma molecular • Elasticidad • Carga eléctrica
Tamaño molecular y carga eléctrica l a n o i c c a r f o t n e i m a r a l c A
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 18
22
26
30
34
38
42
Tamaño molecular (A)
Tamaño molecular y carga eléctrica l a n o i c c a r f o t n e i m a r a l c A
1.2 1
+
0.8 0.6 0.4 0.2 0 18
22
26
30
34
Tamaño molecular (A)
38
42
Tamaño molecular y carga eléctrica l a n o i c c a r f o t n e i m a r a l c A
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
-
18
22
26
30
34
38
42
Tamaño molecular (A)
Proteinas plasmáticas • Proteínas totales (6.0 - 8.0 g/dl) – Albúmina (4.0 - 5.5 g/dl) – Globulinas (2.0 - 2.5 g/dl)
Carga glomerular de proteínas 10 500 g/día
TFG = 150 L/día [Prot]p = 70 g/L 1.5 g
Carga glomerular de albúmina 7 500 g/día
TFG = 150 L/día [Alb]p = 50 g/L 0.6 g
Manejo tubular de proteinas 1. Carga glomerular: 10 500 g/día 2. Filtración: 1.5 g/día 3. Reabsorción: >95 % 4. Secreción: 30-75 mg /día
Secreción tubular de proteínas • Lugar: rama ascendente gruesa de Henle • Cantidad: 30-75 mg/día • Tipo de proteína: – Uromucoide (Tamm-Horsfall) – PM > 1 000 000 daltons • Importancia: – Matriz de cilindros urinarios – Protección contra infecciones
Resumen del manejo renal de proteínas plasmáticas • • • •
Carga glomerular diaria: 10 500 g/día Carga tubular diaria: 1.5 g/día Reabsorción TCP: > 95 % Secreción RGAH: 0.030 - 0.075 g/día
• Excreción:
< 0.150 g/día
Proteínas en Orina (<150 mg/día) • Albúmina: (< 30 mg/día) Filtración Glomerular
• Globulinas de pequeño tamaño: • Ig G : • Cadenas ligeras:
Secreción tubular• Proteína Tamm-Horsfall
(uromucoide)
< 20 % 10 -15 % 10 % 7%
50%
Proteínas en una muestra normal de orina (<150 mg/día) • • • • •
Proteína de Tamm-Horsfall = 50 % Albúmina: < 20 % Globulinas de pequeño tamaño: 10 -15 % Ig G : 10 % Cadenas ligeras: 7 %
Manejo glomerular de cristaloides
Carga filtrada de sodio
TFG = 150 L/día [Na]p = 140 mEq/l
21 000 mEq/día
Carga filtrada de potasio
TFG = 150 L/día [K]p = 4 mEq/l
600 mEq/día
Cargas filtradas diarias HCO3 Calcio libre Fósforo Glucosa Urea Creatinina
[ ] sérica 24 mEq/l 55 mg/l 30 mg/l 1 g/l 0,3 g/l 10 mg/l
Carga filtrada diaria 3600 mEq 8250 mg 4500 mg 150 g 45 g 1500 mg
Balance externo diario de solutos en el adulto*
Sodio Pot asi o Nitrógeno Acidos fi jos
Ingresos (mEq) 150
Fecal 5
Egr esos I n sen si bl e 5
Or i n a 140
80
9
1
70
10 (gr)
0.5
0.5
9
60
-
-
60
* Valores promedio
Funciones tubulares Dr. Luis Estremadoyro Nefrología – UPCH
[email protected]
Funciones tubulares • Mecanismos básicos: – Reabsorción – Secreción
• Otras funciones: – Catabolismo de macromoléculas – Síntesis
Mecanismos de transporte de solutos a través de epitelios y membranas • Transporte convectivo (arrastre por solvente). • Difusión simple. • Difusión facilitada (proteinas transportadores) • Transporte activo primario. • Transporte activo secundario: – Cotransporte – Contratransporte
• Endocitosis
Conceptos básicos • Los segmentos proximales reabsorben grandes masas de agua y solutos • Los segmentos más distales son menos permeables, pero están sujetos a una estricta regulación neurohumoral
T. Contorneado Proximal
Epitelio Tubular proximal
Der Nephrologe 2010/1
Reabsorción y secreción de solutos en el TCP Luz tubular
Epitelio TCP
Na
Capilar 3 Na
Na
Na-K ATPasa
Glucosa Cloro Aminoácidos Calcio Magnesio
2K
Na
Acidos y bases orgánicas
Secreción proximal • Acidos: Sales biliares Ac. Urico Oxalato Citrato PAH Diuréticos Penicilinas Aspirina
• Bases: Creatinina Catecolaminas Dopamina Atropina Morfina Cimetidina
La nefrona Formación de la orina
Rama gruesa ascendente de Henle
Rama Gruesa Ascendente de Henle Luz tubular Na 2 Cl K
Epitelio RGAH
Capilar 3 Na
Na Na-K ATPasa
2K K Cl
Ca++ Mg++
Cl Ca++ Mg++
La nefrona Formación de la orina
T. Contorneado Distal
Reabsorción de solutos en el TC distal Luz tubular Na
Epitelio TCP
Capilar 3 Na
Na Na-K ATPasa
Cl
2K Cl
La nefrona Formación de la orina
T. Colector Cortical
Aldosterona en el TCC: Aumento de la Reabsorción de Sodio y de la Secreción Tubular de Potasio Luz tubular
Epitelio TCC
Na
Capilar 3 Na
Na Na-K ATPasa
2K Núcleo
K Aldosterona Receptor citoplasmático
Aldosterona • Mineralocorticoide • Sintetizada en la zona glomerulosa de la cápsula suprarrenal. • Estímulos principales: – Angiotensina II – Hiperpotasemia
Reabsorción tubular de sodio y cloro • Carga filtrada: – 20 mil mMol/día
• Reabsorción tubular: – TCP: 50% – RGAH: 45% – TCD: 3% – T. colector: >1%
• Excreción fraccionada <1%
Reabsorción tubular de potasio • TCP: 50% • RGAH: 40% • T. co cole lect ctor or:: +5 +5% % • Ex Excr crec eció ión n urin urinar aria ia:: 15% 15%
Manejo renal de la glucosa [Glucosa]p = 100 mg/dl [Glucosa]p = 1 mg/ml
TFG = 125 ml/min
Carga filtrada = 125 mg/min
Tmax = 375 mg/min
~ 0 mg/dl
Manejo tubular de la glucosa
Carga filtrada mg/min
Tm tubular 375 mg/min
Glucosuria
Umbral renal: Glicemia = 180 mg/dl
Mecanismo de concentración y dilución de la orina: balance de agua Dr. Luis Estremadoyro
Balance de agua • Ingresos: Líquidos y alimentos “sólidos” Agua metabólica:
1500 ml/día 300 ml/día
• Egresos: – Pérdi Pérdidas das no reguladas reguladas (“insensib (“insensibles” les”)) Heces: Aire espirado: Piel:
– Pé Pérd rdid idas as reguladas: orina
100 ml/día 400 ml/día 300 ml/día
1000 ml/día
Balance de agua Orina “Pérdidas insensibles”: Piel Respiración Heces
Agua bebida Alimentos “sólidos”
Ingresos
Sensor
Osmorreceptores hipotalámicos
Efector
Egresos
1. Riñón: t. colector 2. Centro hipotalámico regulador de la sed
ADH (vasopresina) • Hormona peptídica de 9 aminoácidos • Sintetizada en el hipotálamo: – Núcleo supraóptico – Núcleo para ventricular
• Almacenada en la neurohipófisis (hipófisis posterior)
Osm plasmática y ADH 8
Sed
l m / g p 4 H D A
0 270
275
280
285
290
295
300
Osmolalidad plasmática
Estímulos de ADH • Hiperosmolalidad (cambio en 1%) • Contracción del VCE (cambio en 10%) • Otros: – – – –
Naúseas, dolor, stress. Hipoglicemia. β−adrenérgicos, angiotensina II Nicotina
Inhibidores de ADH
• α−adrenérgicos • Glucocorticoides • Alcohol
Manejo renal del agua • Carga filtrada: 150 l/día
• TCP: - 55 % • RDAH: - 35 % • TCM: - 9 % • Excreción urinaria: 1%
ADH
ADH: Mecanismo de acción en el túbulo colector
H2O
ATP V2
PK-A
AMPc
ADH
>1000 mOsm/L
Estructura de la AQP-1
“Reloj de arena”
Jung JS, Preston GM, Smith BL: J Biol Chem 269:14648 -14654, 1994
AQP-1: estructura tridimensional •
Walz T, Hirai T, Murata K: The three-dimensional structure of aquaporin-1. Nature 387:624 -627, 1997
AQP-1 en el riñón • Localización: – TC proximal – RDD de Henle
• Localización celular: – Luminal – Basolateral
AQP-1 en el TCP y RDD de Henle
J Am Soc Nephrol 10:647-663, 1999
Aquaporinas: distribución AQP RENALES Renales
Nefrona
Célula tubular
AQP-1
TCP, RDDH
L, BL
AQP-2
TCC, TCM
L
AQP-3
TCC
BL
AQP-4
TCM
BL
AQP-6
Podocitos
?
AQP-7
Corteza ?
L?
ADH
Otros órganos GR, ojos, plexo coroideo
+++
Testículos
+ Cerebro Testículos AQP no renales
AQP-5
G. salivales
AQP-8
Hígado, corazón, placenta
AQP-9
Pulmón, bazo, hígado
Aquaporinas: localización renal
Pérdida incrementada de agua
Hiperosmolaridad plasmática
Liberación de ADH
Aumento d e la permeabilidad para el agua en el TC (Aquaporina-2) Hipertonicidad intersticial
Mayor reabsorción de agua
Reabsorción de agua en el T. colector • La acción de la ADH permite la formación de canales para el agua (Aquaporina-2) • El agua se mueve en forma pasiva desde la luz tubular hacia el intersticio hipertónico.
Hipertonicidad medular • Los 2 principales solutos que se acumulan en el intersticio medular y explican su hipertonicidad son el ClNa y la úrea. • El sitio de mayor reabsorción medular de ClNa hacia el intersticio es la RGA de Henle (“efecto único”). • La úrea se reabsorbe hacia el intersticio principalmente en el t. colector medular
Mecanismo de contracorriente: “Efecto único”
ClNa
CONCENTRACION URINARIA
300
Corteza
100
200
300
600
Médula externa
300
600 400
H2O ClNa
900
H2O 900
H2O Médula
ClNa 1200
interna
Kokko,J. y Rector,F.; Kidney Int. 2:214, 1972
UREA
1200
INTERCAMBIADOR DE CONTRACORRIENTE
300
500
600
800
900
1100
1200 mOsm/l VASOS MEDULARES
ADH y Osm urinaria 1200 a i r a 800 n i r u m s 400 O
0 0
2.5
5
7.5
ADH plasmática pg/ml
10
AQP-2 en las células principales del túbulo colector
J Am Soc Nephrol 10:647-663, 1999
AQP-2 en el túbulo colector
Aquaporinas en el túbulo colector
J Am Soc Nephrol 10:647-663, 1999
Metabolismo renal • Los riñones reciben un enorme aporte de O 2. • La fracción de extracción de O2 es de sólo 8%. • El 80% del FSR queda en la corteza. • La fracción de extracción de O2 de la médula es de 80 %. • La ATPasa Na-K consume el 80% del O 2 renal.
Características del intersticio medular profundo
• Hipoxia (pO2 = 8 –10 mmHg): – Metabolismo anaeróbico
• Acidez marcada • Hipertonicidad (1200- 1400 mOsml) – Riesgo de deshidratación celular
Adaptación de las células medulares renales al medio hipertónico 1
1000
700 300
Osmolitos Na, K, Cl Urea 1500
1500
LEC
LIC (t. colector)
0
Physiol Reviews. 1991; 71: 1081-1115
Osmolitos orgánicos en las células medulares renales • Sorbitol: – Glucosa (aldosa-reductasa)
• Inositol • Betaína • Glicero-fosforil-colina (GPC) • Taurina
Mecanismo de concentración y dilución de la orina: balance de agua Dr. Luis Estremadoyro Nefrología – UPCH
[email protected]
Balance de agua • Ingresos: Líquidos y alimentos “sólidos” Agua metabólica:
1500 ml/día 300 ml/día
• Egresos: – Pérdidas no reguladas (“insensibles”) Heces: Aire espirado: Piel:
– Pérdidas reguladas: orina
100 ml/día 400 ml/día 300 ml/día
1000 ml/día
Balance de agua Orina “Pérdidas insensibles”: Piel Respiración Heces
Agua bebida Alimentos “sólidos”
Ingresos
Sensor
Señal
Efector
Egresos
S e d
Osmorreceptores (hipotálamo anterior)
ADH
Riñón: túbulo colector
ADH (vasopresina) • Hormona peptídica de 9 aminoácidos • Sintetizada en el hipotálamo: – Núcleo supraóptico – Núcleo paraventricular
• Transportada por axones + proteina transportadora “neurofisina” • Almacenada en la hipófisis posterior (neurohipófisis)
Osm plasmática y ADH 8
Sed
l m / g p 4 H D A
0 270
275
280
285
290
Osmolalidad plasmática
295
300
Estímulos de ADH • Hiperosmolalidad (cambio en 1%) • Contracción del VCE (cambio en 10%) • Otros: – – – –
Naúseas, dolor, stress. Hipoglicemia. β−adrenérgicos, angiotensina II Nicotina
Inhibidores de ADH
• α−adrenérgicos • Glucocorticoides • Alcohol
Manejo renal del agua • Carga filtrada: 150 l/día
• TCP: - 55 % • RDAH: - 35 % • TCM: - 9 %
ADH
• Excreción urinaria: 1%
ADH: Mecanismo de acción en el túbulo colector
H2O
ATP V2
PK-A
AMPc
ADH
>1000 mOsm/L
Estructura de la AQP-1
“Reloj de arena”
Jung JS, Preston GM, Smith BL: J Biol Chem 269:14648 -14654, 1994
AQP-1: estructura tridimensional •
Walz T, Hirai T, Murata K: The three-dimensional structure of aquaporin-1. Nature 387:624 -627, 1997
AQP-1 en el riñón • Localización: – TC proximal – RDD de Henle
• Localización celular: – Luminal – Basolateral
AQP-1 en el TCP y RDD de Henle
J Am Soc Nephrol 10:647-663, 1999
Aquaporinas: distribución AQP RENALES Renales
Nefrona
Célula tubular
AQP-1
TCP, RDDH
L, BL
AQP-2
TCC, TCM
L
AQP-3
TCC
BL
AQP-4
TCM
BL
AQP-6
Podocitos
?
AQP-7
Corteza ?
L?
ADH
Otros órganos GR, ojos, plexo coroideo
+++
Testículos
+ Cerebro Testículos AQP no renales
AQP-5
G. salivales
AQP-8
Hígado, corazón, placenta
AQP-9
Pulmón, bazo, hígado
Aquaporinas: localización renal
Título del o rganigrama Pérdida incrementada de agua
Hiperosmolaridad plasmática
Liberación de ADH
Aumento de la permeabilidad para el agua en e l TC (Aquaporina-2) Hipertonicidad intersticial
Mayor reabsorción de agua
Reabsorción de agua en el T. colector 1. Canales para agua: La acción de la ADH permite la formación de canales para el agua (Aquaporina-2) 2. Motor del movimiento de agua: El agua se mueve en forma pasiva desde la luz tubular hacia el intersticio hipertónico.
Hipertonicidad medular • Los 2 principales solutos que se acumulan en el intersticio medular y explican su hipertonicidad son el ClNa y la úrea. • El sitio de mayor reabsorción medular de ClNa hacia el intersticio es la RGA de Henle (“efecto único”). • La úrea se reabsorbe hacia el intersticio principalmente en el t. colector medular
Mecanismo de contracorriente: “Efecto único”
ClNa
Generador de Contracorriente
Guyton. Fisiología Médica 2006
CONCENTRACION URINARIA
300
Corteza
100
200
300
600
Médula externa
300
600 400
H2O ClNa H2O
900
H2O Médula
900
ClNa 1200
interna
1200
UREA
Kokko,J. y Rector,F.; Kidney Int. 2:214, 1972
Manejo renal de la úrea mOsm/L
Guyton. Fisiología Médica 2006
Generación y Conservación de la hiperosmolalid hiperosmolalidad ad medular por Contracorriente
INTERCAMBIADOR DE CONTRACORR CONTRACORRIENTE IENTE
300
500
600
800
900
1100
1200 mOsm/l VASOS MEDULARES
ADH y Osm urinaria 1200 a i r a 800 n i r u m s 400 O
0 0
2.5
5
7.5
10
ADH plasmática pg/ml
AQP-2 en las células principales del túbulo colector
J Am Soc Nephrol 10:647-663, 1999
AQP-2 en el túbulo colector
Aquaporinas en el túbulo colector
J Am Soc Nephrol 10:647-663, 1999
Ganong. Medical Physiology. 22nd Ed
Metabolismo renal • Los riñones reciben un enorme aporte de O 2. • La fracción de extracción de O2 es de sólo 8%. • El 80% del FSR queda en la corteza. • La fracción de extracción de O2 de la médula es de 80 %. • La ATPasa Na-K consume el 80% del O 2 renal.
Características del intersticio medular profundo
• Hipoxia (pO2 = 8 –10 mmHg): – Metabolismo anaeróbico
• Acidez marcada • Hipertonicidad (1200- 1400 mOsml) – Riesgo de deshidratación celular
Adaptación de las células medulares renales al medio hipertónico (modelo animal)
Physiol Reviews. 1991; 71: 1081-1115
Osmolitos orgánicos en las células medulares renales • Sorbitol: – Glucosa (aldosa-reductasa)
• Inositol • Betaína • Glicero-fosforil-colina (GPC) • Taurina
19/07/2014
Mineralocorticoides: Aldosterona Dr. Luis Estremadoyro
Glándulas suprarrenales (adrenales)
1
19/07/2014
Precursor de corticoides: colesterol
Glándulas Suprerrenales (adrenales) Corteza: CORTICOIDES
Mineralocorticoides: Aldosterona
Glucocorticoides Cortisol
Hormonas sexuales: Testosterona Estrógenos
Médula:
Adrenalina (epinefrina)
2
19/07/2014
Glándulas Suprerrenales (adrenales)
3
19/07/2014
Aldosterona: síntesis Precursor: colesterol esterificado Corticosteroide de 21 carbonos Es el principal mineralocorticoide Representa menos del 0.5% del total de corticosteroides Tiempo de vida media: 30 min
Aldosterona: estímulos Angiotensina II ( renina estado del VCE y de la perfusión renal) →
Hiperpotasemia: sensible a cambios de 0.1 mmol/l ACTH
4
19/07/2014
Aldosterona: circulación y metabolismo >90% circula unida a la albúmina y en menor porcentaje a la globulina transcortina Es metabolizada en el hígado por reducción El mayor mayor metabolito metabolito es la 4-hidro-aldosterona que es conjugada con ácido glucorónico gluco rónico y excretada excretada por la orina
Aldosterona: efectos fisiológicos Conservación de sodio Excreción de potasio e hidrogeniones:
Riñón: Túbulo contorneado distal (conector) Túbulo colector cortical
Colon, glándulas sudoríparas y salivales
5
19/07/2014
ACTH
Sitio de acción de la aldosterona en la nefrona nef rona
TCD “conector” TC Cortical
6
19/07/2014
Aldosterona en el TCC: (células principales) reabsorción de Na+ y secreción de K+ Luz tubular
Epitelio TCC
Capilar 3 Na
Na
Na
ATP
2K Núcleo
K
Aldosterona Receptor citoplasmático
Acidificación Acidificació n de la orina en el TCD y TC Cortical (células intercaladas alfa) Luz tubular
Epitelio TCP
Capilar
Cl NH3 + H+
PO42- + H+
Cl HCO3
ATP
H+ + HCO3 H2 CO3 CO2 + H2O 3 Na
60 mEq/día
2K
ATP
7
19/07/2014
Aldosterona: control de su secreción Tres mecanismos principales de control:
Eje hipotálamo-hipofisiario: Hormona liberadora de ACTH
Polipéptido de 41 aa “Escape de aldosterona”
ACTH (corticotropina): 39 aa
Mantiene la capacidad secretoria de la zona glomerulosa Estímulo precoz de la 20,22 desmolasa (colesterol a pregnenolona)
Aldosterona: control de su secreción Tres mecanismos principales de control:
Hiperpotasemia (hiperkalemia): La zona glomerulosa es sensible a incrementos menores a 0.1 mEq/l en la [K]p Respuesta a despolarización celular Simultáneamente disminuye la liberación de renina
8
19/07/2014
Aldosterona: control de su secreción Tres mecanismos principales de control:
Control intrarrenal por liberación de renina por el aparato yuxtaglomerular: Células yuxtaglomerulares (capa muscular media modificada de la arteriola aferente) Mácula densa (límite entre la RGAH y el TCD) Células mesangiales
TC proximal
Espacio urinario Epitelio parietal de Bowman
Barrera de filtración
Endotelio capilar
Mesangio
Epitelio visceral de Bowman y podocitos RENINA Arteriola eferente (post-glomerular)
Hipotensión Receptores β PGs
Arteriola aferente (pre-glomerular) Mácula densa
9
19/07/2014
La nefronaTG Feedback 3. Sensor en la mácula densa: envío de PGI2 y ON
1. Si disminuye la TFG
2. Disminuye el flujo tubular de agua y ClNa
Vasodilatación a. aferente + liberación de renina (vasoconstricción eferente) Aumento de la TFG
Estímulos de la liberación de renina Disminución de la presión transmural en la arteriola aferente (barorreceptor) Disminución del flujo luminal de ClNa en la mácula densa Prostaglandinas →
Estímulo β-adrenérgico
10
19/07/2014
Inhibidores de la liberación de renina Aumento de la presión transmural en la arteriola aferente (barorreceptor) Aumento del flujo luminal de ClNa en la mácula densa Estímulo α-adrenérgico Otros:
Péptido atrial natriurético, dopamina Feedback negativo: AT-II Hiper K+
11
19/07/2014
Efectos de la renina Renina:
Enzima proteolítica, tiempo de vida media 40-120 min Sustrato: α2-globulina hepática “angiotensinógeno” → Angiotensina I La renina circulante no está saturada con angiotensinógeno hepático: Actividad de renina plasmática: tasa de producción de AT-I con sustrato endógeno Concentración de renina plasmática: saturación con agregado de sustrato exógeno
Angiotensina I y II La AT-I es convertida a AT-II (8 aa) en el endotelio de muchos órganos por la “enzima convertidora de angiotensina” (ECA). Efectos de la AT-II (T 1/2 = 1-3 min)
Potente vasoconstrictor de la arteriola eferente Potente vasoconstrictor sistémico Estímulo de la liberación de aldosterona Otros: liberación de ADH y ACTH, estímulo de la sed
12
19/07/2014
Angiotensina III La AT II es inactivada por dos angiotensinasas a AT-III:
Potente estímulo para liberación de aldosterona Muy pobre efecto vasoconstrictor
Aldosterona en el TCC: Aumento de la reabsorción de Sodio y de la Secreción Tubular de Potasio Luz tubular Na
Epitelio TCC
Capilar 3 Na
Na ATP
2K Núcleo
K
Aldosterona Receptor citoplasmático
13
19/07/2014
Equilibrio ácido-básico Dr. Luis Estremadoyro Nefrología – UPCH
[email protected]
Equilibrio ácido-básico
Ingreso
H+
Egreso
2/37
1
19/07/2014
Hidrógeno
→
Hidrogenión • PM = 1 u.m.a. • Hidrogenión:
Protón
– Atraviesa membranas biológicas. – Muy alta reactividad química por necesitar un electrón en su órbita
3/37
Equilibrio ácido-básico Dieta
LIC
H+
LEC
H+
4/37
2
19/07/2014
Fuentes generadoras de H + 1. Ácidos volátiles (CO2): 15-20 mil mmol/día
+ H2O
H2CO3 5/37
Fuentes generadoras de H+ 2. Ácidos fijos (no volátiles): – Exógena: dieta – Metabolismo endógeno
Diet
Acidos inorgánicos Sulfatos, fosfatos
Acidos orgánicos: Acido láctico Cetoácidos: Acetona Acetoacetato β-hidroxi-butirato 6/37
3
19/07/2014
Ácido láctico: Ciclo de Cori
10 mEq/kg/día
No se produce ganancia “neta” de H+
7/37
Producción “neta” de H+ 1. Dieta: – Proteínas de origen animal – Aminoácidos sulfurados: metionina y cisteína
2. Metabolismo endógeno
Total: 1.0 - 1.5 mEq/kg/día
8/37
4
19/07/2014
Equilibrio ácido-básico 60 mEq/día Ingreso
H+ 40 nEq/l
Egreso
60 mEq/día
0.000000040 Eq/l 9/37
Escala de pH Sørensen , 1909
- log [H+] = pH - log [10-1 Eq/l] = pH 1 - log [0.1 Eq/l] = pH 1 10/37
5
19/07/2014
Escala de pH • pH 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 7.4 8.0 9.0
• [H+] en Eq/l 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.000001 0.0000001 0.000000040 0.000000010 0.000000001
11/37
Relación entre [H+] y pH 240
7.20 7.25 7.30 7.35 7.40 7.45 7.50
200
l / 160 q E n ] 120 + H [ 80
60 nEq/l 55 nEq/l 50 nEq/l 45 nEq/l 40 nEq/l 35 nEq/l 30 nEq/l
40 0 6,60
6,80
7,00
7,20
7,40
7,60
7,80
8,00
8,20
pH 12/37
6
19/07/2014
Ganacia neta de ácido fijo 60 mEq/día 60 millones nEq/día • Incremento esperado = 1 700 000 nEq / litro
36 litros
• La excreción renal es lenta: 48 horas 13/37
Manejo de la carga ácida diaria 1. Tamponamiento extracelular
HCO3-
2. Tamponamiento intracelular 3. Compensación respiratoria
Proteínas Fosfatos Carbonatos CO2
4. Excreción renal final de la carga neta de ácido 14/37
7
19/07/2014
Manejo de la carga ácida diaria: Tiempo para alcanzar el 100% de respuesta 100
75 T S E U P 50 S E R % 25
EC IC PULMONAR RENAL
0 1
12
23
34
45
HORAS
15
Tamponamiento extracelular H+ + HCO3H2CO3
H2CO3 a.c.
CO2 + H2O
16/37
8
19/07/2014
Tamponamiento extracelular 60 mEq H+ + 60 mEq HCO3-
H2CO3
H2CO3
CO2 + H2O anhidrasa carbónica
Contenido de HCO3- = 24 mEq/l x 12 litros LEC = 288 mEq 17/37
Tamponamiento extracelular H+ α
H+ α
H2CO3 HCO30,03 pCO2
HCO318/37
9
19/07/2014
Ecuación de Henderson H+
H+
= Κ
= 24
0.03 pCO2
HCO3pCO2 HCO319/37
Henderson-Hasselbach
pH = pK + log
HCO30.03 pCO2
20/37
10
19/07/2014
Henderson-Hasselbach
pH = 6.1 + log
24 mmol/l 1.2 mmol/l
21/37
Henderson-Hasselbach
pH = 6.1 + log 20 = 7.4
22/37
11
19/07/2014
Tampones intracelulares • Hemoglobina • Fosfatos • Carbonato de calcio (huesos)
23/37
Compensación respiratoria • La acidemia y la hipercapnea estimulan el centro respiratorio
H+ + HCO3-
H2CO3
CO2 + H2O
• El aumento del volumen minuto respiratorio se acompaña de mayor eliminación de CO 2 en el aire espirado y disminución de la pCO2 24/37
12
19/07/2014
Respuesta fisiológica compensatoria respiratoria • ACIDOSIS METABOLICA: pCO2 = (1.5 HCO3- ) + 8
±2
• ALCALOSIS METABOLICA: Se retiene 0.6 mmHg de pCO2 por cada mEq de HCO3- acumulado primariamente 25/37
Características de los Desórdenes Acido-Base Desorden
pH H+
Causa
Compensación
Acidosis metabólica
[HCO3-]
PCO2
Alcalosis metabólica
[HCO3-]
PCO2
Acidosis respiratoria
PCO2
[HCO3-]
Alcalosis respiratoria
PCO2
[HCO3-]
13
19/07/2014
Compensación respiratoria en acidosis metabólica 50 45 40 2 35 O 30 C p 25 20 15 10
acidosis respiratoria
alcalosis respiratoria 5
10
15
20
25
Bicarbonato mEq/l
27/37
14
19/07/2014
Acidosis Respiratoria Acumulación CO2
Acidosis Metabólica: Ganancia ácido Pérdida de HCO3
ACIDEMIA 45 nEq/L
H+ 35 nEq/L
ALCALEMIA Alcalosis Metabólica: Ganancia HCO3 Pérdida de ácido
Alcalosis Respiratoria Pérdida de CO2
Compensación renal secundaria • Acidosis respiratoria Aguda: incremento de 1 mEq/l de HCO3 por cada 10 mmHg de incremento del pCO2 Crónica: incremanto de 3 mEq/l de HCO3 / 10 mmHg de incremento del pCO 2
• Alcalosis repiratoria Aguda: caida de 2.5 mEq/l de HCO3 por cada 10 mmHg de caida del pCO2 Crónica: caida de 5 mEq/l de HCO3 / 10 mmHg de caida del pCO2
15
19/07/2014
Acidificación de la orina Dr. Luis Estremadoyro
Excreción renal de la carga neta de ácido • TC proximal: Reabsorción de HCO3 • TC distal y colector cortical: Acidificación urinaria Generación de HCO3 32/37
16
19/07/2014
Reabsorción de HCO3 en el TCP Luz tubular
Epitelio TCP
Na HCO3 + H+ CO2 + H2O
Capilar
Na
Na HCO3
H+ + HCO3 H2 CO3
3 Na 2K
Na-K ATPasa
33/37
Excreción renal de la carga neta de ácido • TC proximal: Reabsorción de HCO3 • TC distal y colector cortical: Acidificación urinaria Generación de HCO3 34/37
17
19/07/2014
Acidificación de la Orina en el TC Distal y T. Colector Cortical Luz tubular
Epitelio TCC
Capilar
Cl NH3 + H+
PO42- + H+
Cl HCO3
ATP
H+ + HCO3
60 mEq/día
H2 CO3 CO2 + H2O
3 Na
60 mEq/día
2K
Na-K ATPasa
35/37
Carga neta urinaria de ácido • Acidez titulable: H2 PO4• Acidez no-titulable: NH4+ • Hidrogeniones libres (pH) pH : 4.5 - 8 .0
36/37
18
19/07/2014
Carga neta urinaria de ácido • Acidez titulable: H2 PO4~ 60 mEq /día
• Acidez no-titulable: NH4+ • Hidrogeniones libres (pH) pH : 4.5 - 8 .0
< 0.1 mEq / dia
37/37
Escala de pH • pH 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 7.4 8.0 9.0
• [H+] en Eq/l 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.000001 0.0000001 0.000000040 0.000000010 0.000000001
38/37
19
19/07/2014
39/37
Sistema NH3 - NH4 urinario • Carga aguda de ácido:
H+
+ NH3 ⇔
NH4+
• Acidosis crónica: H+
+
NH3
⇔
NH4+ 40/37
20
19/07/2014
MAPA ACIDO-BASE 100
7.0 6
90
9
12
15
18
21
80
24
27
70
30
l / 60 q e o n 50 a n , + 40 H
33 36 39 42
7.1
7.2
pH 7.3
45 51
N
30
Alcalosis
63
Metabólica
75
7.4 7.5 7.6 7.7
20
7.8 10
8.0 8.5
0 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
PCO2, mm Hg
Interpretación del análisis de gases arteriales
21
19/07/2014
Secuencia sugerida • ¿Cuál es la concentración de H+? – pH
• ¿Qué transtorno primario explica el cambio en el pH? – Bicarbonato y pCO2
• Compensación secundaria
¿Cuál es la concentración de H+? pH: – Normal: 7.35 - 7.45 – Acidemia: ≤ 7.34 – Alcalemia: ≥ 7.46
22
19/07/2014
Acidosis Metabólica ↓ HCO3 Acidemia7.35 Acidosis Respiratoria ↑ pCO2
Alcalosis Metabólica ↑ HCO3 7.45 alcalemia Alcalosis Respiratoria ↓ pCO2
23
19/07/2014
Acidosis Respiratoria Acumulación CO2
Acidosis Metabólica: Ganancia ácido Pérdida de HCO3
ACIDEMIA 45 nEq/L
H+ 35 nEq/L
ALCALEMIA Alcalosis Metabólica: Ganancia HCO3 Pérdida de ácido
Alcalosis Respiratoria Pérdida de CO2
¿Qué transtorno primario explica el cambio en el pH? Bicarbonato: – Normal: 20-28 mEq/l – Acidosis metabólica: ≤ 19 mEq/l – Alcalosis metabólica: ≥ 29 mEq/l
pCO2 – Normal: 38 - 42 mmHg – Acidosis respiratoria
24
19/07/2014
Acidosis Metabólica ↓ HCO3 acidemia 7.35
7.45 alcalemia Compensación Fisiológica: Hiperventilación ↓ pCO2
Compensación respiratoria secundaria • Acidosis metabólica: pCO2 = (1.5 HCO3 ) + 8 ± 2
• Alcalosis metabólica Se retiene 0.6 mmHg de pCO2 por cada mEq de HCO3- acumulado primariamente
25
19/07/2014
Compensación respiratoria en acidosis metabólica 50 45 40 2 35 O 30 C p 25 20 15 10
acidosis respiratoria
alcalosis respiratoria 5
10
15
20
25
Bicarbonato mEq/l
Compensación renal secundaria • Acidosis respiratoria Aguda: incremento de 1 mEq/l de HCO3 por cada 10 mmHg de incremento del pCO2 Crónica: incremanto de 3 mEq/l de HCO3 / 10 mmHg de incremento del pCO 2
• Alcalosis repiratoria Aguda: caida de 2.5 mEq/l de HCO3 por cada 10 mmHg de caida del pCO2 Crónica: caida de 5 mEq/l de HCO3 / 10 mmHg de caida del pCO2
26
19/07/2014
Ejemplo 1 • AGA: pH: 7.32 pCO2 : 30 mmHg HCO3- : 15 mEq/l
• Acidemia • Transtorno 1º: Acidosis metabólica • Compensación respiratoria: adecuada
Compensación respiratoria en acidosis metabólica 50 45 40 2 35 O C 30 p 25 20 15 10
acidosis respiratoria
alcalosis respiratoria 5
10
15
20
25
Bicarbonato mEq/lX
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19/07/2014
Ejemplo 2 • AGA: pH: 7.39 pCO2 : 24 mmHg HCO3- : 14 mEq/l
• pH normal • Transtorno 1º: Acidosis metabólica • Compensación respiratoria: inadecuada, alcalosis respiratoria 1ª
Compensación respiratoria en acidosis metabólica 50 45 40 2 35 O C 30 p 25 20 15 10
acidosis respiratoria
alcalosis respiratoria 5
10
15
20
25
Bicarbonato mEq/lX
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19/07/2014
Acidosis Metabólica ↓ HCO3
Alcalosis Metabólica ↑ HCO3
Exceso ácido endógeno Exceso ácido exógeno IRA – IRC Pérdida de bicarbonato
Vómitos Hiperaldosteronismo Diuréticos
7.35 Acidosis Respiratoria ↑ pCO2 Depresión SNC Debilidad muscular Insuf. ventilatoria
7.45 Alcalosis Respiratoria ↓ pCO2 Hiperventilación: Stress Fiebre Enfermedad SNC
29
19/07/2014
Acidosis metabólica
Acidosis metabólica • Transtorno ácido-básico PRIMARIO que tiende a producir acidemia y se acompaña de disminución del bicarbonato plasmático.
30
19/07/2014
Fisiopatología • Acumulación anormal de ácidos fijos (no volátiles) Aumento de generación endógena o exógenos. Disminución de la excreción renal: IRA - IRC
• Pérdida de bicarbonato Gastrointestinal Renal: acidosis tubulares renales
La brecha aniónica (anion gap) 12 ± 2 mEq/l Na+ 140
HCO3 24
Cl 104
31
19/07/2014
La brecha aniónica en acidosis metabólicas por acumulación de ácidos ACIDOS FIJOS > 14 mEq/l
Acidosis metabólicas por acumulación de ácidos • Acumulación de ácidos fijos endógenos: Acidosis láctica: hipoxia, insuficiencia hepática Cetoacidosis: DBT, alcohólica, inanición
• Acumulación de ácidos fijos exógenos: Metanol, salicilatos, etilenglicol
• Disminución de la excreción renal: IRA - IRC avanzadas
32
19/07/2014
La brecha aniónica en acidosis metabólicas por pérdida de bicarbonato 12 ± 2 mEq/l
Gastrointestinal Renal
Acidosis metabólicas por pérdida de bicarbonato • Pérdidas gastrointestinales: Diarrea Fístulas
• Pérdidas renales Acidosis tubular renal • Proximal • Distal
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