Fisiologia Renal

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


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


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



ATPasa


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


LEC

~ 1500 mg diarios

P - Creatina

Creatinina [1 mg / dl]

~ 1500 mg diarios


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)


1.2 1

+

0.8 0.6 0.4 0.2 0 18

22

26

30

34


38

42


1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

-

18

22

26

30

34

38

42


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++


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


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


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


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)


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


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


pH = 6.1 + log

24 mmol/l 1.2 mmol/l

21/37


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



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



10

15

20

25

Bicarbonato mEq/lX

27

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



10

15

20

25

Bicarbonato mEq/lX

28

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

33

Fisiologia Renal

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