ntegración de los mecanismos renales para el control del volumen sanguíneo y del volumen del líquido extracelular; regulación renal de potasio, potasio, calcio, calcio, fosfato y magnesio APÍTULO 29 El volumen del líquido extracelular está determinado fundamentalmente por el equilibrio entre el ingreso y la excreción de agua y sal. En la mayoría de los casos, los aportes de sal y de líquido dependen más de los hábitos de la persona que de los mecanismos fisiológicos de control. Por tanto, el grueso de la regulación r egulación del volumen extracelular suele radicar en los riñones, que han de adaptar su excreción de sal y agua para equilibrar la ingestión de las mismas, en condiciones de estabilidad. Al tratar la regulación del volumen del líquido extracelular, también hemos de considerar los factores que regulan la cantidad de cloruro sódico só dico presente en el líquido extracelular, ya que sus variaciones suelen inducir cambios paralelos del volumen del mismo, siempre que los mecanismos hormona antidiurética (ADH)-sed también funcionen. Cuando los mecanismos ADH-sed funcionan normalmente, todo cambio de la cantidad de cloruro sódico del líquido extracelular irá acompañado de un cambio semejante de la cantidad de agua extracelular, de forma que la osmolalidad y la concentración de sodio permanezcan relativamente constantes. En este capítulo se estudia la coordinación de los distintos factores que controlan la excreción por los riñores de sal y agua con objeto de mantener el volumen del líquido extracelular y el volumen sanguíneo, tanto en condiciones normales como patológicas. MECANISMOS DE CONTROL QUE REGULAN LA EXCRECIÓN DE SODIO Y AGUA 4 La excreción de sodio se adapta con precisión al aporte en condiciones de equilibrio Una consideración importante del control global de la excreción de sodio (o, para el caso, la de cualquier otro electrólito) es que, en condiciones de equilibrio, la excreción por los riñones depende de la ingestión. Para mantener la vida, la persona debe excretar a largo plazo una cantidad de sodio casi exactamente igual a la que ingiere. Por tanto, incluso con alteraciones que producen cambios importantes de la función renal, el equilibrio entre el aporte y la excreción de sodio suele restablecerse en pocos días. Si los trastornos de la función renal no son demasiado graves, es posible mantener el equilibrio de sodio gracias, fundamentalmente, a los ajustes intrarrenales con mínimas alteraciones del volumen de líquido extracelular u otras adaptaciones sistémicas. Sin embargo, cuando las alteraciones del riñón son graves y la capacidad de compensación intrarrenal se agota, se ponen en mar cha los ajustes sistémicos, como las variaciones de la presión sanguínea, los de las hormonas circulantes y las alteraciones de la actividad del sistema nervioso simpático. Estos ajustes son costosos para la ho- meostasis global, ya que producen otros cambios por todo el organismo que, a la larga, pueden resultar nocivos. Pese a ello, estas compensaciones son necesarias, ya que un desequilibrio mantenido entre el aporte y la excreción de sodio so dio podría conducir rápidamente a una acumulación o a una pérdida de líquido y producir un colapso cardiovascular en el plazo de
pocos días. Por tanto, es posible considerar los ajustes sistémicos que se producen en respuesta a las anomalías de la función renal como un intercambio necesario que permite el mantenimiento del equilibrio entre la excreción de sodio y su ingestión. La excreción de sodio se controla alterando su filtración glomerular o
su reabsorción tubular
Las dos variables que influyen en la excreción del sodio y del agua son las tasas de filtración y las tasas de reabsorción: Excreción = Filtración glomerular -
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Reabsorción tubular
La tasa de filtración glomerular (TFG) suele ser de unos 180 L/día, la reabsorción tubular, de 178.5 L/día, y la excreción de orina es de 1.5 L/día. Por tanto, pequeñas variaciones de la TFG o de la reabsorción tubular potencialmente pueden dar lugar a grandes cambios de la excreción renal. Por ejemplo, un aumento del 5 % en la TFG (a 189 L/día) podría incrementar el volumen de orina hasta 9 L/día si no se produjera una compensación tubular; ello podría producir rápidamente cambios catastróficos de los volúmenes de los líquidos corporales. De la misma forma, los cambios pequeños de la reabsorción tubular no acompañados de ajustes compensadores de la TFG podrían dar lugar igualmente a alteraciones espectaculares espectaculares del volumen de orina y de la excreción de sodio. La reabsorción tubular y la TFG suelen estar sometidos a una regulación muy precisa, de manera que la excreción por los riñones pueda adaptarse exactamente al aporte de agua y electrólitos. Incluso cuando existen alteraciones de la TFG o de la reabsorción tubular, hay diversos mecanismos de amortiguación que reducen al mínimo posible los cambios de la excreción de orina. Por ejemplo, si los riñones experimentan una intensa vasodilatación y su TFG se eleva (como puede ocurrir con algunos fármacos o en casos de fiebre alta), se produce un aumento del aporte de cloruro sódico a los túbulos que, a su vez, induce al menos dos compensaciones intrarrenales: 1) un aumento de la reabsorción tubular de gran parte del cloruro sódico adicional filtrado, denominado equilibrio glomerulotubular, y 2) una retroacción sobre la mácula densa , mediante la cual el aumento del suministro de cloruro sódico a los túbulos distales produce la constricción de las arteriolas aferentes y devuelve la TFG a la normalidad. De la misma forma, las anomalías de la reabsorción tubular en el túbulo proximal o en el asa de Henle se compensan, en parte, gracias a estos mismos sistemas de retroacción intrarrenal. Como ninguno de los dos mecanismos restablece perfectamente el suministro de cloruro sódico al túbulo distal hasta la completa normalidad, los cambios t anto de la TFG como de la reabsorción tubular pueden producir alteraciones importantes de la excreción urinaria de sodio y agua. Cuando sucede esto, entran en acción otros mecanismos de retroacción, como las variaciones de
la presión sanguínea y de las concentraciones de varias hormonas, que terminan por reequilibrar la excreción y el ingreso de sodio. En las secciones siguientes se revisa la forma en que estos mecanismos se combinan para controlar el equilibrio de sodio y ag ua y, al hacerlo actúan también para controlar el volumen del líquido extracelular. Sin embargo, no debemos perder de vista que todos estos mecanismos de retroacción controlan la excreción renal de sodio y agua mediante alteraciones de la TFG o de la reabsorción tubular. é
IMPORTANCIA DE LA NATRIURESIS POR PRESIÓN Y DE LA DIURESIS POR PRESIÓN EN EL MANTENIMIENTO DEL EQUILIBRIO DE SODIO
Y
DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES
El efecto de la presión sanguínea sobre la excreción de sodio y agua a través de dos fenómenos llamados natriuresis por presión y diuresis por presión es, probablemente, uno de los mecanismos más básicos y potentes de control del volumen sanguíneo y del volumen del líquido extracelular, así como del mantenimiento del equilibrio de sodio y del agua. Como se ha expuesto en el Capítulo 19, esta retroacción entre los riñones y el sistema circulatorio desempeña también un papel dominante en la regulación a largo plazo de la presión sanguínea. La diuresis por presión se refiere al efecto que la elevación de la presión sanguínea ejerce sobre el aumento del volumen urinario, mientras que la natriuresis por presión se refiere al incremento de la excreción de sodio dependiente del ascenso de la presión sanguínea. Como la diuresis por presión y la natriuresis por presión son paralelas, en la ex-posición siguiente nos referiremos a ambas simplemente como «natriuresis por presión». En la Figura 29-1 se muestra el efecto de la presión arterial sobre la eliminación urinaria de sodio. Puede observarse que los ascensos bruscos de la presión sanguínea de 30 a 50 mm Hg hacen que la excreción urinaria de sodio se eleve al doble o al triple. Este efecto es independiente de los cambios de actividad del sistema nervioso simpático o de las distintas hormonas, como la angiotensina II, la ADH o la aldosterona porque es posible demostrar que la natriuresis por presión se produce en el riñón aislado, libre de las influencias de estos factores. En los incrementos crónicos de la presión sanguínea, la eficacia de la natriuresis por presión aumenta mucho, ya que también la presión sanguínea elevada, tras un corto intervalo de demora, inhibe la liberación de renina y, por tanto, reduce la formación de angiotensina II y aldosterona. Como ya se ha expuesto, la disminución de los niveles de angiotensina II y de aldosterona inhibe la reabsorción tubular de sodio, amplificando así los efectos directos de la elevación de la presión sanguínea sobre el aumento de la excreción de sodio y agua. La natriuresis y la diuresis por presión son componentes esenciales de la retroacción existente entre el riñón y los líquidos corporales para regular los volúmenes de líquidos corporales y la presión arterial
El aumento de la excreción de orina en respuesta al ascenso de la presión sanguínea forma parte de un sistema potente de retroacción, que funciona manteniendo el equilibrio entre el ingreso y la excreción de líquido, tal como se muestra en la Figura 29-2. Se trata en esencia del mismo mecanismo ya expuesto en el Capítulo 19 para el control de la presión arterial. El volumen del líquido extracelular, el volumen sanguíneo, el gasto cardíaco, la presión arterial y la excreción urinaria se controlan todos al mismo tiempo, como partes separadas de este mecanismo de retroacción básico. Cuando se producen cambios en el aporte de sodio y agua, este mecanismo de retroacción ayuda a mantener el equilibrio de líquidos y a minimizar las alteraciones del volumen sanguíneo, del volumen del líquido extracelillar y de la presión arterial de la forma siguiente: Un aumento del aporte de líquidos (suponiendo que el sodio acompañe al ingreso de líquidos) por encima del nivel de la excreción urinaria, roduce una acumulación temporal de líquido en el organismo.
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Mientras el aporte de líquido supere a la excreción de orina, el líquido se acumula en la sangre y en los espacios intersticiales, produciendo un incremento paralelo del volumen sanguíneo y del volumen de líquido extracelular. Como se expone más adelante, el incremento real de estas variables suele ser escaso, debido a la eficacia de esta retroacción.
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El aumento del volumen sanguíneo eleva la presión media de llenado circulatorio.
El aumento de la presión media de llenado circulatorio eleva el gradiente de presión del retorno venoso.
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El aumento del gradiente de presión del retorno venoso eleva el gasto cardíaco.
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El aumento del gasto cardíaco eleva la presión arterial.
El aumento de la presión arterial incrementa la excreción de orina a través de la diuresis por presión. La inclinación de la relación normal de la natriuresis por presión indica que sólo es necesario un ligero ascenso de la presión sanguínea para que la excreción de orina aumente varias veces.
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El aumento de la excreción de líquido equilibra el aumento del aporte, evitando que continúe acumulándose líquido en el organismo.
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Por tanto, el mecanismo de retroacción entre el riñón y los líquidos orgánicos funciona evitando la acumulación continua de sales y agua en el organismo cuando se produce un aumento del ingreso de ambas. Siempre que la función renal sea normal y que el mecanismo de diuresis por presión actúe de manera eficaz, los grandes cambios del aporte de sales y agua pueden
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compensarse sólo con variaciones leves del volumen sanguíneo, del volumen del líquido extracelular, del gasto cardíaco y de la presión arterial. Cuando el ingreso de líquidos disminuye por debajo de lo normal, tiene lugar una sucesión contraria de acontecimientos. En este caso, el volumen sanguíneo y el del líquido extracelular tienden a disminuir, al igual que la presión arterial. Incluso las pequeñas caídas de la presión sanguínea conllevan grandes de descensos de la excreción de orina lo que, una vez más, permite mantener el equilibrio sanguíneo con mínimos cambios de la presión, el volumen sanguíneo o el volumen del líquido extracelular. En la Figura 29-3 se demuestra la eficacia de este mecanismo en la prevención de las grandes variaciones del volumen sanguíneo. Puede observarse cómo los cambios del volumen sanguíneo son casi imperceptibles a pesar de las grandes variaciones del aporte diario de agua y electrólitos, salvo cuando este ingreso es tan bajo que no alcanza a cubrir las pérdidas de líquidos causadas por la evaporación u otras pérdidas inevitables.
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Si se estudia la Figura 29-2, puede verse por qué el volumen sanguíneo permanece casi exactamente constante pese a las grandes variaciones del aporte diario de líquido. Ello se explica porque: 1), un cambio pequeño del volumen sanguíneo produce un cambio importante del gasto cardíaco; 2) una ligera variación del gasto cardíaco* provoca un cambio notable de la presión sanguínea, y 3) una variación pequeña de la presión sanguínea se traduce en un gran cambio de la excreción urinaria. Todos estos factores actúan juntos para garantizar un control eficaz por retroacción del volumen sanguíneo. Cuando se produce una pérdida de sangre total a causa de una hemorragia, se desencadena esta misma secuencia de acontecimientos. En este caso, los riñones retienen líquido, mientras que otros procesos paralelos tienden a reponer los hematíes y las proteínas plasmáticas de la sangre. Si se mantiene la alteración del volumen de eritrocitos, como sucede en caso de déficit de eritropoyetina o de otros factores necesarios para estimular la producción de eritrocitos, el volumen plasmático compensa la diferencia, y el volumen sanguíneo total vuelve a la normalidad aunque la masa eritrocitaria sea baja. DISTRIBUCIÓN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR ENTRE LOS ESPACIOS INTERSTICIALES Y EL SISTEMA VASCULAR En la Figura 29-2 se aprecia también que el control del volumen sanguíneo suele ser paralelo al del líquido extracelular. El líquido ingerido pasa inicialmente a la sangre, pero se distribuye con gran rapidez entre los espacios intersticiales y el plasma. Por tanto, en general, el control del volumen sanguíneo y el del líquido extracelular son simultáneos. No obstante, en determinadas circunstancias, la distribución del líquido extracelular entre los espacios intersticiales y la sangre puede variar mucho. Como se expuso en el Capítulo 25, los factores principales que pueden producir la acumulación de líquido en los espacios intersticiales son: 1) el aumento de la presión hidrostática capilar; 2) la disminución de la presión coloidosmótica del plasma; 3) el incremento de la permeabilidad capilar, y 4) la obstrucción de los vasos linfáticos.
En todos estos casos, la proporción de líquido extracelular que pasa a los espacios intersticiales es excesivamente grande. La Figura 29-4 muestra la distribución normal de líquido entre los espacios intersticiales y el sistema vascular y su distribución en caso de edema. Cuando se acumulan pequeñas cantidades de líquido en la sangre como consecuencia de un aporte demasiado elevado o de una disminución de la excreción renal de líquido, alrededor del 20 al 30% permanece en la sangre, con el consiguiente aumento del volumen sanguíneo. El resto se dirige hacia los espacios intersticiales. Cuando el volumen del líquido extracelular se eleva entre un 30 % y un 50 % por encima de su valor normal, casi todo el líquido adicional penetra en los espacios intersticiales y es poco el que permanece en la sangre. Esto se produce porque, cuando la presión del líquido intersticial se eleva desde su valor normal negativo y se hace positiva, la capacidad de los espacios intersticiales aumenta, permitiendo la entrada de grandes cantidades de líquido sin que la presión ascienda mucho más. En otras palabras, debido al aumento de la presión del líquido intersticial que contrarresta la acumulación de líquido en los tejidos se pierde el factor de seguridad frente al edema, cuando los tejidos adquieren una capacidad excesiva.
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Por tanto, en condiciones normales, los espacios intersticiales actúan como un reservorio de «desbordamiento» para el exceso de líquido cuyo volumen puede incrementarse, en ocasiones, hasta entre 10 y 30 L. Como se explicó en el Capítulo 25, este fenómeno produce edema, pero también actúa como una importante válvula de liberación del líquido excedente para la circulación, protegiendo al aparato cardiovascular de las peligrosas sobrecargas que podrían causar un edema pulmonar y una insuficiencia cardíaca. En resumen, el control del volumen del líquido extracelular y del volumen sanguíneo es simultáneo, pero las cantidades de líquido que se distribuyen entre el intersticio y la sangre dependen tanto de las propiedades físicas de la circulación y de los espacios intersticiales, como de la dinámica del intercambio de líquidos a través de las membranas capilares. FACTORES NERVIOSOS Y HORMONALES AUMENTAN LA EFICACIA DEL CONTROL DE RETROACCIÓN ENTRE EL RIÑÓN Y LOS LÍQUIDOS CORPORALES En el Capítulo 27 se han descrito los factores nerviosos y hormonales que influyen sobre la TFG y la reabsorción tubular y, por tanto, sobre la excreción renal de sodio y agua. En las personas normales, estos mecanismos nerviosos y hormonales actúan al unísono con los mecanismos de natriuresis y diuresis por presión, potenciando su eficacia en la reducción de las variaciones del volumen sanguíneo, del volumen del líquido extracelular y de la presión arterial que se producen en respuesta a las demandas diarias. Sin embargo, como se verá más adelante, las anomalías de la función renal o de los distintos factores nerviosos y hormonales que influyen en el funcionamiento renal pueden dar lugar a alteraciones graves de la presión sanguínea y de los volúmenes de los líquidos corporales. Control de la excreción renal por el sistema nervioso simpático: reflejos de los barorreceptores arteriales y de los receptores de distensión de baja presión
Como los riñones poseen una rica inervación simpática, los cambios de la actividad simpática pueden alterar la excreción renal de sodio y agua y también, en determinadas circunstancias, la regulación del volumen del líquido extracelular. Por ejemplo, cuando una hemorragia reduce el volumen sanguíneo, disminuye la presión en las paredes de los vasos sanguíneos pulmonares y en otras regiones de baja presión del tórax, lo que provoca una activación refleja del sistema nervioso simpático. Esta activación aumenta a su vez la actividad nerviosa simpática renal, lo que se traduce en varios efectos destinados a reducir la excreción de sodio y agua: 1) constricción de las arteriolas renales con el consiguiente descenso de la TFG; 2) aumento de la reabsorción tubular de sal y agua, y 3) estimulación de la liberación de renina con incremento asociado de la formación de angiotensina II y de aldosterona, dos sustancias que aumentan aún más la reabsorción tubular. Si la reducción del volumen sanguíneo es suficientemente grande como para que se produzca un descenso de la presión arterial, la activación del sistema simpático será todavía mayor, a causa de la disminución de la distensión de los barorreceptores arteriales situados en el seno carotídeo y el arco aórtico. En conjunto, todos estos reflejos desempeñan un papel importante en la recuperación precoz del volumen sanguíneo que se produce en ciertas situaciones agudas como las hemorragias. Además, la inhibición refleja de la actividad simpática renal puede contribuir a la rápida eliminación del exceso de líquido de la circulación, como sucede tras la ingestión de una comida que contiene grandes cantidades de sal y agua. Función de la angiotensina II en el control de la excreción renal Uno de los controladores más potentes de la excreción de sodio por el organismo es la angiotensina II. Las variaciones del aporte de sodio y líquido se asocian a cambios recíprocos de la formación de angiotensina II, lo que, a su vez, contribuye en gran medida al mantenimiento de los equilibrios de sodio y de agua. Así, cuando el aporte de sodio se eleva por encima de lo normal, la secreción de renina disminuye y, por tanto, desciende la formación de angiotensina II. Dado que esta última tiene notables efectos de aumento de la reabsorción tubular de sodio, como se señaló en el Capítulo 27, las bajas concentraciones de angiotensina II reducen la reabsorción tubular de sodio y agua, con el consiguiente aumento de la excreción de ambos. El resultado neto es minimizar el incremento del volumen del líquido extracelular y de la presión arterial que tendría lugar a causa del incremento del ingreso de sodio. Por el contrario, cuando el aporte de sodio disminuye por debajo de lo normal, el aumento de los niveles de angiotensina II producen la retención de sodio y agua, oponiéndose al descenso de la presión arterial que tendría lugar. Por tanto, las variaciones de la actividad del sistema renina-angio- tensina actúan como un potente amplificador del mecanismo de la natriuresis por presión en el mantenimiento de una presión sanguínea y de un volumen de los líquidos corporales estables. Importancia de la angiotensina II en el AUMENTO DE LA EFICACIA DE LA NATRIURESIS POR PRESIÓN. En la Figura 29-5 se muestra la importancia de la angiotensina II como potenciador de la eficacia del mecanismo de natriuresis por presión. Obsérvese que, cuando el control de la angiotensina sobre la natriuresis por presión funciona a pleno rendimiento, la pendiente de la natriuresis por presión es muy acusada (curva
normal); ello indica que, cuando aumenta el aporte de sodio, sólo son necesarios cambios mínimos de la presión sanguínea para que varíe su excreción. Por el contrario, cuando los niveles de angiotensina II no pueden disminuir como respuesta al aumento del ingreso de sodio (curva de angiotensina II elevada), como sucede en algunas enfermedades en las que está alterada la capacidad de disminuir la secreción de renina, la curva de natriuresis por presión no es tan abrupta. Por tanto, cuando el aporte de sodio aumenta, la elevación de la presión arterial debe ser mucho mayor para que aumente la excreción de sodio y pueda mantenerse su equilibrio. Por ejemplo, en la mayoría de las personas, un aumento de 10 veces del ingreso de sodio produce un ascenso de sólo unos pocos milímetros de mercurio en la presión arterial, mientras que en las personas que no pueden inhibir correctamente la producción de angiotensina II como respuesta al exceso de sodio, este mismo aumento de la ingesanguínea de hasta 50 mm Hg. En consecuencia, y como se indicó en el Capítulo 19, la imposibilidad de inhibir la formación de angiotensina II en respuesta al exceso de so dio reduce la pendiente de la natriuresis por presión y hace que la presión arterial sea muy sensible a la sal. En la clínica, el uso de fármacos que bloquean los efectos de la angiotensina II ha demostrado tener un gran valor para mejorar la capacidad de excreción de agua y sal por el riñón. Como indica la Figura 29-5, tras el bloqueo de la formación de angiotensina II por un inhibidor de la enzima conver- tidora de la angiotensina, o un antagonista del receptor de la angiotensina II, la curva de natriuresis por presión renal se desplaza hacia presiones más bajas, reflejando el aumento de la capacidad de los riñones para excretar sodio, ya que, de esta forma, pueden mantener los niveles normales de excreción de sodio con presiones arteriales reducidas. Esta desviación de la natriuresis por presión constituye la base de los efectos reductores de la presión sanguínea que tienen a largo plazo los inhibidores de la enzima convertidora de la angiotensina y los antagonistas del receptor de angiotensina II en los pacientes hipertensos. El exceso de angiotensina II NO produce GRANDES AUMENTOS DEL VOLUMEN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR PORQUE EL AUMENTO DE LA PRESIÓN ARTERIAL CONTRARRESTA LA RETENCIÓN DE SODIO MEDIADA POR LA ANGIOTENSINA. Aunque la angiotensina es una de las hormonas más potentes en lo que a la retención de sodio y agua se refiere, ni el aumento ni la disminución de sus concentraciones circulantes tienen grandes efectos ni sobre el volumen del líquido extracelular ni sobre el vo lumen sanguíneo. La razón es que, cuando los niveles de la angiotensina II aumentan mucho, como sucede en los tumores renales secretores de renina, los altos niveles de angiotensina II producen una r etención inicial de agua y sodio con un ligero incremento del volumen del líquido extracelular. Éste determina un ascenso de la presión arterial, que rápidamente aumenta la excreción renal de sodio y agua que supera a los efectos ahorradores de la angiotensina II y se establece un nuevo equilibrio entre el aporte y la excreción de sodio a una presión sanguínea mayor. Por el contrario, cuando se bloquea la formación de angiotensina II, como sucede al administrar un inhibidor de la enzima convertidora de angiotensina, se produce una pérdida inicial de sodio y agua, pero la caída consiguiente de la
presión sanguínea contrarresta este efecto y, una vez más, la excreción de sodio vuelve a la normalidad. Función de la aldosterona en el control de la excreción renal La aldosterona incrementa la reabsorción de sodio, sobre todo en los túbulos colectores corticales. El aumento de la reabsorción de sodio se asocia también a una mayor reabsorción de agua y secreción de potasio. Por tanto, el efecto neto de la aldosterona consiste en hacer que los riñones retengan sodio y agua, incrementando, al mismo tiempo, la excreción de potasio por la orina. La función reguladora del equilibrio de sodio que ejerce la aldosterona está íntimamente relacionada con la función, descrita anteriormente, de la angiotensina II. Esto es, al disminuir el aporte de sodio, el aumento consiguiente de los niveles de angiotensina II estimula la secreción de aldosterona que, a su vez, contribuye a reducir la excreción urinaria de sodio y, por tanto, a mantener su equilibrio. Por el contrario, cuando hay un ingreso de sodio elevado, la supresión de la formación de aldosterona reduce su reabsorción tubular, permitiendo a los riñones excretar mayores cantidades de sodio. Así pues, los cambios de la formación de aldosterona también ayudan al mecanismo de la natriuresis por presión en su efecto de mantenimiento del equilibrio de sodio cuando se producen variaciones en el aporte de sal. Durante la secreción excesiva y crónica DE ALDOSTERONA, LOS RIÑONES «ESCAPAN» A LA RETENCIÓN DE SODIO CUANDO SE ELEVA LA PRESIÓN ARTERIAL. Aunque la aldosterona tiene efectos potentes sobre la reabsorción de sodio, cuando se inyecta demasiada por vía intravenosa o se forman cantidades excesivas de la misma, como sucede en los pacientes con tumores de la glándula suprarrenal (síndrome de Conn), el aumento de la reabsorción de sodio y la disminución de la excreción de sodio por los riñones son transitorios. Tras una retención inicial de sodio y de agua que dura de 1 a 3 días, el volumen del líquido extracelular se eleva alrededor de un 10 a un 15%, con el consiguiente ascenso simultáneo de la presión arterial. Cuando la presión arterial alcanza un determinado valor, los riñones «escapan» de la retención de sodio y agua y, a partir de ese momento, excretan cantidades de sodio iguales a las del aporte diario, pese a la presencia mantenida de altos niveles de aldosterona. La razón principal de este escape radica en la natriuresis y la diuresis por presión que se producen como respuesta al ascenso de la presión arterial. En los pacientes con insuficiencia suprarrenal que no secretan aldosterona en cantidades suficientes (enfermedad de Addison), la excreción de sodio y agua aumenta, el volumen de líquido extracelular disminuye y la presión sanguínea tiende a ser baja. Cuando la aldosterona falta por completo, la disminución de volumen puede ser muy grave, salvo que el enfermo tenga acceso a grandes cantidades de sal y agua para equilibrar la enorme pérdida urinaria de ambos elementos.
unción de la ADH en el control de la excreción renal de agua
Como se explicó en el Capítulo 18, la ADH desempeña un papel importante, ya que gracias a ella los riñones pueden formar un pequeño volumen de orina concentrada con la que excretar una cantidad normal de sal. Este efecto resulta especialmente valioso durante la privación de agua, situación que provoca un fuerte aumento de los niveles sanguíneos de ADH que, a su vez, incrementan la reabsorción de agua por los riñones y contribuyen a compensar la disminución del volumen de líquido extracelular y de la presión arterial que se producirían en caso contrario. La privación de agua durante 24 a 48 horas sólo produce un pequeño descenso del volumen del líquido extracelular y de la presión arterial. Sin embargo, si se bloquean los efectos de la ADH con un fármaco que contrarreste su acción promotora de la reabsorción de agua en los túbulos distales y colectores, el mismo período de privación de agua produce una caída sustancial tanto del volumen de líquido extracelular, como de la presión arter ial. Por el contrario, cuando hay un volumen extra- celular muy grande, la disminución de los niveles de ADH reduce la reabsorción de agua por los riñones, ayudando así a eliminar el exceso de volumen del organismo. El exceso de secreción de ADH sólo suele CAUSAR PEQUEÑOS AUMENTOS DEL VOLUMEN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR, PERO CON UNA GRAN REDUCCIÓN DE IA CONCENTRACIÓN DE SODIO. Aunque la ADH es importante para la regulación del volumen de líquido extracelular, su exceso rara vez causa grandes aumentos de la presión arterial o del volumen de líquido extracelular. La administración de grandes cantidades de ADH a los animales de experimentación induce primero una retención renal de agua y un aumento del volumen de líquido extracelular, que puede cifrarse entre un 10 % y un 15 %. Como la presión arterial se eleva en respuesta a este aumento del volumen, gran parte del exceso se excreta gracias al mecanismo de diuresis por presión. Tras varias semanas de administración de ADH, el volumen sanguíneo y el volumen de líquido extracelular no muestran incrementos por encima del 5 al 10 % y la presión arterial se eleva, aunque no más de 10 mm Hg. Lo mismo puede decirse de los pacientes con síndrome de secreción inadecuada de ADH, en el que los niveles de la hormona pueden elevarse varias veces. Así pues, las concentraciones elevadas de ADH no producen aumentos importantes ni del volumen del líquido extracelular ni de la presión arterial, aunque los niveles altos de ADH pueden dar lugar agraves reducciones de la concentración extracelular de iones sodio. La razón es que el aumento de la reabsorción de agua por los riñones diluye el sodio extracelular y, al mismo tiempo, el pequeño aumento de la presión sanguínea que se produce estimula la pérdida de sodio del líquido extracelular por la orina a través de la natriuresis por presión. En los pacientes que han perdido la capacidad de secretar ADH por destrucción de los núcleos supraópticos, el volumen de orina puede ser 5 a 10 veces superior al normal. Este efecto se compensa casi siempre mediante la ingestión de una cantidad de agua suficiente para mantener el equilibrio de líquidos. Sin embargo, si se impide el acceso libre al agua, la incapacidad para
secretar ADH puede llevar a una reducción importante del volumen sanguíneo y de la presión arterial. Función del péptido natriurético auricular en el control de la excreción renal Hasta ahora, hemos tratado fundamentalmente acerca de la part icipación de las hormonas que favorecen la retención de sodio y agua en el control del volumen del líquido extracelular. Sin embargo, algunos investigadores creen que las llamadas hormonas natriuréticas contribuyen también a la regulación del volumen. Una de las más importantes hormonas natriuréticas es un péptido liberado por las fibras del músculo cardíaco auricular, llamado péptido natriurético auricular (PNA). Parece que el estímulo para la liberación de este péptido es la distensión excesiva de las aurículas, que puede ser secundaria a un volumen sanguíneo excesivo. Una vez liberado por las aurículas cardíacas, el PNA penetra en la circulación y actúa sobre los riñones, causando pequeños aumentos de la TFG y la reducción de la reabsorción de sodio por los conductos colectores. Estas acciones combinadas del PNA llevan a un aumento de la excreción de sal y agua, compensando así el exceso de volumen sanguíneo. Es probable que las variaciones del PNA ayuden a minimizar los cambios del volumen sanguíneo en diversas circunstancias, por ejemplo, cuando aumenta el aporte de agua y sal. Sin embargo, ni la producción excesiva de PNA ni su desaparición completa provocan cambios importantes del volumen sanguíneo, ya que estos efectos son fácilmente superados por las pequeñas variaciones de la presión sanguínea, actuando a través de la natriuresis por presión. Por ejemplo, la administración de grandes cantidades de PNA causa una elevación inicial de la excreción de sal y agua y una ligera disminución del volumen sanguíneo. Sin embargo, en menos de 24 horas este efecto es contrarrestado por un discreto descenso de la presión sanguínea que lleva a la excreción de orina hacia la normalidad, aunque las concentraciones de PNA sigan siendo altas
RESPUESTAS INTEGRADAS A LAS VARIACIONES DE LA INGESTIÓN DE SODIO La integración de los distintos sistemas de control que regulan la excreción de sodio y de líquido en condiciones normales puede resumirse examinando las respuestas homeostáticas al aumento progresivo de la ingestión de sodio en el alimento. Como ya se ha indicado, los riñones tienen una impresionante capacidad para adaptar su excreción de sal y de agua a las correspondientes ingestiones que, a su vez, pueden variar desde sólo la décima parte de lo normal hasta 10 veces la cantidad normal. La ingestión elevada de sodio suprime los SISTEMAS ANTIDIURÉTICOS Y ACTIVA LOS SISTEMAS NATRIURÉTICOS. Cuando aumenta la ingestión de sodio, se produce un ligero retraso hasta que su excreción comienza a ascender. Este retraso da lugar a una discreta elevación del balance acumulativo de sodio, que se tr aduce en un leve incremento del volumen del líquido extracelular. Es este pequeño incremento del volumen del
líquido extracelular el que, fundamentalmente, pone en marcha los distintos mecanismos de aumento de la excreción de sodio del organismo. Estos mecanismos son los siguientes:
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Activación de los reflejos de los receptores de baja presión que se origina en los receptores
de distensión de la aurícula derecha y de los vasos sanguíneos pulmonares. Las señales de los receptores de baja presión llegan al tronco encefálico e inhiben la actividad nerviosa simpática a los riñones, reduciendo así la reabsorción tubular de sodio. Este mecanismo alcanza su máximo valor durante las primeras horas, o quizás durante el primer día, después de un gran aumento de la ingestión de agua y sal.
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Los ligeros ascensos de la presión arterial, causados por la expansión de volumen,
incrementan la excreción de sodio a través de la natriuresis por presión.
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La supresión de la formación de angiotensina II, producida por el aumento de la presión
arterial y la expansión del volumen extracelular, reduce la reabsorción tubular de sodio, por eliminación del efecto normal favorecedor de la reabsorción de la angiotensina II. Además, la disminución de la angiotensina II reduce la secreción de aldosterona, lo que hace que caiga aún más la reabsorción tubular de sodio.
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La estimulación de los sistemas natriuréti- cos, sobre todo del PNA, contribuye a aumentar
la excreción de sodio. Así pues, cuando aumenta la ingestión de sodio, la activación combinada de los sistemas natriuréti- cos y la supresión de los sistemas de ahorro de sodio y agua incrementan la excreción de sodio. Se producen los cambios opuestos cuando se reduce la ingestión de sodio por debajo de los niveles normales. SITUACIONES QUE PRODUCEN GRANDES AUMENTOS DEL VOLUMEN SANGUÍNEO
Y
DEL VOLUMEN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR
A pesar de la potencia de los mecanismos reguladores que mantienen el volumen sanguíneo y el volumen del líquido extracelular a niveles razonablemente constantes, existen situaciones anormales que causan grandes ascensos de estas dos variables. Casi todos estos cuadros son consecuencia de alteraciones circulatorias. Aumento del volumen sanguíneo y del volumen del líquido extracelular producido por enfermedades cardíacas En la insuficiencia cardíaca congestiva, el volumen sanguíneo puede aumentar entre un 15 y un 20 % y el volumen del líquido extracelular llega a incrementarse, a veces, hasta un 200 % o más. La razón de estos cambios puede comprenderse volviendo a estudiar la Figura 29 -2. Inicialmente, la insuficiencia cardíaca reduce el gasto cardíaco y, como consecuencia, disminuye la presión arterial. Esto, a su vez, activa los diversos sistemas de retención de sodio, en especial los sistemas renina-
angiotensina, aldosterona y nervioso simpático. Además, la baja presión sanguínea, por sí misma, estimula la retención de agua y sal por los riñones. En consecuencia, los riñones retienen volumen, en su intento de restablecer los valores normales de presión arterial y de gasto cardíaco. De hecho, si la insuficiencia cardíaca no es muy grave, el incremento del volumen sanguíneo basta pára que el gasto cardíaco y la presión arterial recuperen valores casi normales, y que la excreción de sodio ascienda hasta cifras normales, aunque siempre persistirá cierto incremento de los volúmenes del líquido extracelular y sanguíneo a fin de mantener un bombeo adecuado por parte de un corazón debilitado. Sin embargo, si la insuficiencia cardíaca es lo bastante grave, la presión arterial no podrá aumentar lo suficiente como para restablecer una excreción de orina normal. En estos casos, los riñones continúan reteniendo volumen hasta que el enfermo presente una congestión circulatoria grave y termine por morir de edema pulmonar. Por consiguiente, en la insuficiencia miocárdica, las valvulopatías y las anomalías congénitas del corazón, el aumento del volumen sanguíneo constituye una importante compensación circulatoria, que ayuda a que el gasto cardíaco y la presión sanguínea vuelvan a la normalidad. Así, hasta un corazón débil puede bombear un gasto cardíaco suficiente como para mantener vivo al paciente. Aumento del volumen sanguíneo producido por el incremento de la capacidad de la circulación Toda situación que provoque un aumento de la capacidad vascular traerá consigo un aumento del volumen sanguíneo con el fin de ocupar este espacio adicional. El aumento de la capacidad vascular reduce inicialmente la presión media de llenado circulatorio (véase Fig. 29-2), con el consiguiente descenso del gasto cardíaco y de la presión arterial. L a caída de la presión produce una retención de sal y de agua por los riñones, hasta que el volumen sanguíneo aumente lo suficiente para llenar la capacidad adicional. Por ejemplo, en el embarazo, el aumento de la capacidad vascular del útero, la placenta y otros órganos que se desarrollan en el cuerpo de la mujer gestante conlleva un incremento del volumen sanguíneo que oscila entre el 15 y el 25 %. De la misma forma, en los pacientes con grandes venas varicosas en las piernas, que en algunos casos, pueden albergar hasta un litro de sangre de más, el volumen sanguíneo aumenta para poder ocupar esta capacidad vascular adicional. En estos casos, los riñones retienen sal y agua hasta que la totalidad del lecho vascular esté lleno lo suficiente como para mantener la presión sanguínea al nivel preciso para equilibrar la excreción renal de líquido con la ingestión diaria de líquidos. SITUACIONES QUE PRODUCEN GRANDES AUMENTOS DEL VOLUMEN DE LÍQUIDO EXTRACELULAR PERO CON UN VOLUMEN SANGUÍNEO NORMAL Existen varios cuadros en los que el volumen del líquido extracelular aumenta mucho, pero el volumen sanguíneo permanece normal o incluso desciende ligeramente. Estos cuadros suelen iniciarse con la salida de líquido y proteínas hacia el intersticio, lo que tiende a reducir el volumen sanguíneo. En estos casos, la respuesta de los riñones es similar a la que se produce después de una hemorragia. Es decir, los riñones retienen sal y agua para intentar restablecer el volumen sanguíneo normal. Sin embargo, buena parte del líquido adicional escapa hacia el intersticio, aumentando el edema.
Síndrome nefrótico. Pérdida de proteínas plasmáticas por la orina y retención por los riñones de sodio En el Capítulo 25, se revisan los mecanismos generales que conducen al edema extracelular. Una de las causas clínica más importantes de edema es el llamado síndrome nefrótico. En esta situación, debida al aumento de la permeabilidad del glomérulo, los capilares glomerulares pierden grandes cantidades de proteínas en el filtrado y la orina. Cada día pueden llegar a perderse de 30 a 50 g de proteínas plasmáticas en la orina, lo que a veces hace que su concentración plasmática caiga a menos de la tercera parte de su valor normal. Una consecuencia de esta disminución de la concentración de proteínas plasmáticas es la caída de la presión coloidosmótica del plasma; ello hace que los capilares de todo el organismo filtren grandes cantidades de líquido hacia los distintos tejidos, con la consiguiente formación de edema y d isminución del volumen plasmático. En el síndrome nefrótico, la retención de sodio por el riñón se debe a diversos mecanismos, todos ellos activados por la pérdida de proteínas y líquido desde el plasma hacia los espacios intersticiales, y entre los que se encuentran los distintos sistemas de retención de sodio, como los de la renina-angiotensina, la aldosterona y, posiblemente, el sistema nervioso simpático. Los riñones continúan reteniendo sodio y agua hasta que el volumen plasmático alcanza un valor casi normal. Sin embargo, debido a la gran cantidad de sodio y agua retenidos, las proteínas plasmáticas se diluyen aún más, lo que se traduce en una salida aún mayor de líquido hacia los tejidos. El resultado neto es una retención masiva de líquido por los riñones hasta que se produce un tremendo edema extra- celular, a menos que se instaure un tratamiento de reposición de las proteínas plasmáticas. Cirrosis hepática. Disminución de la síntesis de proteínas plasmáticas por el hígado y retención de sodio por los riñones En la cirrosis hepática, la cadena de acontecimientos es similar a la del síndrome nefrótico, salvo por el hecho de que, en la cirrosis, la disminución de las proteínas plasmáticas se debe a la destrucción de las células hepáticas, con la consiguiente pérdida de la capacidad del hígado para sintetizar cantidades suficientes de proteínas plasmáticas. Además, en la cirrosis, el hígado adquiere una gran cantidad de tejido fibroso en su estructura, que impide en gran manera el flujo de sangre portal a través del hígado. A su vez, ello eleva la presión capilar en el lecho vascular portal y contribuye a la salida de líquido y proteínas hacia la cavidad peritoneal, dando lugar al cuadro denominado ascitis. Una vez que el líquido y las proteínas han salido de la circulación, las respuestas renales son similares a las observadas en otros cuadros asociados a disminución del volumen plasmático, esto es, los riñones siguen reteniendo sal y agua hasta que el volumen plasmático y la presión arterial recuperan sus valores normales. En algunos casos, el volumen plasmático puede incrementarse de hecho a valores supranormales debido al gran aumento de la capacidad vascular en la cirrosis; las elevadas presiones de la circulación portal pueden distender mucho las venas y aumentar así la capacidad vascular.
REGULACIÓN DE LA EXCRECIÓN DE POTASIO Y DE LA CONCENTRACIÓN DE POTASIO EN EL LÍQUIDO EXTRACELULAR Normalmente, la concentración de potasio en el líquido extracelular está regulada de forma precisa alrededor de 4.2 mEq/L, con raras oscilaciones que no varían en ±0.3 mEq/L. Este control riguroso es necesario, porque muchas de las funciones celulares son sensibles a los cambios de la concentración de potasio en el líquido extracelular. Por ejempío, un aumento de la concentración plasmática de sólo 4 mEq/L puede provocar arritmias cardíacas, y las concentraciones más altas pueden dar lugar a parada o fibrilación cardíacas. Una dificultad especial para la regulación de la concentración extracelular de potasio es el hecho de que alrededor del 98 % del potasio orgánico total se encuentra en el interior de las células y sólo un 2% se halla en el líquido extracelular (Fig. 29-6). En un adulto de 70 kg, con unos 28 L de líquido extracelular (40 % del peso corporal) y 14 L de líquido extracelular (20% del peso corporal), existen unos 3920 miliequivalentes de potasio en el interior de las células y sólo unos 59 miliequivalentes en el líquido extracelular. Además, el potasio contenido en una sola comida suele alcanzar 50 miliequivalentes y su ingestión diaria puede oscilar entre 50 y 200 mEq; por tanto, si el potasio ingerido no desaparece con rapidez del líquido extracelular, puede producirse una hiperpotasemia (aumento de la concentración plasmática de potasio) potencialmente mortal. De la misma forma, una pérdida pequeña de potasio del líquido extra- celular podría provocar una grave hipopotasemia (disminución de la concentración plasmática de potasio) en ausencia de respuestas compensadoras adecuadas y precoces. El mantenimiento del equilibrio del potasio depende, en primer lugar, de su excreción por los riñones, ya que la cantidad que se excreta por las heces corresponde sólo a un 5-10% de la ingestión de potasio. Por tanto, el mantenimiento del equilibrio normal del potasio requiere que los riñones ajusten rápida y precisamente su excreción de potasio a amplias variaciones de ingestión, lo que también ocurre para la mayoría de los restantes electrólitos. El control de la distribución del potasio entre los compartimientos extracelular e intracelular también desempeña una función importante de la ho- meostasis del potasio. Debido a que un 98 % del po tasio total del organismo se encuentra en las células, éstas pueden actuar como un aliviadero para el exceso de potasio del líquido extracelular durante la hiperpotasemia o como fuente de potasio durante la hipopotasemia. De esta forma, la redistribución del potasio entre los compartimientos intracelular y extracelular proporciona una primera línea de defensa frente a los cambios de la concentración de potasio del líquido extracelular. Regulación de la distribución interna de potasio Después de tomar una comida normal, la concentración de potasio del líquido extracelular se elevaría hasta un nivel letal si el potasio ingerido no se desplazara rápidamente al interior de las células. Por ejemplo, la absorción de 40 mEq de potasio (la cantidad contenida en una comida con
abundantes frutas y verduras) a un volumen de líquido extracelular de 14 litros haría ascender el nivel plasmático de potasio unos 2.9 mEq/L si todo el potasio permaneciera en el compartimiento extracelular. Afortunadamente, la mayor parte del potasio ingerido se desplaza rápidamente al interior de las células hasta que los riñones pueden eliminar el exceso. El Cuadro 29-1 resume algunos de los factores que pueden influir en la distribución del potasio entre los compartimientos intra y extracelular. La insulina estimula la captación de potasio al interior de las cÉÉULAS. Uno de los factores más importantes que incrementan la captación de potasio después de una comida es la insulina. En las personas con déficit de insulina a causa de una diabetes mellitus, la elevación de la concentración de potasio plasmático después de una toma de alimento es muy superior a la normal. Sin embargo las inyecciones de insulina ayudan a corregir la hiperpotasemia. La aldosterona aumenta la captación de potasio por las células. El aumento del aporte de potasio estimula también la secreción de aldosterona, que incrementa la captación de potasio. La secreción excesiva de aldosterona (síndrome de Conn) se acompaña, de forma casi invariable, de hipopotasemia, debida, en parte, a la entrada del potasio extracelular al interior de las células. A la inversa, los pacientes con déficit de producción de aldosterona (enfermedad de Addison) a menudo tienen una hiperpotasemia de importancia clínica, debida a la acumulación de potasio en el espacio extracelular, así como a la retención renal de potasio. La estimulación /?-adrenérgica aumenta la CAPTACIÓN CELULAR de potasio. El aumento de la secreción de catecolaminas, en especial de adrenalina, puede producir movimiento de potasio desde el líquido extracelular al intracelular, fundamentalmente a través de la activación de los receptores ¡i- adrenérgicos. El tratamiento de la hipertensión con bloqueantes del receptor /fadrenérgico, como el pro- pranolol, hace que el potasio salga de las células y genera una tendencia a la hiperpotasemia. Las alteraciones acidobásicas pueden provocar ALTERACIONES DE L A DISTRIBUCIÓN DE POTASIO. La acidosis metabólica aumenta la concentración de potasio extracelular, en parte provocando pérdida de potasio de las células, mientras que la alcalosis metabólica da lugar a descensos de la concentración de potasio del líquido extracelular. Aunque no se conocen por completo los mecanismos responsables del efecto de la concentración de los iones de hidrógeno sobre la distribución interna del potasio, un efecto de la concentración elevada de ion hidrógeno es disminuir la actividad de la bomba de ATPasa de sodio y potasio. Esto, a su vez, disminuye la captación de potasio por las células y eleva su concentración extracelular. La lisis celular aumenta la concentración de POTASIO extracelular. Cuando se destruyen células, se liberan grandes cantidades de potasio de las mismas al compartimiento extracelular. Esto puede producir una hiperpotasemia importante si se destruyen grandes cantidades de tejido, como ocurre con las lesiones musculares graves o con la lisis de los hematíes. El ejercicio extenuante puede producir hi- perpotasemia liberando potasio del músculo esquelético. Durante el ejercicio prolongado, se libera potasio del músculo esquelético al líquido
extra- celular. Habitualmente, la hiperpotasemia es leve, pero puede ser importante en la clínica después del ejercicio intenso en pacientes tratados con betablo- queadores o en personas con deficiencia de insulina. En casos raros, la hiperpotasemia después del ejercicio puede ser lo suficientemente grave como para provocar arritmias y muerte repentina. El aumento de la osmolaridad del líquido extracelular REDISTRIBUYE EL POTASIO DESDE LAS CÉLULAS AL MEDIO EXTRACELULAR. El aumento de la osmolaridad del líquido extracelular provoca flujo osmótico de agua al exterior de las células. La deshi- dratación celular aumenta la concentración de potasio intracelular, lo que promueve la difusión de potasio al exterior y el aumento de la concentración de potasio extracelular. La disminución de la osmolaridad del líquido extracelular tiene el efecto contrario. En la diabetes mellitus, las elevadas concentraciones de glucosa plasmática aumentan la osmolaridad extracelular, produciendo deshidratación celular y salida de potasio al líquido extracelular. Resumen de la excreción renal de potasio La excreción de potasio viene determinada por la suma de tres respuestas renales: 1) la filtración de potasio (TFG multiplicada por la concentración plasmática de potasio); 2) la tasa de reabsorción de potasio en los túbulos, y 3 ) la tasa de secreción de potasio por los túbulos. La filtración normal
de potasio es de unos 756 mEq/día (TFG, 180 L/día, multiplicada por un potasio plasmático de 4.2 mEq/L); esta filtración suele ser relativamente constante gracias a los mecanismos de autorregulación de la TFG ya expuestos, y a la precisión con que se regula la concentración plasmática de potasio. Las reducciones importantes de la TFG en determinadas enfermedades renales pueden provocar una grave acumulación de potasio, con la consiguiente hiperpotasemia. En la Figura 29-7, se resume el manejo tubular del potasio en circunstancias normales. Alrededor del 65 % del potasio filtrado se reabsorbe en el tú- bulo proximal. Otro 25 a 30% se reabsorbe en el asa de Henle, sobre todo en su porción gruesa ascendente, donde el potasio es cotransportado de forma activa junto al sodio y al cloruro. Tanto en los túbulos proximales como en las asas de Henle, la cantidad de potasio que se reabsorbe es relativamente constante. Las alteraciones de la reabsorción de potasio en estos segmentos pueden influir sobre su excreción urinaria, pero la mayor parte de las variaciones diarias de la excreción de potasio no se deben a los cambios de su reabsorción en los túbulos proximales ni en las asas de Henle. La mayor parte de las variaciones diarias DE LA EXCRECIÓN DE POTASIO SE DEBEN A CAMBIOS DE SU SECRECIÓN EN LOS TÚBULOS DISTALES Y COLECTORES. Los lugares más importantes para la regulación de la excreción del potasio son los túbulos distales y los colectores corticales. Estos segmentos tubulares pueden reabsorber o secretar potasio, dependiendo de las necesidades del organismo. Con una ingestión normal de 100 mEq/día, los riñones deben excretar unos 92 mEq/día (los otros 8 mEq se pierden en las heces). Alrededor de la tercera parte (31 mEq/día) de esa cantidad es secretada por los túbulos distales y colectores.
Cuando existe un aporte elevado de potasio, la excreción adicional de potasio se consigue casi por completo por aumento de la secreción de potasio dentro de los túbulos distales y colectores. De hecho, cuando la alimentación es extraordinariamente abundante en potasio, la tasa de excreción de potasio puede superar a la cantidad que pasa al filtrado glomerular, lo que indica la potencia del mecanismo de secreción de potasio. Cuando el ingreso de potasio se reduce por debajo de los valores normales, su tasa de secreción en los túbulos distales y colectores disminuye, con la.
Secreción de potasio en las células principales de la porción final de los túbulos distales y en los túbulos colectores corticales Las células de la porción final de los túbulos distales y de los túbulos colectores corticales que secretan potasio reciben el nombre de células principa presente en el intersticio, por medio de la bomba ATPasa de sodio-potasio de la membrana basolate- ral celular; esta bomba extrae sodio de las células hacia el intersticio, al mismo tiempo que lleva potasio a su interior. El segundo paso del proceso es una difusión pasiva de potasio desde el interior de la célula hacia el líquido tubular. La bomba ATPasa de sodio-potasio crea una elevada concentración intracelular de potasio que proporciona la fuerza necesaria para la difusión pasiva del ion desde el citoplasma celular hacia la luz tubular. La membrana luminal de las células principales es muy permeable al potasio. Una razón de esta elevada permeabilidad es que dispone de canales especiales muy permeables a los iones potasio, lo que les permite difundir a través de la membrana. Control de la secreción de potasio por las CÉLULAS PRINCIPALES. Los factores fundamentales que controlan la secreción de potasio por las células principales de la porción final de los túbulos distales y de los túbulos colectores corticales son: 1) la actividad de la bomba ATPasa de sodio- potasio; 2) el gradiente electroquímico para la secreción de potasio desde la sangre a la luz tubular, y 3) la permeabilidad de la membrana luminal al potasio. Estos tres determinantes de la secreción de potasio están regulados, a su vez, por los factores que se citan a continuación. Las células intercalares pueden reabsorber potasio durante su depleción. Cuando existe una depleción grave de potasio, su secreción cesa y se produce una reabsorción neta del ion en la porción final de los túbulos distales y en los túbulos colectores. Esta reabsorción tiene lugar en las células intercalares y, aunque no se conoce por completo el mecanismo subyacente, parece que a él contribuye la bomba de transporte ATPasa hidrógeno-potasio, situada en la membrana luminal. Este transportador reabsorbe potasio intercambiándolo por el hidrógeno secretado hacia la luz tubular; a continuación, el potasio difunde a través de la membrana basolateral de la célula y pasa a la sangre. Este mecanismo es esencial para permitir la reabsorción de potasio en casos de depleción extra- celular del ion, pero en circunstancias normales, desempeña un papel muy pequeño.
Resumen de los factores que regulan la secreción de potasio: concentración plasmática de potasio, aldosterona, tasa de flujo tubular e iones hidrógeno Como la regulación normal de la excreción de potasio se produce principalmente a consecuencia de las variaciones de su secreción por las células principales de los túbulos distales y colectores, estudiaremos los factores principales que influyen la secreción por estas células. Los factores más importantes que estimulan la secreción de potasio son: 1) el aumento de la concentración de potasio en el líquido extracelular; 2) el aumento de la aldosterona, y 3) el aumento de la tasa de flujo tubular. Un factor que disminuye la secreción de potasio es el aumento de la concentración de iones hidrógeno (acidosis). El aumento de la concentración de potasio EN EL LÍQUIDO EXTRACELULAR ESTIMULA LA SECRECIÓN DE POTASIO. El aumento de la concentración de potasio en el líquido extracelular estimula directamente su secreción en la porción final de los t úbulos distales y en los túbulos colectores corticales, como puede comprobarse en la Figura 29-9. Este efecto es especialmente pronunciado cuando la concentración de potasio en el líquido extracelular se eleva por encima de 4.1 mEq/L, algo menos de la concentración normal. Por tanto, la elevación de la concentración plasmática de potasio es uno de los mecanismos más importantes para aumentar su secreción y para regular la concentración del ion potasio en el líquido extracelular. Existen tres mecanismos por los que el aumento de la concentración de potasio en el líquido extracelular determina un incremento de su secreción: 1) el aumento de la concentración de potasio en el líquido extracelular estimula la bomba ATPasa de sodio-potasio y, por tanto, la captación de potasio a través de la membrana basolateral. A su vez, ello aumenta la concentración intracelular del ion potasio, facilitando su difusión a través de la membrana luminal hacia el túbulo. 2) El aumento de la celular. La Figura 29-10 revela que un aumento de la concentración plasmática de potasio de unos 3 mEq/L puede incrementar la concentración de aldosterona plasmática desde casi 0 hasta cifras tan altas como 60 ng/100 mL, concentración casi 10 veces superior a la normal. Como muestra la Figura 29-11, el efecto estimulador de la secreción de aldosterona ejercido por la concentración de iones potasio forma parte de un potente sistema de retroacción que regula la excreción de potasio. En este sistema de retroacción, un aum ento de la concentración plasmática de potasio estimula la secreción de aldosterona y, por tanto, incrementa la concentración de ésta en la sangre (bloque 1). El ascenso de^la aldosterona sanguínea induce un notable incremento de la excreción de potasio por los riñones (bloque 2). A su vez, este incremento de la excreción de potasio hace que su concentración en el líquido extracelular descienda hasta que vuelve a la normalidad (bloques 3 y 4). Así pues, este mecanismo de retroacción funciona de forma sinérgica con el efecto directo de la alta concentración extracelular de potasio para elevar su excreción cuando aumenta el aporte (Fig. 29-12). El bloqueo del sistema de retroacción de la
ALDOSTERONA ALTERA EN GRAN MEDIDA EL CONTROL DE LA CONCENTRACIÓN DE POTASIO. En ausencia de secreción de aldosterona, como sucede en los pacientes con enfermedad de Addison, se altera la secreción renal de potasio produciendo así un aumento de la concentración de potasio en el líquido extracelular hasta valores peligrosamente altos. Por el contrario, el exceso de secreción de aldosterona (hiperaldosteronismo primario) aumenta mucho la secreción de potasio, produciendo un importante aumento de las pérdidas por los riñones, y conduciendo a hipopotasemia. En la Figura 29-13, se muestra la especial importancia cuantitativa del sistema de retroacción de la aldosterona en el control de la concentración de potasio. En este experimento, se administraron a perros cantidades de potasio casi siete veces superiores a las normales en dos circunstancias: 1) en condiciones normales, y 2) tras el bloqueo del sistema de retroacción de la aldosterona mediante la extirpación de las glándulas suprarrenales e inyectando a los animales una cantidad fija de la hormona, de forma que su concentración plasmática no pueda aumentar ni disminuir. Obsérvese que, en los animales normales, un aumento del aporte de potasio de siete veces sólo produjo un ligero ascenso de su concentración, que pasó de 4.2 a 4.3 mEq/L. Por tanto, cuando el sistema de retroacción de la aldosterona funciona con normalidad, la concentración de potasio se mantiene bajo un control preciso, aunque el ingreso experimente gr andes variaciones. En los animales en los que se produjo un bloqueo del sistema de retroacción de la aldosterona, un aumento similar del aporte de potasio produjo un ascenso mucho mayor de su concentración, que pasó de 3.8 a 4.7 mEq/L. Así pues, cuando se bloquea el sistema de retroacción de la aldosterona se produce una importante alteración del control de la concentración de potasio. En el ser humano, cuando el sistema de retroacción de la aldosterona funciona de forma deficiente, como sucede en los pacientes con hiperaldosteronismo primario (demasiada aldosterona) o enfermedad de Addison (muy poca aldosterona), aparecen alteraciones similares de la regulación del potasio. El aumento de la tasa del flujo en los túbulos distales estimula ia secreción de potasio. La elevación de la tasa del flujo en los túbulos distales, como ocurre cuando existe una expansión de volumen, un aporte elevado de sodio o en los tratamientos con diuréticos, estimula la secreción de potasio. Por el contrario, la disminución de la tasa del flujo en los túbulos distales, como la producida por la depleción de sodio, reduce la secreción de potasio. El mecanismo por el que una tasa de flujo elevada produce este efecto es el* siguiente: cuando se secreta potasio hacia el líquido tubular, su concentración en la luz se eleva y, por consiguiente, la fuerza que estimula su difusión a través de la membrana luminal disminuye. Sin embargo, al aumentar la tasa del flujo tubular, el potasio secretado es arrastrado rápidamente hacia zonas distales, por lo que su concentración tubular apenas aumenta. En consecuencia, el incremento de la tasa del flujo tubular estimula la secreción de potasio.
El efecto del aumento de la tasa del flujo tubular resulta especialmente útil para ayudar a mantener la excreción normal de potasio cuando se producen cambios del aporte de sodio. Por ejemplo, cuando este último es alto, la secreción de aldosterona disminuye, lo que tiende a reducir la secreción de potasio y, por tanto, su excreción urinaria. Sin embargo, la gran tasa del flujo de los túbulos distales que se produce con las grandes ingestiones de sodio favorece la secreción de potasio (Fig. 29-14), como se ha explicado en párrafos anteriores. Por tanto, los dos efectos de la mayor ingestión de sodio, la disminución de la secreción de aldosterona y la elevación de la tasa del flujo tubular, se contrarrestan para que el cambio de la excreción de potasio sea mínimo. De la misma forma, cuando la ingestión de sodio es baja, tampoco varía la excreción de potasio, gracias a los efectos contrapuestos que el aumento de la secreción de aldosterona y la disminución de la tasa del flujo tubular ejercen en la secreción de este ion. La acidosis aguda disminuye la secreción DE POTASIO. El aumento agudo de la concentración de iones hidrógeno en el líquido extracelular (acidosis) reduce la secreción de potasio, mientras que la disminución de la concentración de iones hidrógeno (alcalosis) incrementa la secreción de potasio. El mecanismo fundamental por el que el aumento de la concentración de iones hidrógeno inhibe la secreción de potasio es la disminución de la actividad de la bomba ATPasa de sodio-potasio. A su vez, ello reduce la concentración intracelular de potasio y la consiguiente difusión pasiva de potasio hacia la luz tubular a través de la membrana luminal. Cuando la acidosis persiste durante varios días, se produce un aumento de la excreción urinaria de potasio. El mecanismo de este efecto se debe, en parte, a la inhibición, secundaria a la acidosis crónica, de la reabsorción de cloruro sódico y de agua en los túbulos proximales, que tiende a incrementar el volumen suministrado a las regiones distales y estimula la secreción de potasio. Este efecto anula y supera el efecto inhibidor de los iones hidrógeno sobre la bomba ATPasa de sodio-potasio. Por tanto, la acidosis crónica conduce a la pérdida de potasio, mientras que la acidosis aguda conduce a una reducción de la excreción de potasio.
CONTROL DE LA EXCRECIÓN RENAL DE CALCIO Y CONCENTRACIÓN DE ION CALCIO EXTRACELULAR Los mecanismos que regulan la concentración del ion calcio se estudian con detalle en el Capítulo 79, junto con la endocrinología de las hormonas reguladores del calcio: hormona paratiroidea (PTH) y calcitonina. Por tanto, en este capítulo sólo se tratará brevemente la regulación del ion calcio. La concentración del ion calcio en el líquido extracelular permanece estrechamente controlada entre límites muy estrictos en torno a su nivel normal de 2.4 mEq/L. Cuando la concentración del ion calcio cae por debajo de estos niveles (hipocalce- mia), la excitabilidad de las células nerviosas y musculares aumenta mucho y, en casos extremos, puede aparecer una tetania hipocalcémica que se caracteriza por contracciones espásticas de los músculos esqueléticos. La hipercalcemia
(aumento de la concentración de calcio) reduce la excitabilidad neuromuscular y puede dar lugar a arritmias cardíacas. Alrededor del 50% del calcio plasmático total (5.0 mEq/L) se encuentra ionizado, que es la forma biológicamente activa a nivel de las membranas celulares. El resto está unido a las proteínas plasmáticas (alrededor del 40 %) o circula en complejos con aniones como el fosfato o el citrato, en forma no iónica (otro 10 % aproximadamente). Los cambios de la concentración plasmática de iones de hidrógeno pueden influir en el grado de unión del calcio a las proteínas plasmáticas. En la acidosis, la cantidad de calcio unido a las proteínas es menor y, por el contrario, en la alcalosis es mayor. Así pues, los pacientes con alcalosis son más propensos a la tetania hipocalcémica.
Como sucede con otras sustancias del organismo, el aporte de calcio debe equilibrarse a largo plazo con sus pérdidas netas. Sin embargo, a diferencia de otros iones, como el sodio o el cloruro, gran parte de la excreción de calcio se produce en las heces. En condiciones normales, sólo el 10 % del calcio ingerido se absorbe en el intestino, mientras que el resto se excreta por las heces. En determinadas circunstancias, la excreción fecal de calcio puede superar a su ingestión, ya que también es posible una secreción de calcio hacia la luz intestinal. Por tanto, y como se verá en el Capítulo 79, el tracto gastrointestinal y los mecanismos regulado es que influyen en la absorción intestinal de calcio desempeñan un papel importante en la homeosta- sis de este elemento. Casi todo el calcio del organismo (99 %) está almacenado en el hueso; sólo el 1 % se encuentra en el líquido extracelular, y el 0.1%, en el líquido intracelular. Por tanto, el hueso actúa como un gran reservorio para el almacenamiento del calcio y como fuente del mismo cuando su concentración en el líquido extracelular tiende a descender. Uno de los reguladores más importantes de la captación y liberación de calcio por el hueso es la PTH. Cuando la concentración de calcio en el líquido extracelular cae por debajo de los límites normales, estos bajos niveles estimulan directamente la secreción de las glándulas paratiroides, que incrementan su secreción de PTH. Esta hormona actúa de forma directa sobre los huesos favoreciendo su resorción (liberación de las sales de los huesos), de forma que llegan al líquido extracelular grandes cantidades de calcio y la concentración de éste tiende a volver a la normalidad. Cuando la concentración de ion calcio sube, la secreción de PTH disminuye y cesa casi por completo la resorción ósea, mientras que el exceso de calcio se deposita en los huesos gracias a la formación de hueso nuevo. Por tanto, la regulación día a día de la concentración de ion calcio está mediada, en gran medida, por el efecto de la PTH sobre la resorción ósea. Sin embargo, los huesos no constituyen una fuente inagotable de calcio por lo que, a largo plazo, el aporte debe equilibrarse con la excreción de calcio por el tracto gastrointestinal y los riñones. El regulador más importante de la reabsorción de calcio en ambos lugares es la PTH. Así, la PTH regula la concentración plasmática de calcio a través de tres efectos principales: 1) estimulando la resorción ósea; 2) estimulando la activación de la vitamina D que, a su vez, incrementa la reabsorción intestinal de calcio, y 3) aumentando directamente la reabsorción tubular renal de calcio (Fig. 29-15). El control de la reabsorción gastrointestinal del
desempeñan un papel importante en la homeosta- sis de este elemento. Casi todo el calcio del organismo (99 %) está almacenado en el hueso; sólo el 1 % se encuentra en el líquido extracelular, y el 0.1%, en el líquido intracelular. Por tanto, el hueso actúa como un gran reservorio para el almacenamiento del calcio y como fuente del mismo cuando su concentración en el líquido extracelular tiende a descender. Uno de los reguladores más importantes de la captación y liberación de calcio por el hueso es la PTH. Cuando la concentración de calcio en el líquido extracelular cae por debajo de los límites normales, estos bajos niveles estimulan directamente la secreción de las glándulas paratiroides, que incrementan su secreción de PTH. Esta hormona actúa de forma directa sobre los huesos favoreciendo su resorción (liberación de las sales de los huesos), de forma que llegan al líquido extracelular grandes cantidades de calcio y la concentración de éste tiende a volver a la normalidad. Cuando la concentración de ion calcio sube, la secreción de PTH disminuye y cesa casi por completo la resorción ósea, mientras que el exceso de calcio se deposita en los huesos gracias a la formación de hueso nuevo. Por tanto, la regulación día a día de la concentración de ion calcio está mediada, en gran medida, por el efecto de la PTH sobre la resorción ósea. Sin embargo, los huesos no constituyen una fuente inagotable de calcio por lo que, a largo plazo, el aporte debe equilibrarse con la excreción de calcio por el tracto gastrointestinal y los riñones. El regulador más importante de la reabsorción de calcio en ambos lugares es la PTH. Así, la PTH regula la concentración plasmática de calcio a través de tres efectos principales: 1) estimulando la resorción ósea; 2) estimulando la activación de la vitamina D que, a su vez, incrementa la reabsorción intestinal de calcio, y 3) aumentando directamente la reabsorción tubular renal de calcio (Fig. 29-15). El control de la reabsorción gastrointestinal del
FIGURA 29-15. Respuestas compensadoras mediadas por la hormona paratidoidea (PTH) y por la vitamina D frente a la disminución de la concentración plasmática del calcio iónico. calcio y del intercambio de calcio en los huesos se estudian en otro lugar, por lo que el resto de esta sección está dedicada a los mecanismos que controlan la excreción renal de calcio. Control de la excreción renal de calcio por los riñones Como en los riñones se filtra y se reabsorbe calcio, pero no se secreta, la excreción renal de calcio se calcula así: Excreción renal de calcio = = calcio filtrado - calcio reabsorbido Sólo alrededor del 50 % del calcio plasmático se halla en forma iónica, mientras que el resto permanece unido a las proteínas plasmáticas. Por tanto, los glomérulos sólo pueden filtrar aproximadamente el 50 % del calcio plasmático. En condiciones normales, alrededor del 99 % del calcio filtrado se reabsorbe en los túbulos, y únicamente se elimina por la orina el 1 % del calcio filtrado. Del total del calcio filtrado, alrededor del 65 % se reabsorbe en el túbulo proximal, del 25 al 30 %
se reabsorbe en el asa Henle, y otro 4 a 9 %, en los túbulos distales y colectores. Este patrón de reabsorción es similar al del sodio. Tal como sucede con otros iones, la excreción de calcio se ajusta a las necesidades del organismo. Cuando aumenta su ingestión, también lo hace la excreción renal, si bien gran parte del exceso de calcio ingerido se elimina en las heces. En caso de depleción de calcio, su excreción renal disminuye porque aumenta la reabsorción tubular. Uno de los principales controladores de la reabsorción de calcio en los túbulos renales es la PTH. Cuando las concentraciones de esta hormona se elevan, también lo hace la reabsorción de calcio en la porción gruesa ascendente del asa de Henle y en los túbulos distales, con el consiguiente descenso de la excreción urinaria de calcio. A la inversa, la disminución de los valores de PTH estimula la excreción de calcio, reduciendo su reabsorción en el asa de Henle y en los túbulos distales. En el túbulo proximal, la reabsorción de calcio suele ser paralela a la de sodio y agua. Por tanto, cuando se produce una expansión del volumen extracelular o un ascenso de la presión arterial (fenómenos ambos que reducen la reabsorción proximal de sodio y agua), disminuye también la reabsorción de calcio y, por consiguiente, aumenta su excreción en la orina. Por el contrario, cuando el volumen extracelular se contrae o desciende la presión arterial, la excreción de calcio también disminuye, sobre todo por aumento de su reabsorción en los túbulos proximales. Otro factor que influye en la reabsorción de calcio es la concentración plasmática de fosfato. Cuando ésta aumenta, estimula la secreción de PTH y, por tanto, la reabsorción de calcio en los túbulos renales, reduciendo su excreción urinaria. Cuando desciende la concentración plasmática de fosfato sucede lo contrario. La acidosis metabólica estimula también la reabsorción de calcio, mientras que la alcalosis me tabólica la inhibe. La mayor parte de este efecto de la concentración del ion hidrógeno sobre la excreción de calcio se debe a las variaciones de la reabsorción de calcio en el túbulo distal. En el Cuadro 29-2 se resumen los factores que se sabe influyen en la excreción de calcio por los túbulos renales. REGULACIÓN DE LA EXCRECIÓN RENAL DE FOSFATO La excreción de fosfato por los riñones está controlada fundamentalmente por un mecanismo de desbordamiento que puede explicarse de la siguiente forma: los túbulos renales tienen un transporte máximo normal para la reabsorción de fosfato de alrededor de 0.1 mM/min. Cuando la cantidad de fosfato presente en el filtrado glome- rular es inferior a ésta, se reabsorbe todo el fosfato filtrado. Cuando la cantidad es superior, el exceso se excreta. Por tanto, el fosfato comienza a aparecer en la orina cuando su concentración en el líquido extracelular supera un umbral de alrededor de 0.8 mM/L, equivalente a una carga tubular de fosfato de aproximadamente 0.1 mM/min, siempre que la TFG sea de 125 mL/min. Como muchas personas ingieren grandes cantidades de fosfato con los productos lácteos y con la carne, la concentración
de fosfato suele mantenerse por encima de 1 mM/L, nivel que conlleva una excreción continua en la orina. Los cambios de la reabsorción tubular de fosfatos pueden influir también en su excreción. Por ejemplo, una alimentación con poco fosfato puede, con el tiempo, aumentar el transporte reabsortivo máximo del fosfato, reduciendo así su tendencia a pasar a la orina. La PTH puede desempeñar un papel importante en la regulación de la concentración de fosfato a través de dos efectos: 1) la PTH favorece la resorción ósea, lo que hace que grandes cantidades de iones fosfato pasen al líquido extracelular procedentes de las sales óseas, y 2) la PTH reduce el transporte máximo de fosfato en los túbulos renales, por lo que una gran proporción del fosfato tubular se pierde en la orina. De esta forma, siempre que aumenta la PTH plasmática, disminuye la reabsorción tubular de fosfato y aumenta la cantidad excretada. Estas interrelaciones entre el fosfato, la PTH y el calcio se exponen con mayor detalle en el Capítulo 79. CONTROL DE LA EXCRECIÓN RENAL DE MAGNESIO Y DE LA CONCENTRACIÓN EXTRACELULAR DE ION MAGNESIO Más de la mitad del magnesio orgánico se encuentra en los huesos; del resto, el mayor porcentaje se encuentra dentro de las células, y menos del % se halla localizado en el líquido extracelular. Aunque la concentración plasmática total de magnesio es de alrededor de 1.8 mEq/L, más de la mitad está unido a las proteínas plasmáticas. Por tanto, la concentración de magnesio iónico libre es sólo de unos 0.8 mEq/L.
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La ingestión diaria normal de magnesio es de alrededor de 250 a 300 mg/día, pero sólo la mitad de esta cantidad se absorbe a través del tracto gastrointestinal. Para mantener el equilibrio del mag nesio, los riñones deben excretar una cantidad que supone la mitad de la ingestión diaria, es decir, 125 a 150 mg/día. Los riñones excretan normalmente entre un 10 y un 15% del magnesio en el filtrado glomerular. La excreción renal de magnesio puede aumentar mucho, cuando existe un exceso del ion, o disminuir prácticamente a cero, en caso de carencia del mismo. Como el magnesio interviene en muchos procesos bioquímicos del organismo, entre ellos las actividades de muchas enzimas, su concentración debe permanecer estrictamente controlada. La regulación de la excreción de magnesio se logra principalmente mediante cambios de su reabsorción tubular. Los túbulos proximales suelen reabsorber sólo el 25 % del magnesio filtrado. El lugar en donde se produce la mayor parte de esta reabsorción es el asa de Henle, en la que se recupera alrededor del 65 % del magnesio filtrado. En los túbulos distales y colectores se reabsorben cantidades menores (habitualmente menos del 5 % del magnesio filtrado). No se conocen con exactitud los mecanismos que regulan la excreción de magn esio, pero las siguien
