SEMINARIO XI FUNCIÓN GLOMERULAR Y TUBULAR CUESTIONARIO: 1. ¿Cuáles son las funciones metabólicas y hormonales de los riñones? FUNCIONES ENDOCRINAS DEL RIÑÓN El riñón tiene la capacidad de sintetizar diferentes sustancias con actividad hormonal: 1.- Eicosanoides. - Se trata de un grupo de compuestos compuestos derivados del ácido araquidónico, entre los que se incluyen las prostaglandinas E2 y F2, prostaciclina y tromboxano ~. Se sintetizan en diferentés di ferentés estructuras renales (glomérulo, túbulo colector, asa de Henle, células c élulas intersticiales y arterias y arteriolas). Determinadas sustancias o situaciones aumentan su producción, como la angiotensina II, hormona antidiurética, catecolaminas o isquemia renal, mientras que otras inhiben su producción, como los antiinflamatorios no esteroideos. Actúan sobre el mismo riñón de varias formas: · Control del flujo sanguíneo y del filtrado glomerular: en general producen vasodilatación. · Ejercen un efecto natriurético, inhibiendo la reabsorción tubular de cloruro sódico. · Aumentan la excreción de agua, interfiriendo con la acción de la HAD. · Estimulan la secreción de renina. 2.- Eritropoyetina.- Esta sustancia que actúa sobre células precursoras de la serie roja en la médula ósea, favoreciendo su multiplicación y diferenciación, se sintetiza en un 90% en el riñón, probablemente en células endoteliales de los capilares periglomerulares. El principal estimulo para su síntesis y secreción es la hipoxia. 3.- Sistema renina-angiotensina.- La renina es un enzima que escinde la molécula de angiotensinógeno, dando lugar a la angiotensina I. En el pulmón, riñón y lechos vasculares, ésta es convertida en angiotensina II, forma activa de este sistema, por acción de conversión conversión de la angiotensina. La renina renina se sintetiza sintetiza en las las células del aparato yuxtaglomerular (agrupación de células con características distintivas situada en la arteriola aferente del glomérulo), en respuesta a diferentes estímulos como la hipoperfusión. La angiotensina II actúa a diferentes niveles, estimulando la sed en el sistema nervioso nervioso central, provocando vasoconstricción vasoconstricción del sistema arteriolar arteriolar y aumentando la reabsorción de sodio en el túbulo renal al estimular la secreción de aldosterona por la glándula suprarrenal. 4.- Metabolismo de la vitamina D.- El metabolito activo de la vitamina D, denominado 1,25 (OH)2 colecalciferol, se forma por acción de un enzima existente en la porción cortical del túbulo renal, que hidroxila el 25(OH) colecalciferol formado en el hígado. La producción de este metabolito, también denominado calcitriol, es estimulada por la hipocalcemia, hipofosforemia y parathormona. La hipercalcemia, en cambio, inhibe su síntesis. El calcitriol, por su parte, actúa sobre el riñón aumentando la reabsorción de calcio y fósforo, sobre el intestino favoreciendo la reabsorción de calcio y sobre el
hueso permitiendo la acción de la parathormona. Su déficit puede producir miopatía y exige unos niveles mayores de calcemia para que se inhiba la secreción de parathormona por las glándulas paratiroides.
. Función endocrina, el riñón secreta hormonas y participa en algunos sistemas. Secreta la hormona eritropoyetina la cual estimula la producción de glóbulos rojos. Secreta una enzima llamada renina que participa en un sistema denominado renina – angiotensina, que es un sistema endocrino que permite regular la presión arterial. Secreta otra enzima denominada calicreina la que participa en el sistema calicreinas – cininas que también regula la presión arterial El sistema renina – angiotensina es hipertensor es decir aumenta la presión arterial.
El sistema calicreina – cininas es hipotensor. El riñón participa activamente en la regulación de la presión arterial mediante estos dos sistemas.
3. Función metabólica
El riñón participa en la activación de la vitamina D, la vitamina D que uno ingiere es inactiva y requiere de hidroxilaciones para poder ser activa y eso ocurre a nivel renal. Se transforma en 1, 25 hidroxi vitamina D. Gluconeogénesis formación de glucosa a partir de sustratos que no son glucosa, cuando hay un déficit de glucosa en el organismo este debe buscar otras fuentes de energía para producir glucosa, la obtiene de los lípidos o aminoácidos y las transforma en glucosa lo que se denomina gluconeogénesis la cual también ocurre en el riñón.
Principalmente se verá como el riñón participa en la regulación del medio interno y como regula la presión arterial.
Para ello debemos saber en que consiste el medio interno. Consiste en los líquidos que están repartidos en distintos compartimentos orgánicos, una persona que tenga un peso corporal de alrededor de 70 Kg, el 60% es agua, es decir 42 L o K corresponden a agua. 40% es intracelular lo que corresponde aproximadamente a 25 L 20% es extracelular lo que es aproximadamente entre 15 y 17 L. El agua extracelular a su vez esta en diferentes compartimentos:
Compartimento plasmático 4 % 3 L Intersticial 16% 11 L Transcelular 1% 1 a 3 L
El intracelular del extracelular esta separado por la membrana plasmática y tienen diferente composición a pesar de ello tienen la misma osmolaridad, misma fuerza osmótica. El extracelular a su vez esta compartido entre estos tres compartimentos, el intersticial es toda el agua que esta entre las células, distinto a plasmático que es el agua dentro de los vasos sanguíneos. Entre el intracelular y el extracelular esta la membrana plasmática pero lo que esta en contacto con el intracelular es el intersticial pero a su vez el intersticial esta en contacto con el plasmático porque lo que sale del plasma sale del intersticio primero y luego entra a la célula, al revés lo que esta dentro de la célula sale hacia el intersticio y finalmente al plasmático. Estos tres compartimentos están comunicados el intracelular, el extracelular fundamentalmente con intersticial están en equilibrio. El intracelular esta en equilibrio con el intersticial y a su vez el intersticial con el plasmático. De tal modo que cualquier cosa que se modifique en el plasmático va a repercutir en el intersticial y finalmente en el intracelular. ¿Porque hablo de esto? Porque lo que los riñones hacen fundamentalmente es purificar el plasma, cuando digo excretar sustancias que estén en exceso, tóxicas lo hace desde el plasma pero cualquier cosa que modifiquemos en el plasma va a repercutir en el intersticial y en el celular. Cualquier cosa que el riñón este haciendo lo hará sobre el líquido plasmático pero finalmente va a repercutir sobre los otros dos compartimentos. Finalmente el transcelular son líquidos que no son ni plasmáticos ni intersticiales por ejemplo el líquido peritoneal, el líquido pleural, líquido sinovial y el líquido cefalorraquídeo.
Al riñón llega una arteria sale una vena y tiene también el uréter, la sangre llega a través de la arteria sufre un proceso dentro del riñón y sale o por la vena o por el uréter. De tal modo que lo que entra por la arteria tiene dos posibilidades o salir en forma de orina o como sangre a través de la vena. Cualquier sustancia que llegue al riñón va a llegar a una concentración determinada en la sangre arterial si la multiplicamos por el flujo, vamos a tener la cantidad sustancia que llega, a esto le llamamos flujo plasmático renal arterial es decir la cantidad de sangre que esta llegando por minuto, si multiplico ese flujo por ejemplo n por minuto por la concentración que esa sustancia tenga, tengo la cantidad total de la sustancia que esta llegando por minuto al riñón. La sustancia que llega al riñón tiene dos posibilidades o salir por aquí? En ese caso saldrá en el plasma de nuevo a una concentración determinada en la sangre venosa multiplicado por el flujo plasmático renal venoso, es decir, la sangre que salga por la
vena en mL por minuto multiplicado por la concentración que la sustancia tenga miligramos por mL. Ahí tengo la sustancia total que esta saliendo por la vena. Pero la sustancia puede salir por el uréter lo que va a ser igual a la concentración que esa sustancia tenga en la orina multiplicado por el flujo urinario. Si la sustancia no se produce en el riñón ni se metaboliza en el riñón cualquiera sustancia que llegue aquí va a tener que salir por aquí o por acá pero lo que salga de acá ósea la sumatoria de las dos va a tener que ser igual a esta otra.
2. ¿Cómo está determinado el flujo sanguíneo renal? Flujo sanguíneo renal (FSR) Es igual a 1.1-1.3 litros/minuto en una persona normal; a su vez esto corresponde a un 25% del gasto cardíaco (volúmen de sangre que es expulsado por el corazón hacia la aorta en un minuto); en promedio es aproximadamente igual a 5.6 litros/minuto, a veces se redondea a 5 lt/min. El flujo sanguíneo renal, es el más alto de los organismos en relación a su peso, ya que es ¼ del flujo total(5 l/m) y si fuera flujo nutricio, sería muy alto, de lo que se deduce que además es por otra cosa. Circulación renal El flujo sanguíneo renal es ¼ del total, o sea, 1250 ml/min. Este flujo no guarda relación con el peso de los riñones(300 g) por lo tanto no es una circulación nutricia, sino que s una indicación de que el riñón participa en alguna otra función importante, que es la regulación del medio interno. Al describir el nefrón se dijo que existen 2 flujos capilares: Glomerular en que predomina el proceso de filtración. Peritubular en que hay un predominio de reabsorción y secreción tubular. Experimentalmente se ha demostrado que tanto la filtración glomerular como el flujo sanguíneo glomerular son independientes de la Pa media, en una rango que varía tanto la filtración como la secreción, entre 80 y 180 mmHg, o sea, que en este rango existe autorregulación local del flujo renal. Existen algunas sustancias que intervienen tanto en la regulación de la Pa como en la autorregulación del flujo sanguíneo renal. La circulación renal hace referencia a los mecanismos encargados de la irrigación sanguínea de los riñones. Los dos riñones reciben normalmente alrededor 20% del volumen cardíaco; es decir unos 1200-1100 ml/min. La arteria renal entra en el riñón a través del hilio y después se ramifica progresivamente hasta formar las arterias interlobulares,las arterias arciformes, las arterias interlobulillares (o arterias radiales) y las arteriolas aferentes sucesivamente hasta formar los capilares glomerulares. Es en estos capilares donde comienza el proceso de formación de la orina al filtrarse grandes cantidades de solutos y liquido (aproximadamente el 10-11% del flujo sanguíneo renal). Los extremos distales de los capilares de cada glomérulo
coalescen hasta formar la arteriola eferente, que llega a la segunda red capilar de las nefronas (unidades funcionales del riñón): los capilares peritubulares, que rodean a los túbulos renales (donde tiene lugar la reabsorción tubular). La circulación renal tiene la particularidad de co ntar con dos lechos capilares, los capilares glomerulares y los peritubulares, que están dispuestos en serie y están separados por las arteriolas eferentes, que ayudan a regular la presión hidrostática en los dos grupos de capilares. De esta forma al ajustar las resistencia de las arteriolas aferente y eferente, los riñones pueden regular la presión hidrostática en los capilares glomerulares y peritubulares, cambiando el filtrado glomerular, la reabsorción tubular o ambas según se requiera. Las tablas de abajo constituyen un esquema muy simplificado de cómo la resistencia de las arteriolas regula el filtrado glomerular y la reabsorción tubular, procesos que finalmente determinarán la producción de orina En función de la resistencia de la arteriola aferente: Resistencia arteriolar aferente Filtración glomerular
Aumenta
Aumenta
Desciende
Desciende
En función de la resistencia de la arteriola eferente: Resistencia arteriolar eferente
Aumenta ligeramente
Filtración glomerular Reabsorción tubular
Aumenta
Aumenta mucho (3 veces la normal) Desciende
Aumenta
Desciende
3. Explique en qué consiste la filtración glomerular. FILTRACIÓN GLOMERULAR: consiste en el paso de líquido y productos de desecho que pasarán del glomérulo a la cápsula de Browman. La cantidad que se filtra al día es de 180 litros, los cuales pasarán desde el glomérulo a la cápsula de Bowman, además arrastrará aminoácidos, glucosa, iones y productos de desecho. El filtrado es similar al plasma isotónico, con la diferencia de que no posee proteínas plasmáticas y por otro lado tiene una levada concentración de aniones, sobre todo el bicarbonato y el cloro.
4. ¿Cómo el organismo controla la filtración glomerular? La regulación de la filtración glomerular puede ser: a. Extrínseca: por parte del Sistema Nervioso Vegetativo o Autónomo; el simpático producirá una constricción en el diámetro de la arteriola aferente. Si el simpático es estimulado, producirá inhibición en la formación de orina. Si se cierra la presión del glomérulo descenderá (en su interior) y la filtración también descenderá
b. Intrínseca: cuando se detecta un flujo lento en el túbulo distal, las células yuxtaglomerulares
producen
renina,
hormona
que
transforma
al
angiotensiógeno en agiotensina, ésta produce la constricción en la arteriola eferente, elevando la presión del glomérulo y la filtración gloimerular.
5. Explique la reabsorción y secreción tubular. En el túbulo proximal se reabsorben principalmente los solutos, junto con un volumen considerable de agua. La reabsorción del agua es totalmente pasiva, regida por las leyes de la osmosis y es sólo la consecuencia de la reabsorción de los solutos. Contribuye a la mantención de la osmolaridad del filtrado. La capacidad del túbulo proximal para reabsorber líquido es casi ilimitada, si se considera que a su nivel, de los 185 litros filtrados en 24 horas, el 80-85% (alrededor de l50 litros) vuelve a la circulación. La reabsorción es un proceso complejo. El túbulo proximal, mediante procesos activos y muchas veces selectivos, cambia fundamentalmente la composición del ultrafiltrado. En consecuencia, el líquido que pasa del túbulo proximal a la asa de Henle es de composición diferente. El análisis comparativo del líquido en el asa de Henle y del ultrafiltrado en la cápsula de Bowman, permite evaluar los cambios producidos en el túbulo proximal. Los 30 litros de líquido que fluyen en 24 horas por el asa de Henle (de los 180 litros filtrados 150 se reabsorben en los túbulos proximales), tienen la misma osmolaridad que el plasma sanguíneo, pero carecen de glucosa y contienen sólo cantidades insignificantes de + bicarbonato, de fosfatos y de aminoácidos. Aproximadamente un 80-85% del Na y Cl , la + ++ ++ totalidad del K , Ca y Mg , el 50% de la urea y del ácido úrico filtrado en el glomérulo, han sido reabsorbidos en el túbulo proximal. La concentración de algunas sustancias (ácido hipúrico, urocromo, algunos fosfatos) es superior en el líquido del asa de Henle que el ultrafiltrado glomerular, a pesar de que la reabsorción en el túbulo proximal se efectúa en forma isoosmolar con el ultrafiltrado. Este hecho revela que el túbulo proximal es no sólo capaz de reabsorción, sino que tiene también capacidad excretora. La reabsorción tubular se realiza mediante mecanismos similares a los que utilizan las membranas biológicas en general, o sea, mediante transporte activo o pasivo (ver Absorción Intestinal). Entre las sustancias reabsorbidas activamente son especialmente importantes la glucosa, fosfatos, ácido úrico, am inoácidos, vitaminas C y B12. La capacidad
de transporte activo de los túbulos es limitada y cuando la cantidad de una sustancia por reabsorber sobrepasa esta capacidad, el exceso es eliminado por la orina. La cantidad máxima de una sustancia que las células tubulares son capaces de transportar del túbulo a la sangre, es designada como Tm. (transporte máximo) y es diferente para cada sustancia. El transporte de glucosa es de especial interés clínico y merece una explicación detallada. La concentración de glucosa en la sangre, y por lo tanto en el filtrado glomerular, es normalmente alrededor de 1 g/litro. En condiciones fisiológicas, la glucosa es completamente reabsorbida en el túbulo proximal y, por lo tanto, la orina no contiene glucosa. En ciertas enfermedades (diabetes, por ejemplo) o debido a una ingestión excesiva de glucosa, su nivel en la sangre, y por lo tanto en el ultrafiltrado, puede elevarse en tal forma que sobrepasa el Tm. de las células tubulares. Una parte de la glucosa filtrada no será absorbida, sino eliminada por la orina. Se habla en este caso de glucosuria. +
-
-
+
El Na , el Cl , el HC03 y parcialmente el K , se reabsorben sin limitación alguna (hay que tener presente que estas sustancias se reabsorben como iones y no como moléculas). Es importante señalar que, debido a la modalidad de la reabsorción y excreción renal, el líquido intratubular conserva su electroneutralidad. Así, por ejemplo, en el caso del NaCl, + los iones Na se transportan en forma activa pero el Cl sigue pasivamente al sodio y se mantienen así constante la electroneutralidad del líquido reabsorbido y la del remanente en + los túbulos. El 60-70% del Na filtrado en los glomérulos, se reabsorbe obligatoriamente en el túbulo proximal, es decir, independientemente de las necesidades del organismo. La cantidad reabsorbida es, por consiguiente, siempre la misma. La causa de esta constancia no es conocida. +
Existe una estrecha relación entre la reabsorción de Na y de agua. El agua sigue al NaCI de acuerdo con la gradiente osmótica creada por la reabsorción de este último. Aproximadamente siete octavas partes del agua filtrada se reabsorben en esta forma. La reabsorción es, por consiguiente, obligada, totalmente pasiva y se realiza por simple difusión osmótica. Como veremos más adelante, en los otros segmentos del nefrón la reabsorción acuosa es activa y controlada por la aldosterona y la hormona antidiurética. De los bicarbonatos filtrados, aproximadamente un 99% se reabsorbe en forma activa. Esta reabsorción está regulada por el pH, es decir, por la concentración de iones hidrógeno en el interior de las células tubulares. +
El proceso de reabsorción de los iones K ; es particularmente complejo. Normalmente casi + la totalidad del K filtrado se reabsorbe en el
túbulo proximal. Con la orina se elimina siempre, sin embargo, una cantidad mayor de + K que la no reabsorbida proximalmente. Hay que admitir, por lo tanto, que en algún otro + segmento del nefrón se agrega K al líquido tubular. Se acepta, actualmente, que las + células del túbulo distal excretan K en una cantidad que alcanza alrededor de 50 mEq/24 horas. Entre las sustancias que se reabsorben pasivamente, la urea tiene particular importancia. Este catabolito difunde libremente a través de la membrana de todas las células del organismo y se encuentra, por lo tanto, distribuido uniformemente en todos los líquidos corporales. Como ya hemos explicado, la reabsorción activa de la glucosa y de algunos electrólitos arrastra agua, junto con la cual difunde la urea desde el lumen tubular hacia los capilares peritubulares. La difusión de la urea depende principalmente de la calidad y volumen del ultrafiltrado glomerular y de la orina excretada. Si el ultrafiltrado es escaso (caso en el cual el volumen de orina eliminada también lo es), puede reabsorberse hasta el 70% de la urea filtrada, en tanto que si la ultrafiltración es abundante, la reabsorción no sobrepasa el 40% (Fig. 62).
6. 7. 8. 9. 10.
¿Cuál es la importancia del asa de henle? ¿Cuál es el control hormonal de la reabsorción tubular? Explique la concentración y dilución de la orina. ¿Cómo se calcula el aclaramiento de la creatinina? ¿Cuántos tipos de nefrona hay y que funciones cumplen cada una de ellas?
