Tema 14. Circulación renal. Filtración glomerular.

TEMA 14: TEMA 14: CIRCULACIÓN RENAL. FILTRA FIL TRACIÓ CIÓN N GLOMERU GLOMERULL AR En términos generales el aparato excretor está compuesto por dos riñones, que se hallan prácticamente debajo de la parr parril illa la co cost stal al,, al fond fondo o de la ca cavi vida dad d abdominal, por fuera del peritoneo. Están vascularizados por las arterias renales y del hilio renal sale el uréter a cada lado que llegará a la vejiga, donde se acumulará la orina transitoriamente, hasta liberarse por la uretra. En los riñones la patología más frecuente se da por los cálculos renales, cólico nefrítico o problemas relacionados con la vejiga como el carcinoma de vejiga o de próstata. Reciben aproximadamente un 25% del gasto cardíaco. Funciones renales

1. Depuración Depuración plasmática de sustancias tóxicas o de desecho del organismo. 2. Excreción urinaria : Elimina estas sustancias por la orina y van al exterior. Para ello utilizan grandes cantidades de líquido (180 L/día). 3. Elevado trabajo metabólico : Para ejercer este trabajo necesitan de un metabolismo activo puesto que necesitan bombear metabolitos del plasma a la orina y de la orina al plasma. 4. Producción de glucosa : incluido en circunstancias de ayuno. 5. Órgano endocrino : produce sustancias que regulan el volumen de líquido, metabolismo, los electrolitos, la presión arterial, etc. 6. Par Partici ticipa pa en el man manten tenimie imien nto de las las condi ondic ciones nes de excitabilidad, a través de la regulación de líquido y electrolitos. Es una función fundamental para el mantenimiento de la vida. 7. Regulación ácido-base . Los riñones son los órganos más capaces de mantener el equilibrio ácido-base, sin embargo los pulmones son máss pote má potent ntes es pues pues poco poco tiem tiempo po son son ca capac paces es de neut neutra rali liza zarr una una + mayor cantidad de H . Los riñones, por el contrario, mantienen su actividad durante un periodo mayor de tiempo.

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Los riñones poseen glándulas suprarrenales en su parte superior en las cuales distinguimos corteza y médula adrenal. Estas glándulas participan en la producción de sustancias muy importantes para el organismo, como los corticoesteroides en la corteza adrenal y la adrenalina en la médula adrenal entre otros. Un ser humano puede vivir con la función de un solo riñón, por lo que cuando se decide hacer un transplante rena renall es porq porque ue la func funció ión n rena renall es está tá prácticamente acabada.

ESTRUCTURA MACROSCÓPICA DEL RIÑÓN Los riñones son órganos dobles que se sitúa sitúan n en la pared pared abdom abdomina inall poster posterior ior por detrás del peritoneo, a ambos lados de la columna vertebral.

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Región externa o corteza renal : en ella encontramos un entramado de tubos ubos,, dond donde e se pro produce duce el trabajo de depuración plasmática. Las asa asass situad situadas as de forma forma aparen aparentem temente ente capric caprichos hosa a supon supone e el mecan mecanis ismo mo del del riñó riñón n para para prod produc ucir ir la orin orina. a. Co Corr rres espo pond nden en a la nefrona.

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Región interna o médula : Se divide en áreas cónicas denominadas pirámides renales. La base de cada pirámide se origina en el límite corticomedular, corticomedular, y el ápex termina en una papila que reposa dentro de un cáliz menor. Los cálices menores recogen la orina de cada papila. Los numerosos cálices menores se expanden en dos o tres bolsas abiertas abiertas,, los cálices mayores, mayores, que a su vez terminan terminan en la pelvis. pelvis. La pelvis presenta el extremo abierto abierto y extendido extendido del uréter, uréter, que lleva la orina de la pelvis renal a la vejiga urinaria.

La corteza y la médula se componen de nefronas (la unidad funcional del riñón) y vasos sanguíneos, linfáticos y nervios.











Nefrona La unidad funcional del riñón es la nefrona. Las nefronas son tubos huecos formados formados por una única capa de células. La nefrona se compone de:

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Corpúsculo renal : se compone de los capilares glomerulares y la cápsula de Bowman.

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Túbulo proximal : Forma, al inicio, varias curvas a las que sucede un segmento recto que desciende hasta la médula.

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Asa de Henle: curvatura del túbulo recto que pasa a ascender. o

o

o

Asa descendente delgada : termina en una horquilla. Asa ascendente delgada : sólo en las neuronas con largas asas de Henle. Asa ascendente gruesa .

Casi al terminar el asa ascendente gruesa, la nefrona pasa entre las arterio arteriolas las aferent aferente e y eferent eferente e de la misma misma nefron nefrona, a, formand formando o un corto segmento llamado mácula densa . -

Túbulo distal: comienza un poco más allá de la mácula densa y se extiende hasta un punto de la corteza en el que dos o más nefronas se unen para formar el conducto colector cortical











Los co Los cond nduc ucto toss co colec lecto tores res drena drenan n en los los cá cálic lices es menor menores es.. Esto Estoss van van a conducir la orina hacia el uréter. Hay nefronas que tienen un asa corta, que llega a la médula externa y otras que tienen asa larga que llega hasta la médula interna. En humanos, lo más frecuente es que predominen las de asa corta y en un 15-20% las hay de asa larga, cuyo asa de Henle es de gran longitud. Aunque estas sean menos frecuent frecuentes, es, son ese esenci ncialme almente nte necesa necesaria riass para para generar generar un gradie gradiente nte de concentración.

ASPECTOS CIRCULATORIOS DEL RIÑÓN El flujo lujo sang sanguí uíne neo o a los los dos dos riño riñone nes s es equivalente a un 25% del gasto cardíaco en los individuos en reposo. Las ramas de las arterias renales progresivamente progresivamente forman la arteria interloba interlobar, r, la arteria arteria arciform arciforme, e, la arteria arteria interlobular y las arteriolas aferentes que forman los capilares glomerulares. glomerulares. Los capilares glomerulares se reúnen en la arteriola eferente que conduce a la form formac ació ión n de una una red red de capi capila lare res, s, los los capi capila lare res s peri peritu tubu bula lare res, s, que que apor aporta tan n la sangre a la nefrona.

La arteria arciforme da un ramal al glomérulo y sigue alimentando el túbulo prox proxima imall y el dist distal al.. Ademá Ademáss hay hay vaso vasoss veno venoso soss que que rodea rodean n a las las nefro nefrona nas. s. Po Porr











fundamentales pues reabsorben las sustancias que se decide no excretar. Recoge unos 169L diarios. Los vasos que acompañan al asa de Henle se llaman vasos rectos. En la co cort rtez eza a se hall hallan an prác prácti tica came ment nte e todo todoss los los glom glomér érul ulos os,, que que se encu ncuentran ran abrazados por la cápsu cápsula la Bowma Bowman n que es el prim primer er se segm gmen ento to de la nefr nefron ona a que va a rec ecib ibiir plas lasma para filtrarlo. A continuación tenemos el túbulo contorneado proximal, que termina en el asa de Henle. El asa de Henle está compuesta por una porción descendente delgada, una porción ascendente delgada y una porc porció ión n as asce cend nden ente te grue gruesa sa.. La porción ascendente gruesa del asa de Henle se continúa con el túbulo distal. En esa zona, toca con los capilares del glomérulo, formando el aparato yuxtaglomerular . La circulación en el glomérulo termina con una arteriola aferente en el inicio de la nefro nefrona na y otra otra efere eferent nte. e. La arte arterio riola la aferen aferente te forma forma el apar aparat ato o yuxtaglomerular.

ESTRUCTURA CELULAR DE LA NEFRONA Abra Abraza zand ndo o al glomé loméru rulo lo se encu encuen enttra la cápsula de Bowman, que es donde inicialmente pasa el contenido de filtrado de la sang sa ngre re haci hacia a el es espa paci cio o del del inte interi rior or de la nefrona nefrona.. De ella sale el túbulo túbulo contor contornea neado do proximal. •

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Túbulo proximal : Son células cúbicas que en su parte apical (que da a la luz del tubo) tiene numerosas micro microvel vellos losid idad ades es (bor (borde de en ce cepi pill llo) o) para para inc increme rement ntar ar la super uperfi fici cie e de contacto con la luz de la nefrona (lado urinario de la célula), por donde va a circular lo que se filtre de los glomérulos. Ramas descendente y ascendente delgadas del asa de Henle : Las células actúan de filtro pasivo. Son células planas, con superficies apicales y basolaterales poco desarrolladas y pocas mitocondrias.











Pose Poseen en exte extens nso os plie pliegu gues es haci hacia a el inte interi rior or en la memb membra rana na basolateral. •

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Túbulo distal : tienen una estructura parecida a las células del asa gruesa. Conducto colector : o

Células principales: membrana basolateral moderadamente invaginada, y contienen pocas mitocondrias. Desempeñan un papel importante en la reabsorción reabsorción de NaCl y en la secreción de K +.

o

Células intercalares : son células con microvellosidades, cuya superficie está aumentada en la base. Desempeñan un papel impo import rtan ante te en la regu regula laci ción ón del del equi equili libr brio io ácid ácidob obás ásic ico, o, y presentan una alta densidad densidad de mitocondrias. mitocondrias.

Todo el conjunto de la nefrona va a estar constituido por células diferentes por lo que se darán distintas formaciones. La zona zona dond donde e se dará dará un ma mayo yorr trab trabaj ajo o bioq bioquí uími mico co co con n una una ma mayo yorr consumición de energía metabólica es en el tubo proximal, desde el asa gruesa hacia los túbulos colectores corticales.

Corte histológico •

Células principales : o

Tienen un cilio único, que da a la luz tubular, tubular, por donde circula la orina. Regula la secreción de K + hacia la orina. (Túbulo distal y colector).













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Células intercalares : contribuyen en el equilibrio ácido-base, actuando sobre los radicales ácidos. o

Microvilli más grueso.

CARACTERÍSTICAS DEL GLOMÉRULO Capilares











La pared del capilar está perforada por múltiples fenestraciones (contiene poros) y es libremente permeable al agua, a pequeños solutos y a múltiples proteínas, pero no a hematíes, leucocitos o plaquetas. Detrás de la pared del endotelio se halla la lámina basal, formada por tejido conectivo, que actúa como estructura de sostén y de barrera. Buena parte del del cito citoes esqu quel elet eto o de las las cé célu lula lass endo endote telia liale less part partic icipa ipan n tamb también ién en la formación de la lámina basal, otorgando consistencia y forma a la pared endotelial. Por fuera de la lámina basal se encuentran los podocitos, que son células extravasculares que se abrazan los capilares con sus prolongaciones. En definitiva: •

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Capilar Capilares es fenest fenestrad rados, os, es decir, decir, sus células endoteliales dejan huevo que solo están protegidos por la membrana basal. Están abrazados por podocitos.

Exploración mediante microscopía elec electr trón ónic ica a de la arte arteri rio ola inte interrlobu lobula lar, r, arter arteriol iola a afere aferente nte,, arter arteriol iola a efere eferente nte y el glomérulo.

Podocitos











Además, Además, los podoci podocitos tos están están conect conectados ados por otras otras proteí proteínas nas como como los proteoglicanos a la membrana basal glomerular. Pequeñas alteraciones de un tipo de proteína pueden llevar a la muerte del sujeto.

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El síndrome nefrótico es una patología patología en la cua cual el indiv ndivid iduo uo tien iene grav graves es problemas de filtración desde los capil ca pilar ares es a la cá cáps psula ula de Bowm Bowman an.. Se produce por alter ltera acion iones de estas proteínas. mutaci cion ones es del del Síndro Síndrome me de Alpor Alportt: muta gen del colágeno tipo IV de la membrana basal glomerular.

La hendidura de filtración, repleta de proteínas, une los procesos o pies de los podocitos. Cápsula de Bowman

La cápsula de Bowman tiene una parte visceral, formada por los podocitos, que contacta con los capilares; y otra parte parietal que forma la pared.











Mesangio

El mesangio está compuesto por: •

Células mesangiales o

o

Células mesangiales glomerulares : Dentro del glomérulo. Células mesangiales extraglomerulares: se hallan fuera del glomérulo.

Las cé Las célu lula lass me mesa sang ngia iale less pued pueden en expa expand ndir irse se o co cont ntra raer erse se en respuesta respuesta a distintos distintos estímulos, estímulos, de forma que modifican modifican el calibre de los vasos. Además tienen una función inmunológica importante. Si se vuelven vuelven excesivamente excesivamente inmunitarias inmunitarias pueden bloquear la filtración. filtración. Algunos de los transplantes de riñón se dan por alteraciones en la función de las células mesangiales. •

A

Matriz mesangial to

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densa. La mácula densa de la pared del tubo conecta con las células mesangiales extraglomerulares y las células granulares yuxtaglomerulares de la pared de la arteriola aferente. En el aparato yuxtaglomerular se secreta eritropoyetina, que se dedica a aumentar la tasa de producción de eritrocitos.

CONTROL DEL FLUJO SANGUÍNEO EN EL GLOMÉRULO El control del flujo sanguíneo por las arteriolas aferentes y eferentes es fundamental para que el riñón filtre más o menos. Cuando la filtración se sale de un rango fisiológico, en el aparato yuxtaglomerular se regula el calibre de la arteriola aferente, regulando así el filtrado. La filtración va a depender de la presión y el contenido del plasma de la arteriola aferente, pero en condiciones de ultrafiltrado el flujo se regula a partir de la macula densa del aparato yuxtaglomerular. -

Célula Cél ulass gran granular ulares: es: sintet sintetiza izan n y liberan liberan renina renina..

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Célu Cé lula lass mesa mesang ngia iales les extr extrag aglo lomer merul ular ares es..

PERFIL DE CAÍDA DE PRESIÓN EN













FILTRACIÓN Y REABSORCIÓN RENAL En la imagen los gradientes hidrostáticos están representados por flechas azules, el gradiente osmótico por flechas grises y el gradiente neto por flechas rojas. Los números son relativos.

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En la sang sangre re que entr entra a de los capila capilares res glom glomer erul ular ares es predo predomi mina na la salida de líquido hacia afuera, es decir, predomina la filtración .











FUERZAS QUE INTERVIENEN EN LA FILTRACIÓN GLOMERULAR Fuerzas de Starling

Las fuerzas responsables de la filtración glomerular son las mismas que actúan en todos los lechos capilares. La ultrafiltración se produce por las fuerza fuerzas s de Starli Starling ng (presi (presion ones es hidro hidrostá státic tica a y oncóti oncótica ca)) que mueven mueven los líquidos desde la luz capilar a través de la barrera de filtración de la cápsula de Bowman. La presión hidrostática en el capilar glomerular (P GC ) promueve el movimiento de líquido desde el capilar glomerular hacia el espacio de Bowman. Basándose en que el coeficiente de reflexión de las proteínas a











TASA DE FILTRACIÓN GLOMERULAR (TFG ): en condiciones normales, tiene que haber un predominio de las presiones hidrostáticas para que pase fluido desde los capilares a la cápsula de Bowman. FRACCIÓN DE FILTRACIÓN : relación entre la tasa de filtración glomerular y el flujo plasmático renal. TGF /FPR .

PROCESOS QUE ALTERAN LA PRESIÓN DE FILTRACIÓN El juego de presiones en los glomérulos tiende a estar estable dentro de un rango pero se modifica. Fundamentalmente los procesos que alteran la presión de filt filtra raci ción ón (vec (vecto torr resu result ltan ante te)) se lle lleva van n a ca cabo bo a través del sistema sanguíneo y el control sobre los vasos que llegan al glomérulo. A. Si se reduce reduce el diámetr diámetro o de la arteriola arteriola aferen aferente te la pres presió ión n hidro idrosstát tática ica cae ae.. Ta Tant nto o el flu flujo sang sa nguí uíne neo o rena renall co como mo la tasa tasa de filt filtra raci ción ón glom lomerula ular (vel velocida idad a la que se fil filtra) disminuirán, por lo que disminuye la filtración. B. Si se reduce reduce el diámetr diámetro o de la arteriola arteriola eferen eferente te y no el de la afer aferen ente te,, aume aument nta a la tas tasa de filtr filtrac ació ión n pero pero dism dismin inuy uye e el flujo flujo sang sanguí uíneo neo renal. C. Dilat ilatac ació ión n de la art arterio eriola la efere ferent nte: e: como omo la











La autor autorre regula gulació ción n manti mantiene ene TFG y FPR relat relativa ivame mente nte const constan antes tes con con cambios en la presión sanguínea de 90 a 180 mm Hg.

Mecanismos que intervienen intervienen en la autorregulación de la TFG y FPR

1. Respuesta miógena del músculo liso vascular . 2. Retroalimentación del túbulo (nefro-vascular): ular): Proceso Proceso glomerular (nefro-vasc de regulación entre la parte del túbulo distal de la nefrona y la parte vascular, que es el glomérulo. 3. S.N Simpático. El volum lumen sanguíneo es mayor yor que el plas plasmá máti tico co.. El flujo flujo sang sanguín uíneo eo rena renall osci oscila la entre valores de 620 mL/min, mientras que la tasa de filtración alrededor de 150 mL/min.

RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA TÚBULO-GLOMERULAR Es un mecanismo dependiente de NaCl. Implica Implica una retroali retroaliment mentació ación n del asa en la cual la concentración de NaCl en el líquido tubular es detectada por la mácula densa del aparato yuxtaglomerular yuxtaglomerular y convertida en una o











la arteriola aferente. Esta vasoconstricción hace que la TGF vuelva a los niveles de normalidad.

Imagen inferior: células del aparato yuxtaglomerular por las que pasa la orina orina.. Cuan Cuando do el flui fluido do lleva lleva una una alta alta co conc ncen entr trac ació ión n de Na NaCl Cl este este se introduce a través de un transportador a las células y se produce ATP y ADP. Tanto el ATP como la adenosina actúan sobre receptores de la pared del musculo liso de la arteriola aferente. -

metabólico, el ATP actúa en la circulación circulación El ATP: además del efecto metabólico, como co mo horm hormon ona. a. Su unión unión al rece recept ptor or plur plurin inér érgic gico o 2X aumen aumenta ta la concentración de calcio que actúa favoreciendo la contracción de la pared. Si se uniese a receptores P2Y produciría relajación.

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une a rec recepto eptore ress A1, A1, aume aument nta a tam ambi bién én la La adeno adenosin sina a se une concentración de calcio produciendo vasoconstricción. Si se uniese a receptores A2 produciría relajación.

Además, Además, la comuni comunicac cación ión entre entre las células células muscul musculare aress por uniones uniones tipo tipo nexus, dismin células muscul musculare aress disminuye uye la libera liberació ción n de renina renina en las células granulares. La disminución de la renina hace que no suba la presión. Por otra parte, la activación de las células mesangiales extraglomerulares induce también la vasoconstricción de la pared de la arteriola aferente.













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La endot endotelin elina a y la angiot angiotens ensina ina II, II, es un un péptido péptido con con alta alta capaci capacidad dad de vasoconstricción .

Mientras más mecanismos de regulación haya en una zona, más importante es esta para el organismo.

Las células endoteliales representan un papel fundamental en la regulación











La angiotensina II actúa también sobre los túbulos renales aumentando la reabsorción de agua y sodio.

FUNCIÓN DE DEPURACIÓN DE LA SANGRE El término depuración es sinónimo de aclaramiento, consiste en retirar los residuos al volumen de líquido circulante. En general, lo que viene de la sangre, llega al glomérulo y parte pasa a la orina, mientras que otra parte vuelve a la sangre.

CARGA

DE UNA SUSTANCIA

= [ SUSTANCIA ]

X FLUJO DE SOLVENTE

Si una sustancia pasa directamente a la orina, no habría parte venosa, es decir, la sangre venosa retornaría sin esa sustancia











Flujo plasmático renal x concentración de la sustancia = (flujo de orina x concentración concentra ción de volumen) + (flujo plasmático renal venoso x concentración de sustancia)

La capacidad de depuración o aclaramiento se hace mediante la siguiente ecuación:

Todas las sustancias sustancias que hay en el filtrado glomerular se van a excretar por la orina. La cantidad de sustancias filtrada es igual a la cantidad excretada.











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Inulina (exógena): sustancia que sólo se filtra. Cumple las mejores condiciones. Creatinina (endógena)

DETERMINACIÓN DEL FLUJO PLASMÁTICO RENAL EFECTIVO (FPRE) Representa el volumen de plasma que se filtra.











Se almacena la orina 24h, de forma que podemos determinar el volumen de orina y la concentración de creatinina. Como ya hemos tenido en cuenta el factor tiempo y la creatinina en plasma es estable, podemos calcular la cantidad de plasma que se está filtrando por el glomérulo (TFG). Esa es la cantidad de plasma que pasa de los glomérulos renales a la cápsula de Bowman. De los 120 mL se recaptan 119. Las patolo patologías gías,, trauma traumatis tismos mos muscul musculare aress o el ejercic ejercicio io increme incrementa ntan n la cantidad de creatinina en plasma, falseando la muestra, por lo que habría que usar otra sustancia. La crea creati tini nina na se prod produc uce e co como mo co cons nsec ecue uenc ncia ia del del me meta tabo boli lism smo o de la creatina. Una vez que se forma, pasa al plasma y se excreta por la orina. Se













TFG; por ello es un buen indicador del grado de funcionamiento de los riñones. [creatinina] > 1,7 mg/dL



Insuficiente filtración

Diálisis

La diálisis es un procedimiento procedimiento por el cual se hace pasar la sangre sangre a través de un dispositivo. Se utiliza cuando la filtración desciende por debajo del 20% de TFG.











DIFICULTAD DE FILTRACIÓN SEGÚN EL TAMAÑO Y LA CARGA MOLECULAR Influe Influenci ncia a del del tamaño tamaño y la carga carga eléc eléctr tric ica a de los los dext dextra rano nos s en su filtra filtrabili bilidad dad.. Un valor valor de 1 indica indica que es libremente li bremente filtrado mientras que un valor de 0 indica que no es filt filtra rabl ble. e. La filt filtra rabi bili lida dad d de los los dextranos con tamaño de 20 a 42





















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El incremento de permeabilidad del filtro glomerular: por varias enfermedades, como enfermedades autoinmunes. La disminución en el área total del lecho capilar glomerular . o

o

Por enfermedad enfermedades es que destruyen destruyen a los glomérulo gloméruloss con o sin destrucción de los túbulos. Por nefrectomía parcial: si hay tumor o quiste se puede tratar de retirar la parte dañada del riñón. Eso puede afectar en

Tema 14. Circulación renal. Filtración glomerular.

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