TEMA 15: FUNCIÓN TUBULAR. MECANISMOS DE CONCENTRACIÓN Y DILUCIÓN DE ORINA. Del volumen que se ha filtrado se empiezan a hacer operaciones a lo largo de la nefrona. Parte del material que se ha filtrado se reabsorbe. reabsorbe. La función renal consiste en determinar, determinar, qué es lo que se va a absorber y qué es lo que se va a excretar. Los principales procesos del riñón son filtración, reabsorción y secreción.
C ARGA DE SOLUTO FILTRADA (TGF X PX) = CARGA DE SOLUTO EXCRETADA Cantidad de sustancia excretada (Ox x Flujo de orina) = Cantidad filtrada (TFG x P x) + cantidad neta transferida por los túbulos (T x)
Sustancia que no se secreta ni se reabsorbe: Tx = 0. El producto entre la tasa de filtración glomerular y la cantidad de sustancia x en plasma, debe ser igual a la cantidad de sustancia excretada. Es el caso de la inulina.
Sustancia que se reabsorbe: si una sustancia se filtra pero se reabsorbe en su totalidad por los túbulos, desaparece de la nefrona, por lo tanto la cantidad neta de esa sustancia transferida por los túbulos (T x) será negativa. El producto TFG x P x será mayor que la cantidad de sustancia excretada. Es el caso de la glucosa.
Sustancia que se secreta: si la sustancia se secreta desde los vasos a la luz tubular de la nefrona, la cantidad neta (T x) transferida tendrá un valor positivo. El producto de la tasa de filtración glomerular por la concentración plasmática de la sustancia x será menor que la sustancia excretada. Es el caso del PAH.
COMPOSICIÓN DE LA ORINA La orina que sale al exterior lleva: -
Na+: 50-130 mEq/L (miliequivalente). Lo que entra es lo que sale, pues va a arrastrar agua osmóticamente.
-
K+: 20-70 mEq/L. En la orina hay mayor concentración de potasio que en el plasma. +
Durante la sudoración de también se pierde K . El organismo no puede disponer de demasiado potasio en el plasma porque puede ocasionar una parada cardíaca, por ello cualquier exceso de potasio ha de ser eliminado. -
Amonio: es una forma de expulsar carga ácida. El organismo tiene mayor carga básica. Ca2+: sobre todo el procedente de células que se mueren. Los músculos generan una fuente adicional de calcio que ha de ser elim inado. Hay más calcio en la orina que en el plasma.
-
Mg2+, Cl-, Pi Urea: 200-400 mM. Se produce en el hígado y es eliminada por el riñón. Creatinina: se excreta por la orina pues se produce en mayor número al que se requiere. A mayor cantidad de creatinina en la orina, mayor filtración; mientras que a mayor cantidad de creatinina en plasma, menor filtración. A partir de 1,7 mg/dL nos encontramos con una disminución considerable de la filtración glomerular (insuficiencia renal).
-
pH: varía según la persona y las circunstancias de esta persona. Normalmente el pH de la orina se mueve entre 5-7, pues es en la orina donde se vuelca el exceso de carga ácida. La orina es más ácida que el plasma.
-
Osmolaridad: se suele referir a Kg de agua. La osmolaridad normal del plasma , es normalmente más baja que en la orina. En esta última ronda entre los 500-800 mOsm/kg H20 en condiciones normales, pero se puede dar en un rango de 50-1200 mOsm/kg. En condiciones de insuficiencia renal, se perderá mucho volumen de agua y la osmolaridad será muy baja. En los diabéticos la glucosa que sale por la orina, atrae agua consigo, haciendo que aumente la diuresis hacia unos 3L. Cuando hay una insuficiencia renal se orina mucho más y hay que beber para compensar la pérdida de líquido. Lo normal es orinar entre 700 y 1500 mL/dia.
-
Proteínas: no suele haber proteínas en la orina, pues las que se filtran son reabsorbidas. o
Los componentes sanguíneos, leucocitos, bilirrubina, etc : A veces pueden encontrarse pequeñas trazas de sangre o proteínas después de hacer ejercicio intenso, pues la presión de la sangre es muy alta y circula con mayor frecuencia, haciendo que en algunos momentos fracase la filtración. Eso no supone ningún problema si las concentraciones son bajas.
(MIRAR TABLA DIAPOSITIVA 2)
El riñón trata de mantener el equilibrio electrolítico del líquido intersticial y el plasma y el equilibrio ácido-base en el organismo.
-
El agua se filtra y luego se reabsorbe en un 99,2%. Inicialmente se filtran 180L, de los que se reabsorben 178,5.
-
En cuanto al sodio, se reabsorbe un 99,4%.
-
En el caso del potasio el porcentaje de reabsorción es del 86,1%, es decir, que el potasio sí se pierde.
-
El bicarbonato puede perderse en forma de CO2 por los pulmones, pero el riñón es capaz de reponerlo. El 99,9% del bicarbonato se reabsorbe y por ello la orina es ácida.
-
La glucosa también se reabsorbe toda.
(MIRAR TABLA DIAPOSITIVA 3) La reabsorción se da en las células epiteliales de las paredes de los túbulos. -
La zona apical o luminal : posee microvellosidades que intervienen en los procesos de absorción, pues es la forma que tiene la célula de aumentar su superficie de absorción.
-
Las células se unen formando un cordón mediante
uniones tipo occludens . Separan el contenido de la luz con el espacio intersticial. Pueden dejar huecos pero en general se consideran uniones herméticas. -
En el otro polo, se halla la membrana basolateral, encargada del aporte metabólico y el aporte de energía. La mayoría del trabajo de absorción tiene que ver con la bomba sodio-potasio u otras ATPasas de membrana. Las mitocondrias se disponen en esta parte de la célula.
Normalmente, los procesos de reabsorción se darán por dos vías:
Vía transcelular: es más importante en magnitud. Del total del filtrado, 2/3 pasarán a través de ella.
Vía paracelular: a través de la unión occludens. Aunque es hermética puede ser atravesada por algunos solutos y moléculas de agua. A través de ella pasa 1/3 del total del filtrado.
REABSORCIÓN DEL NA + EN EL TÚBULO PROXIMAL +
En la primera mitad del túbulo proximal, el Na se reabsorbe principalmente con bicarbonato y otros solutos como glucosa, aminoácidos, Pi, lactato, etc. Por el contrario, en la segunda mitad, -
se reabsorbe principalmente con Cl . Esta disparidad está mediada por diferencias en los sistemas de transporte de la primera y segunda mitades del túbulo proximal y por diferencias en la composición del líquido tubular en estos lugares.
Primera mitad +
En la primera mitad del túbulo proximal, la captación de Na al interior de la célula está +
acoplada o bien con H o con solutos orgánicos. Proteínas de transporte específicas median la +
entrada de de Na en la célula a través de la membrana apical.
-
Mecanismos antitransporte o
Na+/H+ tipo 3: acopla la entrada de Na + +
con la expulsión de H de la célula. La +
secreción de H da como resultado la reabsorción
de
bicarbonato
(CO3HNa).
Se
encuentra
membrana
apical
de
las
sódico en
la
células
tubulares. -
Mecanismos de cotransporte: o
Na+- glucosa: El predominante es es el simportador Na-glucosa (SGL T2) que facilitará la entrada de sodio y de glucosa al interior celular. Al aumentar la concentración tenderá a salir hacia fuera a través del transportador GLUT II.
o o o
Na+ - aminoácidos Na+ - Pi Na+ - lactato. +
La glucosa y otros solutos que entran en la célula con el Na abandonan la célula a través de la membrana basolateral por mecanismos de transporte pasivo. +
Cualquier Na que entre a través de la membrana apical abandona la célula y entra en sangre +
+
+
por vía de la ATPasa Na - K . El Na será recogido por los vasos sanguíneos. El antiportador AE2 introduce bicarbonato y saca cloruro. La mayor parte de bicarbonato se reabsorbe con el sodio, pero también posee la propiedad den extraer cloruro de la célula. En este caso habrá un predominio de potencial negativo, que será de -2 mV en la orina.
La reabsorción de muchas moléculas orgánicas es tan ávida que casi son completamente retiradas del líquido tubular en la primera mitad del túbulo proximal. La reabsorción del +
CO3HNa y de los Na - solutos orgánicos a través del túbulo proximal establece un gradiente osmótico transtubular (es decir, la osmolalidad del fluido intersticial que baña el lado basolateral de las células es más alta que la osmolalidad del líquido tubular), lo que proporciona la fuerza de conducción necesaria para la reabsorción pasiva del agua por -
ósmosis. Como se reabsorbe más agua que Cl en la primera mintas del túbulo proximal, la -
concentración de Cl en el fluido tubular se eleva a lo largo de la longitud del túbulo proximal.
Segunda mitad +
-
En la segunda mitad del túbulo proximal el Na se reabsorbe principalmente con el Cl en lugar -
de con los solutos orgánicos o el CO 3H como anión acompañante, porque los mecanismos de +
transporte de Na en la segunda mitad del túbulo proximal difieren de los de la primera mitad. Además el líquido tubular que entra en la segunda mitad contiene muy poca glucosa y -
aminoácidos, y la alta concentración de Cl en el líquido tubular excede la de la primera mitad. -
+
-
La alta concentración de Cl se debe a la reabsorción preferencial de Na con CO3H y solutos orgánicos en la primera mitad del túbulo proximal. +
El Na entra en la célula a través de la membrana luminal principalmente por medio del +
+
funcionamiento paralelo de un antitransportador Na - H y uno o más antitransportadores Cl
—
+
anión. Como el H secretado se combina con el anión en el líquido tubular y penetra de nuevo +
+
—
en la célula, el funcionamiento de los antitransportadores Na -H y Cl anión es equivalente para captar NaCl del líquido tubular al interior interior de la célula. +
+
-
+
+
El Na abandona la célula por vía de la ATPasa Na - K y el Cl por medio del transportador K -
Cl de la membrana basolateral.
El cloro tiende a pasar por las vías para celulares siguiendo un gradiente de concentración químico. El cloro tiene la facultad f acultad de arrastrar también el sodio. Además existe un antiportador +
+
Na -H y un antiportador cloruro-anión, que hace que se forme complejos de aniones y protones que son más abundantes en el exterior que en el interior por lo que pasan hacia dentro y posteriormente hacia afuera. Ese mecanismo ayuda sustancialmente a que el cloro +
pase al interior celular y por difusión y ayudado por el transportador Cl-K pasa al espacio +
+
+
intersticial. El K vuelve a la célula mediante la bomba Na -K . Esa pérdida de cloro hará que el potencial transepitelial se haga positivo en la luz del tubo con respecto al líquido intersticial. El NaCl se reabsorbe también a lo largo de la segunda mitad del túbulo proximal por medio de una ruta paracelular. La reabsorción paracelular de NaCl se produce por que el aumento en la -
concentración de Cl en el líquido tubular desde la primera mitad del túbulo proximal genera un -
-
gradiente de concentración de Cl . Este gradiente de concentración favorece la difusión del Cl de la luz tubular a través de las uniones estrechas al espacio lateral intercelular. El movimiento -
del Cl se reabsorbe a través de las uniones estrechas por vía de difusión pasiva. La reabsorción de NaCl establece un gradiente osmótico transtubular que proporciona la fuerza necesaria para la reabsorción pasiva del agua por osmosis.
Hay una cierta atracción del cloruro, pero la difusión química del cloruro “gana” a la atracción electrostática del capilar. La glucosa a través del transportador de glucosa tipo I pasa al espacio intersticial y de ahí a los vasos sanguíneos, de tal manera que entre las dos mitades se reabsorbe prácticamente el 100% de glucosa.
CONCENTRACIÓN DE SOLUTOS A LO LARGO DEL TÚBULO PROXIMAL Se representa la relación entre las concentraciones en el fluido tubular con la concentración en plasma. Cualquier desviación hacia debajo de la gráfica significa que se reabsorbe más soluto que agua, por lo que se queda más diluido el contenido del túbulo. Se hace negativo el potencial al principio.
REABSORCIÓN DE GLUCOSA Mientras se filtra la glucosa por el túbulo proximal, normalmente es reabsorbida en su totalidad, de tal manera que la excreción de glucosa en orina prácticamente no existe para concentraciones de glucosa de 100, 200 o 300 mg/dL. La concentración de glucosa en la orina puede subir. Si sube a más de 300 mg/dL la capacidad de reabsorción de glucosa llega a su límite y entonces se secreta glucosa en orina. Eso nos indica que hay un nivel de transporte máximo, es decir, existe una limitación tanto en densidad como en velocidad.
La aparición de glucosa en la orina se llama glucosuria y cuando aparece hay que tener en cuenta que la concentración de glucosa en plasma está muy al ta, del orden de 3 veces más alta de lo normal. La glucosa tiene poder osmolar y puede aumentar la cantidad de líquido, es decir la diuresis. Eso ocurre en los diabéticos, donde la glucosa en plasma es muy elevada con lo que se excreta y al ser excretada arrastra agua consigo, lo que a su vez produce sed. La diabetes mellitus tipo II es una de las más frecuentes en la sociedad, relacionada con el sobrepeso y el sedentarismo. Se caracteriza por: -
Glucosuria: aparición de glucosa en la orina. Poliuria: aumento de la diuresis. Polidipsia: aumento del consumo de agua, debido a la sed.
La excreción depende de la cantidad de transportadores de las células del túbulo proximal. Es por ello que se da una transición suave para la aparición de glucosa en los túbulos.
REABSORCIÓN DE NA+ EN LA NEFRONA -
Na+ excretado: En torno al 1%. La cantidad de +
Na que sale al exterior es de 50-150 mg/mL. -
Túbulo proximal : se absorbe el 67% del sodio filtrado, por lo que tiene gran importancia a nivel cuantitativo en
la reabsorción de este
elemento. -
Asa ascendente: se reabsorbe un 25% lo que es muy importante para mantener los gradientes de concentración.
REABSORCIÓN DE AGUA Y PROTEÍNAS Proteínas En el túbulo proximal también se reabsorben agua y otros solutos, como las proteínas. Las proteínas se reabsorben uniéndose a receptores multiligando de la membrana apical de la célula de la pared del túbulo proximal. Permite que las proteínas pasen a través de la célula al líquido intersticial primero y después al plasma. ….
Ag ua El tránsito de agua a través de las células, que se realiza a través de acuoporinas de tipo 1, 7 y 8.
ACQ 7: acuagliceroporina. Permiten el paso de agua y del grupo glicerol. Están localizadas en la membrana apical y la basolateral. También hay paso de agua a través de las uniones occludens (vía paracelular).
Lo que hace que reabsorba el agua hacia el espacio intersticial y los vasos sanguíneos son las concentraciones de soluto. En el túbulo proximal se reabsorben elementos como el sodio que disminuirán la osmolaridad en la luz del túbulo y la aumentarán en el líquido intersticial, de forma que se producirá un arrastre de solvente de la luz al capilar. En ese movimiento de agua, se arrastra cloro, potasio y calcio en un mecanismo de arrastre
por solvente. La absorción de agua se regula a través de la acción de la hormona ADH o antidiurética , que reduce la liberación de orina a partir de la regulación de la expresión de acuoporinas. La ADH se une a un receptor V2 o receptor tipo 2 para la vasopresina, que se une a una proteína G que se une a una adenil ciclasa, que activa a la PKA , que a su vez activa la transcripción del gen de las acuoporinas, para que el agua pase hacia el líquido intersticial y no a la orina. La ADH se fija a un receptor en la membrana basolateral de la célula. Este receptor se denomina receptor V 2 (receptor 2 de vasopresina). Uniéndose a este receptor que se halla ligado a la adenilciclasa vía una proteína G (G 5 ), aumentan los niveles intracelulares de AMPc. El aumento
de
AMPc
intracelular
activa la proteincinasa proteincinasa A (PKA), lo cual
resulta
inserción
de
finalmente
en
vesículas
la que
contienen canales de acuoporina-2 (AQP2) en la membrana apical de la célula y en la síntesis de AQP2. MIRAR TABLA DIAPOSITIVA 15
SECRECIÓN DE ANIONES Y CATIONES ORGÁNICOS EN EL TÚBULO PROXIMAL Las células del túbulo proximal también segregan aniones y cationes orgánicos.
Secreción de aniones orgánicos En general los aniones entran en la célula por la parte parte basolateral donde hay transportadores o cotransportadores que usan el α-cetoglutarato (α-KG) para generar un flujo desde el espacio intersticial hasta la célula de la pared de los tubos. Uno de ellos es el transportador de
Na+/bicarboxilato que utiliza el Na + que hay fuera de la célula aprovechándose de ese gradiente para introducir la otra sustancia, en este caso α -KG al interior celular. De esta -
manera, es posible introducir OA el interior de la célula en contra de su gradiente electroquímico utilizando la energía que libera el α -KG al salir al espacio intersticial a favor de
su gradiente de concentración.
Los aniones orgánicos pueden salir po r dos transportadores -
Mediado por MRP2 : proteína resistente a multifármacos. Mediado por cotransportador de iones orgánicos tipo IV (OAT4), que los intercambia absorbiendo alfacetoglutarato.
La entrada se da por la parte basolateral, aunque cuando su concentración es muy grande pueden atravesar la membrana por el exterior, dependiendo de su coeficiente de permeabilidad. Los
aniones
-
orgánicos
(OA )
se
introducen en la célula a través de la membrana
basolateral,
contra
su
gradiente químico en intercambio con α-cetoglutarato
(α-KG)
por
varios -
mecanismos de antitransporte OA -αKG. El α-KG se acumula en las células
por el metabolismo del glutamato y +
por un cotransporte Na -α-KG también presente en la membrana basolateral. -
Así, la captación de OA en la célula contra su gradiente electroquímico se acopla a la salida de α -KG fuera de la
célula, bajo su gradiente químico generado
por
el
mecanismo
del
+
cotransporte Na -α-KG. -
El resultado de una más alta concentración de OA proporciona una fuerza de conducción para -
la salida de OA a través de la membrana luminal al líquido tubular. Estudios recientes sugieren -
que los OA se transportan a través de la membrana apical por un OAT4, que es electrogénico y por una MRP2 (proteína 2 asociada con con la resistencia a multifármacos).
Secreción de cationes orgánicos (BERNE Y LEVY pg 585) +
Los cationes orgánicos (OC ) son captados al interior de la célula a través de la membrana basolateral por varios transportadores que tienen diferentes especificidades de substratos: -
Un mecanismo que no ha sido caracterizado por completo implica la difusión pasiva.
-
Además los OC son transportados dentro de las células tubulares a través de la
+
membrana basolateral por tres proteínas de transporte relacionadas (OC1, OC2, OC3). +
Estos transportadores median la captación difusiva de OC al interior de la célula. La captación por los cuatro mecanismos se conduce por la magnitud de la diferencia de potencial negativo de la célula a través de la membrana basolateral. El potencial de membrana dentro de la célula epitelial del túbulo es siempre negativo, aunque la diferencia de potencial puede ser distinta de un dominio de la membrana a otro ( dominios de potencial ). Eso facilita la difusión de iones por un gradiente eléctrico. Eso se conoce como diferencia de potencial
transepitelial.
+
El transporte de OC a través de la membrana luminal al líquido tubular que es por secreción con paso tasa-limitante, está mediado por varios transportadores, que incluyen: -
+ + Dos antitransportes OC -H (OCTN1 y OCTN2)
-
MDR1 (también conocida como glucoproteína P). +
Estos mecanismos de transporte que median la secreción de OC son no-específicos; varios OC
+
+
compiten por cada vía de transporte. La secreción OC está estimulada por la proteincinasa A y C y por la testosterona.
An io n es o r gá ni c os se c r et ad o s p or el t úb ul o p r ox im al : An io ne s e nd óg en os -
Bilis, urobilinógeno: puede aparecer en la orina por un exceso de bilirrubina en sangre. La orina se verá con un color más oscuro y verdoso.
-
Hipurato
-
Oxalato
-
Prostaglandinas
-
Urato
-
Vitaminas: ascorbato, folatos.
Cuando se acumula mucho líquido en el espacio intersticial, se incrementa la osmolaridad del plasma o se traslada mucho líquido a la orina, se usan antidiuréticos; también en casos de
ascitis que es encharcamiento de la cavidad abdominal. La ascitis se da por exceso de proteína en el líquido intersticial, que atrae líquido a este compartimento.
Cationes orgánicos secretados por el túbulo proximal -
Creatinina
-
Dopamina
-
Epinefrina
-
Norepinefrina
RUTAS DE TRANSPORTE DE SOLUTO Y AGUA EN EL TÚBULO PROXIMAL La mayor parte del agua entra por la membrana apical y sale por la basolateral, pasando a los vasos sanguíneos por el líquido intersticial, gracias a las fuerzas de Starling. Las presiones hidrostáticas estarán disminuidas y la presión osmótica estará aumentada, pues se ha perdido volumen de plasma en la filtración, con lo que se ha perdido presión hidrostática, pero no se han perdido proteínas, con lo que aumenta la presión osmótica. Esta situación favorece la predominancia del vector de absorción. El soluto y el agua se reabsorben a través de la membrana apical (1). Este soluto y esta agua cruzan después la membrana lateral celular. Algo de soluto y agua reentran al líquido tubular (3), y el resto entra al espacio intersticial y después fluye dentro del capilar (2). El ancho de las flechas es directamente proporcional a la cantidad de soluto y agua que se mueven por las vías 1 y 3. Las fuerzas de Starling que actúan sobre la pared capilar determinan la cantidad de agua que fluye por la vía 2 en vez de por la vía 3. Los mecanismos de
transporte
en
las
membranas
apicales de las células determinan la cantidad de soluto y agua que entran en la célula (vía 1). -
Pi : presión hidrostática intersticial.
-
P pc: presión
hidrostática en el
capilar peritubular. -
∏ i i: presión oncótica del fluido intersticial.
-
∏ pc: presión oncótica en el capilar peritubular. Las flechas delgadas a través de la pared capilar
indican la dirección del movimiento del agua como respuesta a cada fuerza.
REABSORCIÓN DE NACL EN LA RAMA ASCENDENTE GRUESA DEL ASA DE HENLE La orina primitiva es aquella que va de la cápsula de Bowman al túbulo proximal. De ahí pasará a la rama descendente delgada del asa de Henle, que se caracteriza por presentar células planas que dejan pasar el agua pero no los solutos, luego habrá un aumento considerable de la osmolaridad que supondrá una orina más concentrada en ese segmento. Ese segmento es un segmento concentrador de orina . En el túbulo proximal también se concentra la orina poco a poco, pero es en este segmento donde se da la concentración en mayor medida, pues hay una rápida pérdida de agua y permanencia de solutos. A medida que el asa de Henle asciende, sus células se hacen impermeables al agua y comienzan a extraer NaCl. Esto hará que la orina se diluya, conociéndose este segmento como
segmento dilutor de orina . En la parte delgada ascendente comienza a darse la impermeabilidad, mientras que en la parte gruesa son totalmente impermeables. Es en la parte gruesa donde se extrae principalmente el NaCl de la orina. Estos fenómenos se dan para conseguir un rango de maniobra para regular el volumen de líquido que se excreta con la orina. Se potencia el mecanismo regulador y se consigue generar un gradiente de osmolaridad creciente desde la corteza (300 mOsm/kg) hasta la médula de la nefrona (1200 mOsm/kg), siendo mayor la concentración en la médula. El gradiente de de osmolaridad permite ajustar los líquidos que saldrán del riñón en la diuresis (volumen de líquido con soluto que saldrá al exterior). En este segmento, hay una impermeabilidad al agua creciente. Los transportadores facilitan el transporte de electrolitos desde el interior de la célula al espacio intersticial. El 50% del transporte de NaCl se produce a través de esta vía en la rama r ama ascendente del asa de Henle. El elemento clave en la reabsorción de soluto por el asa ascendente gruesa del asa de Henle es +
+
la ATPasa Na -K de la membrana basolateral, pues la reabsorción de cada soluto está ligada a +
ella. Esta bomba mantiene una concentración de Na intracelular baja, que proporciona un +
gradiente de químico favorable para el movimiento de Na desde el líquido tubular al interior +
de la célula. El movimiento de Na a través de la membrana apical dentro de la célula está +
+
-
mediada por el cotransporte 1 Na -1 K - 2 Cl (NKCC2) , que utiliza la energía potencial liberada +
-
+
por el movimiento en caída del Na y el Cl , para conducir hacia arriba el movimiento del K dentro de la célula.
El canal de K + (ROMK) permite que el K + transportado dentro de la célula por el +
cotransportador NKCC2 regrese de vuelta al líquido tubular. El canal de K en la membrana plasmática apical desempeña un papel importante en la reabsorción de NaCl por la rama +
+
ascendente gruesa. Este canal K permite que el K transportado dentro de la célula por el +
+
-
cotransporte 1Na -1K -2Cl regrese de vuelta al líquido tubular. Como la concentración de +
potasio en el líquido tubular es relativamente baja, este K es necesario para actúe constantemente ese cotransporte.
+
El K que ha entrado en la célula mediante el cotransportador NKCC2, producirá un aumento de su concentración intracelular, por lo que este saldrá al exterior por gradiente de concentración mediante un transportador ROMK. Un antitransporte Na +-H + en la membrana apical de la célula también media en la reabsorción +
+
-
+
de Na , como también en la secreción de H y la reabsorción de CO 3H . el Na deja la célula por +
+
+
-
-
la ATPasa Na -K , mientras que el K , el Cl y el CO3H dejan la célula a través de la membrana basolateral por caminos separados. Además, el 50% del tránsito de cationes se realiza por vía paracelular través de las uniones extracelulares (occludens), pero está ayudado por el potencial eléctrico transepitelial, que se hace positivo en la orina. Esa positividad empuja a los cationes a través de las uniones occludens. Esas uniones, cada vez son más sofisticadas y presentan proteínas que favorecen el paso de cationes, como la claudina-4, que favorece el paso del Na favorece el paso de Ca
2+
+
y la claudina 16 que
2+
y Mg .
El voltaje a través de la rama ascendente gruesa es importante para
la
reabsorción
de
varios
cationes, el fluido tubular está cargado positivamente respecto a la sangre por la localización única de las proteínas de transporte en las membranas apical y basolateral. Dos puntos son importantes: a) El transporte aumentado de NaCl
por
la
rama
ascendente gruesa aumenta la
magnitud
del
voltaje
positivo en la luz. b) Este voltaje es una fuerza conductora importante para la reabsorción de varios +
cationes que incluyen Na , +
2+
K , Mg
2+
y Ca , a través de
una vía paracelular. La importancia de esta vía paracelular en la reabsorción de soluto está remarcada por la observación de que las mutaciones que inactivan la proteína Claudina-16 de las uniones estrechas reducen la reabsorción reabsorción de Mg
2+
2+
y Ca
por la rama ascendente gruesa, incluso en
presencia de transporte transepitelial transepitelial positivo en la luz. En resumen, la reabsorción de NaCl a través de la rama ascendente gruesa se produce por vías transcelular y paracelular. El 50% es transcelular y el otro 50% es paracelular. Como la rama ascendente gruesa no reabsorbe agua, la reabsorción del NaCl y de otros solutos reduce la
osmolaridad del líquido tubular a menos de 150 mOsm/kg de H sO, haciendo que esté diluido con respecto al plasma. Por esto, se denomina segmento dilutor. La carga positiva en la luz desempeña el papel principal en conducir la reabsorción pasiva +
paracelular de cationes. Las mutaciones del canal de K de la membrana apical (ROMK), del +
+
-
cotransportador 1 Na - 1 K - 2 Cl de la membrana apical (NKCC2), o del canal basolateral del -
Cl (ClCNKB) causan el síndrome de Bartter. La anomalía en el funcionamiento de la célula o alteración en las proteínas de membrana causa el Síndrome de Barttrer que es una enfermedad autosómica recesiva, que cursa con hiperpotasemia, alcalosis metabólica e hiperaldosterismo.
REABSORCIÓN DE NACL EN EL TÚBULO DISTAL El segmento inicial del túbulo distal +
reabsorbe
Na ,
-
Cl
2+
y
Ca
impermeable al agua. El Na
+
y
es
deja la +
+
célula por la acción de la ATPasa Na -K -
y el Cl , deja la célula por difusión a -
través de los canales de Cl . Por ello, la dilución del líquido tubular comienza en la rama ascendente y continúa en el principio del túbulo distal. +
+
La ATPasa Na -K se encarga de expulsar el sodio hacia el espacio intersticial y este entra por intercambiadores sodiocloruro. La orina se sigue diluyendo.
SECRECIÓN DE K + POR UNA CÉLULA PRINCIPAL EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR El potasio tiene un comportamiento específico dentro del túbulo distal y el túbulo colector. Normalmente, en estos segmentos se secreta potasio que procede del trabajo habitual de la +
+
bomba Na -K y de su electrofisiología, pues intracelularmente siempre hay más potasio que fuera. Cuando sube su gradiente de concentración, tiende a salir por la membrana apical de las células epiteliales de estos segmentos, donde hay canales de potasio que aumentan su permeabilidad. Por otra parte, hay potasio que sale al espacio intersticial por canales en la membrana basolateral. Siempre el sodio tiende a entrar en la célula a partir de canales epiteliales selectivos para el +
Na que son regulados por la aldosterona. Su función es que la bomba sodio-potasio tenga sustratos suficientes para funcionar. Actúa como precursor remoto. La entrada de sodio se aprovecha para excretar potasio. +
+
Las células principales reabsorben NaCl y agua y segregan K . Tanto la reabsorción de Na , +
+ como la secreción de K por las células principales dependen de la actividad de la ATPasa Na +
K de la membrana basolateral.
+
Debido a que mantiene una concentración de Na intracelular baja, esta bomba proporciona un +
gradiente químico favorable para el movimiento del Na desde el fluido celular hacia el interior de la célula, a través de la membrana apical por difusión por los canales epiteliales selectivos +
para este anión. La carga negativa del interior celular también facilita la entrada de Na . El Na
+
abandona la célula a través de la membrana basolateral y penetra en la sangre por acción de +
+
la ATPasa Na -K . +
La reabsorción de Na genera un voltaje luminal negativo al final del túbulo distal y
en
el
conducto
colector,
que
proporciona la fuerza conductora para la -
reabsorción de Cl a través de la vía paracelular. Una cantidad variable de agua se reabsorbe a través de las células principales al final del túbulo distal y conducto colector, en un transporte mediado por la AQP2 de la membrana plasmática apical y por los l os AQP3 y AQP4 A QP4 localizados en la membrana basolateral. +
El K se segrega desde la sangre al fluido tubular por las células principales en dos etapas: +
1. Captación de K a través de la membrana basolateral. Está mediada por la acción de la +
+
ATPasa Na -K . +
+
2. El K abandona la célula por difusión pasiva . Como la concentración de K dentro de la +
célula es alta, el K se difunde según su gradiente de concentración bajo por los canales de la membrana apical de la célula al líquido celular. Aunque el potencial negativo +
tiende a retener K dentro de la célula, el gradiente electroquímico a través de la +
membrana apical favorece la secreción de K desde la célula al líquido tubular.
TRANSPORTE EN CÉLULAS PRINCIPALES E INTERCALADAS DEL TÚBULO DISTAL Y COLECTOR Las células principales tienen un único cilio largo y las células intercaladas carecen
de
cilio
pero
poseen
microvellosidades.
Célula principal : fenómenos anteriores.
Célula intercalada: secreción de hidrogeniones
Transportador de hidrogeniones simple : utiliza ATP para extraer protonesIntercambiador K+-H+: también requiere ATP para su funcionamiento.
o o
+
+
+
La reabsorción de K por las células intercaladas está mediada por una ATPasa H -K localizada en la membrana apical de la célula. Nuestro metabolismo en general produce un exceso de carga ácida y a zona preferente donde el organismo libera las cargas ácidas es en las células intercaladas del túbulo distal. Por otra parte, sabemos que en el organismo hay un flujo de CO 2 disuelto. Cuando el CO 2 se une al H2O se produce bicarbonato, en una reacción catalizada por la anhidrasa carbónica. El -
CO3H ,normalmente se reabsorbe, aunque en ocasiones se puede excretar, por ejemplo en casos de alcalosis metabólica. Todo depende del gradiente de concentración que haya entre el interior de la célula y el exterior.
MECANISMO DE RETROALIMENTACIÓN TÚBULO-GLOMERULAR Un aumento en el flujo del líquido tubular, +
normalmente aumenta la reabsorción de Na y la +
secreción de K . El flujo aumentado hace que se doble el cilio primario de las células principales y active la coleocistina 1 y 2 , que abren el canal conductor 2+
de Ca . Esto permite que penetre más Ca
2+
en la
célula principal y aumente la concentración intracelular del catión. El incremento de la concentración de Ca
2+
+
activa los canales de K en la
membrana plasmática apical, que aumenta la +
secreción de K desde la célula a la luz tubular, donde está la orina. +
Cuando aumenta el flujo hay una mayor concentración de Na en el líquido tubular, por lo que +
+
+
se estimula la entrada de Na en la célula. El Na entra a la célula por canales epiteliales de Na , lo que disminuye el potencial de membrana negativo en el interior de la célula, produciendo +
cierta despolarización, aunque también incrementa la concentración de Na , que será +
+
reabsorbido por la ATPasa Na -K . Esta despolarización aumenta la fuerza conductora +
electroquímica, que fomenta a su vez la secreción de K . Además, el aumento de la captación +
+
+
+
de Na en las células activa la bomba Na -K y de este modo aumenta la captación de K a +
través de la membrana basolateral, y consecutivamente la [K ]. Es un mecanismo flujo-sensitivo. El cilio sensa el flujo y en función de este se reabsorbe sodio y se secreta potasio en mayor o menor medida. Si se silencia el gen que sintetiza la coleocistina 1 y 2, se forman quistes. Esto se denomina
riñón poliquístico , que adquiere importancia cuando los quistes son grandes, ya que pueden anular la función renal, haciendo necesario un trasplante de riñón.
HOMEOSTASIA DEL K + Factores que influyen en la excreción K +
+
Con equilibrio mantenido de la [K ] +
o
[K ] plasmática
o
Aldosterona
o
ADH o vasopresina +
Con desequilibrio de la [K ] TFG (flujo a través de los túbulos de la nefrona)
o o
Equilibrio ácido-base
o
Glucocorticoide
Mantenimiento estable de la concentración de K + (Efectos opuestos de AD H)
Elevada tasa de fujo urinario : Al flujo de orina que pasa por los túbulos de la nefrona se le denomina diuresis cuando sale al exterior. Cuando la diuresis es acuosa, el flujo urinario es alto:
Se estimula la secreción de K + en el túbulo distal: Los cilios se doblan
o
favoreciendo que se excrete potasio.
Disminuyen los niveles de ADH : Una diuresis acuosa indica que hay mucho
o
líquido en el cuerpo, por lo que disminuye la ADH, para disminuir la secreción de potasio.
Baja tasa de flujo urinario : Si no hay orina, disminuye el flujo de líquido por los túbulos distales: o o
Disminuye la secreción de K +: pues los cilios se doblan menos. Aumentan los niveles de ADH: En este caso, se potencia la secreción de ADH +
para que se expulse mayor cantidad de K , puesto que en cualquier circunstancia se debe mantener un balance de la concentración de este catión. Efectos opuestos de la ADH en +
relación con la secreción de K por el túbulo distal y el túbulo colector. La secreción se estimula por un aumento
en
electroquímico
el
gradiente +
del
K
y
un
incremento de la permeabilidad al mismo a través de la membrana apical
de
las
células.
Por
el
contrario, la secreción disminuye cuando desciende la tasa de flujo del líquido intratubular. Debido a estos
efectos
opuestos, +
la
secreción neta de K no resulta afectada por la ADH.
Transporte de K + a través de la nefrona
Si la concentración es normal, buena parte del potasio se reabsorbe pasivamente por el túbulo proximal.
En el túbulo distal se puede verter del 10-50% del potasio excretado.
En la rama ascendente del asa de Henle se puede reabsorber el 20%.
Al final va a aparecer de un 15 a un 80% de todo el potasio que se filtró del plasma. Este mecanismo es muy importante, pues nos permite que en estas condiciones no nos vamos a “intoxicar” por potasio.
La anorexia es una enfermedad por la cual se desvirtúa la imagen propia del sujeto haciendo que este pierda peso drásticamente. En estas condiciones se pierde potasio, con lo que no hay suficiente potasio para generar excitabilidad muscular. El sujeto podría morir por falta de potasio. En estos casos, la nefrona tiende a mantener el balance de las concentraciones de potasio, por lo que en personas anoréxicas solo se excretaría un 1% de potasio en orina.
+
+
La excreción de K depende de la tasa y de la dirección del transporte de K por el túbulo distal y +
el túbulo colector. Los porcentajes se refieren a la cantidad del K filtrado, reabsorbido o +
secretado por cada segmento de la nefrona. A la izquierda, dieta con depleción de K . Se +
+
+
excreta una cantidad de K igual al 1% de la carga filtrada de K . A la derecha, aporte de K con +
+
una dieta normal y una dieta rica en K . Se excreta una cantidad K igual del 15-80% de la carga filtrada.
FLUJO DE POTASIO EN EL ORGANISMO +
+
+
+
-
Una relación K /Na mayor que 1 hace que predominen las reacciones reductoras .
-
Una relación K /Na menor que 1 hace que predomine el ambiente de oxidación. Esto es perjudicial, ya que la oxidación nos está matando. Si predomina un ambiente oxidativo, el colesterol se transforma en las células ,situándose detrás del endotelio vascular, alterando el mismo y a su vez a la circulación, en lo que sería la principal causa de muerte en la actualidad.
+
+
Así introducimos 100 mEq en la dieta de K /día y secretamos entre 90 y 95 mEq K /día. El +
principal almacén de K en el organismo son los músculos esqueléticos. La absorción intestinal +
de K es de 90 mEq/dia y el resto va a las heces (5-10 mEq). Las hormonas que van a intervenir en el control del flujo de potasio son la insulina, la
adrenalina y la aldosterona. El incremento en plasma de insulina, adrenalina o aldosterona +
estimula la entrada de K intracelular, disminuyendo su concentración en el plasma; mientras +
que un descenso de la concentración de estas hormonas aumenta el K en plasma. +
+
La cantidad de K en el organismo depende de los riñones. Cuando el aporte de K y las pérdidas urinarias (además de lo eliminado por el tracto gastrointestinal) son iguales, el individuo tiene +
+
un equilibrio adecuado de K . La excreción renal de potasio se regula por la [K ] en plasma, la aldosterona y la ADH.
El potasio se ingiere a través de la dieta y se absorbe en el intestino. La regulación de este catión depende de la cantidad de potasio en plasma, de la ADH, que cada vez que reabsorbe sodio, excreta potasio. +
El K interviene en numerosas actividades metabólicas, y se altera ante cambios de pH, es +
decir, una variación en la concentración de H disminuye o aumenta la concentración de potasio.
EFECTOS AGUDOS Y CRÓNICOS DE LA ACIDOSIS METABÓLICA +
Una acidosis metabólica aguda produce una disminución de K en la orina puesto que hay una gran concentración de sustancias buffer que amortiguan la respuesta y producen un resultado +
+
diferente. En este caso la actividad de la ATPasa Na -K de la membrana basolateral de las células de los túbulos renales (sobre todo en el distal y conducto colector), disminuye su +
actividad; al igual que disminuye la permeabilidad al K . Eso produce que disminuya la cantidad +
de K secretada por las células principales, con lo que disminuye la concentración de potasio excretada en orina y se da un aumento de potasio en plasma (hiperpotasemia o hipercaliemia).
Por otro lado, en una acidosis metabólica crónica se llega a un aumento de la concentración de potasio al exterior, tratando de contrarrestar la hiperpotasemia. Está derivado de la +
+
actividad del músculo esquelético, donde se incrementa el intercambiador K -H , produciendo +
+
+
un aumento de [K ] en plasma. Esto, activa la aldosterona, que actúa sobre la ATPasa Na -K en +
los túbulos distal y colector e incrementa la permeabilidad al K de la membrana apical. En el túbulo proximal disminuye la reabsorción de NaCl y agua, lo que aumenta la velocidad de flujo del líquido tubular, efecto que también dispara la aldosterona. Todos estos mecanismos +
producen un aumento de gradiente de K en la membrana apical, con lo que aumenta la +
secreción de K y su excreción en la orina. El pulmón es el órgano más potente para ajustar la acidosis, pero el riñón es el órgano más capaz. Uno y otro se equilibran para mantener la homeostasis.
HOMEOSTASIS DE CA2+ Transporte y reabsorción de Ca 2+ en la nefrona El calcio se reabsorbe en el túbulo proximal, aproximadamente en un 70%. En el túbulo 2+
proximal hay receptores de membrana sensibles al Ca , que detectan su concentración. Cuando aumenta la concentración de Ca
2+
se activan esos receptores y, entre otras cosas,
inhiben la síntesis de calcitriol. El calcitriol es un metabolito de la vitamina D, que está relacionada con gran cantidad de genes y participa en numerosas funciones, entre ellas el metabolismo del calcio.
La deficiencia en vitamina D puede estar de tras de numerosas patologías, entre ellas el cáncer. Se sabe que su deficiencia provoca raquitismo, una enfermedad por la cual los huesos del individuo no crecen correctamente ni en espesor ni en diámetro. Con idea de compensar los déficits de vitamina D para compensar el raquitismo se incrementó la concentración de vitamina D en la leche, lo que produjo un exceso de crecimiento de los huesos, por una hipervitaminosis. Los órganos que regulan las concentraciones de vitamina D son el riñón y la piel. En la piel existe un precursor de vitamina D que se activa ante la luz UV, permitiendo la producción de esta vitamina. La vitamina D 3 es un componente derivado del calcitriol. La actividad de la paratohormona, controla la reabsorción de calcio. Cuando la orina llega a la porción gruesa ascendente del asa de Henle se reabsorbe una parte del calcio, dejando solo un 9% para regularse en el túbulo distal o colector. La reabsorción en estos segmentos está regulada por la PTH, la calcitonina y el calcitriol. Finalmente, saldrá menos del 1% al exterior en condiciones normales. Si la concentración de calcio en la sangre es superior a la normal, aumenta la concentración de calcio en la orina, lo cual no tiene especial importante, a no ser que exista en orina componentes como el ácido úrico, que cristalizan en presencia de calcio produciendo cálculos.
Mecanismos celulares celulares de reabsorción de Ca 2+ en la nefrona
2+
El Ca es reabsorbido por las vías celular y paracelular por mecanismos celulares. 2+
La reabsorción de Ca en el túbulo distal se produce exclusivamente por vía transcelular. En las células del túbulo distal, el Ca
2+
entra en las células a través de la membrana apical por los
canales iónicos permeables al calcio. En el interior de las células, el Ca 2+
2+
se une a la calbindina y
el complejo Ca -proteína se difunde a través de la célula para llevar el Ca
2+
a la membrana
basolateral. La vía transcelular se hace a través de canales de calcio de respuesta transitoria, cuya
permeabilidad está controlada por la regulación de los líquidos corporales. La acidosis disminuye la actividad de los receptores, mientras que la alcalosis aumenta su expresión. Dentro de la célula existen proteínas de unión al calcio (calcium binding protein), puesto que el calcio libre puede matar a la célula. El calcio sale al exterior por +
2+
una ATPasa de calcio y por un transportador Na -Ca (NCX1). 2+
El Ca
+
se transporta a través de la membrana basolateral por el intercambiador 3Na -1Ca
2+
y
por la ATPasa de calcio. En el túbulo proximal , la l a reabsorción de Ca
2+
involucra la captación a través de la membrana
con borde en cepillo vía canal iónico permeable al Ca
2+
y sale a través de la membrana
basolateral por una ATPasa de calcio. Una porción considerable de la reabsorción ce Ca
2+
en el
túbulo proximal se produce a través de la vía paracelular. Este componente de la reabsorción 2+
de Ca del túbulo proximal se conduce por arrastre de partículas. 2+
La reabsorción de Ca por vía paracelular en la porción gruesa gruesa del del asa de Henle Henle se lleva a cabo por el gradiente electroquímico transepitelial. Dos proteínas, la Claudina-16 y la Paracelina-1, 2+
que contribuyen en los complejos de unión, regulan la difusión paracelular de Ca .
El trabajo energético de reabsorción se realiza en la membrana basolateral de la célula, donde se justifica el consumo metabólico. Regulación de Ca 2+
La mayor parte del calcio que ingerimos en la dieta (1500 mg) se absorbe
o
se
secreta
en
el
intestino dependiendo del pool de calcio (concentración plasmática). El calcio plasmático va a los huesos o al riñón si no hace falta. Si hay mucho calcio en el sistema parte de él se secreta al intestino para su excreción por las heces o se libera en el riñón. Conforme uno crece, el depósito de calcio y proteínas en el hueso va disminuyendo, lo que genera osteoporosis, es decir un hueso con menor cantidad de tejido denso. Las hormonas encargadas de la reabsorción de calcio en el hueso hacia el componente plasmático son la PTH y el calcitriol (vitamina D). Esos dos también intervienen en la inhibición de la excreción por la orina. En definitiva, se aseguran de mover el calcio hacia el componente plasmático. 2+
La homeostasia del Ca depende de dos factores: a) Cantidad total de Ca
2+
en el organismo : La concentración de Ca
determinada por las cantidades relativas de Ca
2+
2+
corporal total está
que se absorben por el tracto
gastrointestinal y que se excretan por los riñones. b) Distribución de Ca 2+
Ca
2+
entre el hueso y el LEC : Tres hormonas regulan la distribución de
entre el hueso y el LEC (hormona paratiroides [PTH], calcitriol y calcitonina) y, por 2+
tanto, regulan la [Ca ] plasmática. 2+
a. PTH: Procede de las glándulas paratiroides. Un descenso en la [Ca ] aumenta la expresión del gen que codifica la PTH y su liberación por las células 2+
principales. Al contrario, un aumento en la [Ca ] disminuye la liberación de 2+
PTH por estas células. La PTH aumenta la [Ca ]por: i. Estimulación de la resorción ósea 2+
ii. Aumentando la reabsorción de Ca por el riñón iii. Estimulando la producción de calcitriol. b. Calcitriol: metabolito de la vitamina D 3 , producido por el túbulo proximal. La hipocalemia estimula la producción de PTH que también estimula la producción de vitamina D3 por las células del túbulo proximal. El calcitriol 2+
aumenta la [Ca ] principalmente estimulando la absorción de Ca
2+
desde el
tracto gastrointestinal. También facilita la acción de la PTH a nivel del hueso, y aumenta la expresión del transportador de Ca
2+
y la unión a proteínas en los
riñones. c.
Calcitonina: su secreción por las células C del tiroides se estimula en presencia
de
hiperpotasemia.
La
calcitonina
disminuye
la
[Ca 2+ ]
principalmente mediante la estimulación de la formación ósea.
plasmática
Secreción de PTH y calcitonina en función de [ Ca 2+ ] en p la sm a Normalmente el valor de la concentración de calcio en plasma es de 9 mg/dl. Si baja sube la PTH y si aumenta, sube la calcitonina.
HOMEOSTASIS DEL FOSFATO INORGÁNICO Es un ión que suele ir en oposición al calcio.
Componente fundamental de moléculas (ATP, CrP, ADN, ARN, etc).
Intermediario de vías metabólicas
Tampón importante para el equilibrio ácido base
Determinante de la formación y reabsorción ósea.
Ubicación
Hueso: 86%.
LIC: 14%.
LEC: 0,03%.
[Pi] plasmática: 4 mg/dL (10% unido a proteínas).
Reabsorción de Pi por la nefrona El 80% se reabsorbe en el túbulo proximal. Esa reabsorción puede ser inhibida por la presencia de PTH, que se encarga de la reabsorción de Ca
2+
y, a su
vez inhibe la de Pi. En el túbulo distal se reabsorbe un 10%. La regulación de la cantidad de Pi que va a la orina estará regulada por la hormona de crecimiento. En presencia de hormona de crecimiento, se deja de perder fosfato en la orina pues es necesario para crecer. Cuando aumenta el Pi, puede haber un aumento de la excreción final de Pi. Buena parte de la regulación de Pi se realiza en la porción medular interna de los conductos colectores. Es una regulación fina, no en magnitud.
Mecanismo de reabsorción reabsorción de Pi en el túbulo proximal La reabsorción de Pi por el túbulo proximal se produce principalmente, si no exclusivamente, por medio de una ruta transcelular. La captación de Pi a través de la membrana apical se realiza a través de mecanismos de +
intercambio Na -Pi (NPT). Se han identificado tres
cotransportadores:
uno
de
ellos
+
transporta 2Na con cada Pi (NPT1), mientras +
que los otros dos transportan 3Na con cada Pi (NPT2 y NPT3). El Pi sale a través de la membrana basolateral por un intercambiador Pi-anión inorgánico. No se ha establecido el mecanismo de reabsorción del Pi por el túbulo distal. La PTH actúa inhibiendo la reabsorción de Pi, mediante la eliminación de los +
transportadores Na -Pi.
Homeostasiss del P i Homeostasi Actúa de forma parecida a la homeostasis 2+
del Ca . En este caso la PTH, la hormona de crecimiento y el calcitriol actúan en sentido contrario. La PTH y el calcitriol favorecen la reabsorción del Pi desde el hueso en caso de necesidad.
MECANISMOS DE CONCENTRACIÓN Y DILUCIÓN DE ORINA El riñón concentra la orina y luego la diluye para regular los mecanismos de reabsorción de solutos. El riñón puede producir orina hipo-osmolar u orina hiper-osmolar, regulando los volúmenes. El riñón no maneja los solutos en la misma proporción. Necesita solutos para generar gradiente osmótico y movilizar el agua. Los solutos limitan la cantidad de orina total que se puede producir a lo largo del día. -
Orina hipo-osmolar : en los peores casos la orina puede ser del orden de 50 mOsm/L. Un individuo con orina hipo-osmolar debido a que su riñón no es capaz de concentrar la orina, puede llegar a orinar hasta 18L de agua al día. Tiene necesidad de beber mucha agua.
-
Orina hiper-osmolar : puede ser de hasta 900 mOsm/L. el sujeto puede llegar a orinar 0,5L/día.
En la parte descendente del asa de Henle hay células epiteliales permeables al agua. Son permeables al agua por presentar AQP1.
En la parte descendente delgada del asa de
Henle llega orina con una osmolaridad normal con NaCl y urea. El agua sale pues la pared es impermeable a la urea y el NaCl, pero no al agua. La orina, por lo tanto se
concentra. Una vez que se concentra la orina, en la parte
ascendente delgada y gruesa del asa de Henle se va reabsorbiendo NaCl desde la luz de la nefrona al exterior, produciendo un gradiente de concentración entre la corteza y la médula renal. Cuanto más larga el asa de Henle, más capacidad de concentración de orina. Esta zona es impermeable al agua, por lo que la reabsorción de NaCl y no de agua provoca una dilución de la orina . La orina se va disolviendo hasta hacerse isosmótica o hiposmótica, por extracción de soluto (fundamentalmente NaCl) del interior de los túbulos hacia fuera. El NaCl permanecerá en el
líquido intersticial , sobre todo en el de la médula interna . Los vasos rectos reabsorben gran parte del agua, lo que hace que incremente el NaCl en el espacio intersticial sin agua, lo que genera un ambiente hiperosmótico en esa zona. El riñón necesita crear un gradiente osmótico más concentrado en la médula que la corteza. Lo
hace distribuyendo las células impermeables al agua y las proteínas transportadoras de soluto. Solutos principales para generar gradiente entre médula y corteza -
NaCl: de 1200 mOsm que hay en el exterior del conducto colector a nivel de la médula, 600 mOsm corresponden al NaCl.
-
Urea: puede salir en el conducto colector. Se mueve por gradiente osmótico. El conducto colector es permeable al agua y la urea. Se considera como un
osmol inefectivo , porque se cuela por la membrana de un lado a otro excepto en zona impermeables a ella. De los 1200 mOsm que se acumulan en el espacio intersticial, casi la mitad se debe a la urea. Cuando se equilibran las concentraciones, la urea vuelve al líquido tubular, por lo que termina habiendo la misma concentración dentro y fuera. Eso hace que la orina sea más osmolar que el plasma, puesto que lleva incorporada urea.
El gradiente se establece puesto que la rama ascendente del asa de Henle es impermeable al agua y a la urea y no al NaCl; mientras que el conducto colector es permeable al agua, la urea y no al NaCl. -
Si el flujo de sangre en los vasos rectos es muy grande, la osmolaridad de la médula aumenta, pues se lleva mucho volumen de agua del espacio intersticial.
-
Si el flujo sanguíneo disminuye, aumenta la cantidad de agua proporcionalmente a los solutos y se disminuye el gradiente de concentración.
Esta propiedad justifica la regulación del flujo sanguíneo renal en los capilares glomerulares, puesto que variaciones de flujo pueden desequilibrar la situación osmolar.
CAMBIOS DE OSMOLARIDAD
El flujo de orina en el túbulo proximal es de 120-125 mL/min (TFG) y la osmolaridad en esa zona es de unos 300 mOsm/L. Como en el asa descendente se reabsorbe agua, el flujo disminuye hasta los 45 ml/min y la osmolaridad aumenta por encima de los 1200 mOsm.
ACLARAMIENTO O DEPURACIÓN OSMOLAR OSMO LAR (NO ENTRA) Permite calcular la cantidad de agua que se vierte al exterior si conocemos la cantidad de soluto. Es interesante, pues permite calcular si el individuo está perdiendo más agua o más soluto del que le corresponde. -
Diuresis acuosa
-
Diuresis osmolar
DEPURACIÓN DE AGUA LIBRE = VOLUMEN DE ORINA X CO SM Cuando la depuración es negativa, se está reteniendo agua.
EFECTO DE LA ALDOSTERONA SOBRE LAS CÉLULAS PRINCIPALES DEL CONDUCTO COLECTOR La aldosterona interviene fundamentalmente en el proceso de reabsorción de sodio en los túbulos distal y colector. Principalmente va a actuar sobre los canales epiteliales para el sodio en la parte apical de las células finales del túbulo distal y conducto colector.
Función 1. Incrementa el número de canales epiteliales para el sodio. 2. Aumenta la activación de la proteína proteasa, que activa los canales de sodio. 3. Actúa sobre la SGK (serincinasa dependiente de glucocorticoides). +
+
4. Favorece la salida de K a través de canales de K voltaje dependiente. +
+
5. Incrementa la expresión de ATPasa Na -K en la membrana basolateral de las células epiteliales. El voltaje en la luz del tubo se hace ligeramente negativo, lo que empuja al cloruro a pasar a través de las uniones occludens para que sea reabsorbido.
REGULACIÓN DE LA EXCRECIÓN DE AGUA Y Na + POR LOS RIÑONES Sistema renina-angiotensina-aldosterona La renina exclusivamente no tiene una función fisiológica; sólo funciona como una enzima proteolítica. Su sustrato es una proteína circulante, el angiotensinógeno, que es producido por el hígado. Este, a través de la renina, se convierte en un péptido de 10 aminoácidos, la
angiotensina-I.
Esta tampoco tiene una función
fisiológica conocida. La angiotensina-I se convierte en un péptido de ocho aminoácidos, la angiotensinaII, por medio de una enzima conversora (ECA) que se encuentra en la superficie de las células endoteliales vasculares. La angiotensina II tiene varias funciones: 1. Estimulación de la secreción de aldosterona por la corteza adrenal. 2. Vasoconstricción arteriolar (aumenta la presión sanguínea). 3. Estimulación de la secreción de ADH y de la sed 4. Aumento de la reabsorción de NaCl NaCl por el túbulo proximal, la parte gruesa del asa descendente de Henle, el túbulo distal y colector.
AD H: H or mo na a nt id i ur ét ic a o va so pr e si na
La ADH se produce en los núcleos supraóptico y paraventricular en el hipotálamo, cuyos axones se proyectan sobre la neurohipófisis donde se libera. Las partes que constituyen la ADH están sujetas a proteínas que ….
Diabetes insípida: se da ante un fallo de la secreción de ADH. Síndrome nefrótico insípido …..
Osmorreceptores: detectan cambioes del 1% en la osmolaridad y se activan las células del núcleo supraóptico y paraventricular del hipotálamo.
SENSORES DE NA+ Mandan información al SNC para que corrija los niveles de osmolaridad osmolaridad y de agua.
HOMEOSTASIS DE VOLUMEN Y OSMOLARIDAD DEL PLASMA Se detecta una disminución del volumen plasmático o un aumento de la osmolaridad. Se activan los receptores de volumen y los osmorreceptores, que activan al hipotálamo para que segregue ADH a la neurohipófisis. La ADH pasa al sistema circulatorio y se encarga de aumentar el volumen de plasma pues es antidiurética. Además pone en marcha una situación de sed o búsqueda de agua. Ante una situación de sed, podríamos llegar a beber
tanta
desequilibrio.
agua Por
que ello
se
provocaría
un
hay
sensores
que
detectan la cantidad de agua que entra. Normalmente, bebemos menos agua de la necesaria, pero eso no supone un problema, pues posteriormente se repite la sensación de sed. Si disminuye la osmolaridad del plasma, aparentemente se orina más; pero una hiperhidratación puede causar graves problemas, pues la disminución de Na
+
en sangre
provoca nauseas y vómitos.
El riñón solamente tiene inervación simpática.
SECRECIÓN DE ADH Ante una disminución de la presión o el volumen plasmático (la ausencia de cambios, es decir, el volumen normal está representado por 0 en la gráfica), la ADH aumenta. En condiciones normales, un pequeño ascenso de la osmolaridad hace que suba muchísimo la concentración de ADH en plasma.
El sistema responde más intensamente a los cambios de osmolaridad, que a los cambios de volumen en plasma.
SEÑALES IMPLICADAS EN EL CONTROL DE EXCRECIÓN RENAL DE AGUA Y NaCl
REGULACIÓN DE LA REABSORCIÓN DE NACL Y AGUA
Péptido atrial natriurético (PNA), péptido cerebral natriurético (PNB)
EVENTOS QUE SUCEDEN CON UN AUMENTO DE VOLUMEN EXTRACELULAR
EVENTOS QUE SUCEDEN CON UNA DISMINUCIÓN DEL VOLUMEN EXTRACELULAR
INMERSIÓN Cuando hay una inmersión hay un aumento de la concentración de PNA en plasma. Además baja la concentración de renina y la de aldosterona. Esto ocurre porque el incremento de presión producida por la inmersión, hace una reducción relativa de los vasos con más complianza, que son las venas. Una ligera compresión del territorio venoso hace que la sangre afluya hacia el corazón; llena la aurícula y el territorio pulmonar, lo que supone el estímulo para que se produzca PNA, que a su vez disminuye la concentración de renina y la de aldosterona, por lo que cuando uno está en inmersión un rato le entran ganas de orinar.
HEMATOCRITO La concentración de EPO (eje y) tiene que ver con el hematocrito. Cuando el hematocrito es normal hay una disminución de la EPO, pero
ante
enfermedades
renales
tremendamente los niveles de EPO.
o
anemia,
suben
EFECTOS DE ALGUNOS DIURÉTICOS SOBRE LA FUNCIÓN RENAL
Diuréticos osmóticos: son moléculas que entran en la sangre y no se reabsorben. Aumentan la orina por aumento de la osmolaridad de esta. Un ejemplo es el manitol o la glucosa en elevadas concentraciones (a bajas concentraciones se reabsorbe). Lo mismo ocurre con los cuerpos cetónicos.
Diuréticos mercuriales: amiloride (inhibe la bomba Na-K).
Alcohol, cafeína: inhiben la ADH, con lo que producen más orina.
Inhibidores de la ECA en el tratamiento de la hipertensión arterial ECA: enzima conversora de angiotensina. Normalmente cuando se secreta ECA se produce una inhibición de la bradicinina, un potente vasodilatador.
