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Medicine Guide Medicine Guide REABSORCIÓN Y SECRECIÓN RENAL (MECANISMO DE LOS DIURÉTICOS) Medicine Guide Medicine Guide FUNCIONES TUBULARES (REABSORCION Y SECRECION) • Reabsorción en el Túbulo Proximal • Secreción de Sustancias en el Túbulo Proximal • Reabsorción en Asa de Henle • Reabsorción en Túbulo Distal • Secreción en Túbulo Distal y Colector • Reabsorción en Conducto Colector MANEJO RENAL DE AGUA • Reabsorción de Agua • Mecanismo por Contracorriente • Acción de la Hormona Antidiurética • Acción de los Vasos Rectos • Clearance de Agua Libre • Alteraciones en el manejo Renal de Agua MANEJO RENAL DE SODIO • Conservación de Sodio en el Organismo • Mecanismos Intrínsecos • Mecanismos Extrínsecos MANEJO RENAL DE POTASIO • Reabsorción de Potasio • Secreción de Potasio • Factores que Afectan el Equilibrio de Potasio MECANISMO DE LOS DIURETICOS • Clasificación • Diuréticos del Asa • Diuréticos Tiazídicos • Diuréticos Ahorradores de Potasio • Diuréticos Inhibidores de la Anhidrasa Carbónica • Diuréticos Osmóticos Medicine Guide Medicine Guide FUNCIONES TUBULARES (REABSORCION Y SECRECION) Los túbulos renales poseen la importantísima función de proporcionar la reabsorción y secreción de las diferentes sustancias en nuestro plasma. Existen mecanismos tubulares que van a modificar la composición de este filtrado glomerular, transformándolo en orina. Estas sustancias son transportadas en los distintos segmentos tubulares, como ya explicado anteriormente, mediante sistemas de transporte y fuentes de energía. La composición inicial del ultrafiltrado sufre una serie de variaciones, por efecto del transporte tubular. Estas variaciones permiten ajustar de forma precisa los solutos y el agua que debe abandonar el organismo y los que deben ser recuperados impidiendo su salida. Como consecuencia de los procesos de reabsorción y secreción, el líquido en su recorrido por los túbulos renales sufre las siguientes modificaciones: DISMINUCIÓN DEL VOLUMEN: • Volumen de plasma filtrado (adulto 70 Kg): 180L/día • Volumen de orina: 1-2 L/día • Significa que aproximadamente 178L será reabsorvido CAMBIO DE PH: • pH del plasma = 7.4 • pH de la orina = de 8 a 4; las mucosas del aparato urinario pueden soportar estos cambios de pH • Los hidrogeniones que son secretados están unidos a otros elementos, como en el caso del NH3 (amoniaco) o fosfatos y sulfatos; esta unión impide que los hidrogeniones disminuyan aún más el pH en esta zona. CAMBIO DE COMPOSICIÓN: En el plasma tenemos aproximadamente 150mEq/L de sodio, pero podemos eliminar de 10 hacia 1200mEq/L; este rango amplio de variaciones dependerá de la cantidad de sal que ingerimos. La reabsorción es un proceso de dos etapas que comienza con la extracción activa o pasiva de sustancias desde el fluido tubular hacia el intersticio renal (el tejido conectivo que rodea las nefronas), y luego el transporte de estas sustancias desde el intersticio hacia el torrente sanguíneo. Estos procesos de transporte son conducidos por las Fuerzas de Starling, por difusión, y por Transporte Activo Las transformaciones del filtrado dependen de las características histológicas y funcionales de los segmentos tubulares, que serían: ➢ Presencia de bombas que permiten la generación de gradientes químicos y eléctricos necesarios para la actividad de transporte. ➢ Presencia de proteínas transportadoras tanto en la membrana basal como en la luminal, actuando como canales que permiten el pasaje de determinados elementos. ➢ Uniones intercelulares, cuyas características determinan o no el transporte por la vía paracelular. ➢ Receptores de hormonas reguladoras del transporte. http://es.wikipedia.org/wiki/Transporte_activo http://es.wikipedia.org/wiki/Transporte_pasivo http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Intersticio_renal&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Intersticio_renal&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Starling http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Starling http://es.wikipedia.org/wiki/Difusi%C3%B3n_(f%C3%ADsica) http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Transporte_Activo&action=edit&redlink=1 Medicine Guide Medicine Guide REABSORCION EN TUBULO PROXIMAL Las células epiteliales que forman este túbulo tienen en su membrana luminal (la que mira hacia el centro del túbulo) un desarrollado ribete en cepillo, que indica el intenso proceso de absorción que tiene lugar a este nivel. Es la zona por excelencia de reabsorción de más del 70% de sustancias (agua, sodio, potasio, cloruro, glucosa y aminoácidos) que han sido filtradas del plasma; también ocurren fenómenos de excreción y secreción de algunas sustancias como compuestos ácidos (tanto endógenos como exógenos) que vienen desde los capilares. En el túbulo proximal existen dos vías de transporte: VIA TRANSCELULAR: A través de proteínas transportadoras, que actúan como canales o cotransportadores. Elementos pueden pasar a través de la membrana: el agua, sodio, potasio, cloruro, glucosa, aminoácidos atraviesan la membrana luminal y salen de la célula a través de la membrana basolateral. • Estas proteínas son abundantes tanto en la membrana luminal como en la basolateral. VIA PARACELULAR: Aquí suceden básicamente mecanismos de arrastre; Las uniones intercelulares presentes en el túbulo proximal tiene una baja resistencia al agua y a los solutos, de manera que la atraviesan fácilmente. • Por ejemplo, cuando ingresa más sodio en el intersticio, mediante osmolaridad el agua pasara de la luz tubular hacia el intersticio, y terminara arrastrando más elementos consigo como el potasio y el cloro. Todo el transporte en el túbulo proximal depende directa o indirectamente del transporte activo de sodio mediante la bomba Na/K/ATPasa. Como consecuencia de los procesos de reabsorción en el túbulo proximal, el líquido que emerge de este segmento carece en condiciones normales de glucosa, aminoácidos y otras sustancias de importancia para el organismo. En el túbulo proximal se recuperan de forma prácticamente total las moléculas que tienen utilidad para el organismo, especialmente glucosa, aminoácidos y vitaminas, por un mecanismo de transporte activo secundario, de cotransporte con el sodio. La glucosa plasmática es filtrada y recuperada por completo. REABSORCION DE SODIO: Este metabolito siempre será reabsorbido con algún otro elemento (sodio + glucosa, sodio + aa). La energía necesaria para la reabsorción de sodio se deriva de la actividad de la bomba Na+/K+/ATPasa, localizada en la membrana basolateral de la célula tubular. Esta bomba hará con que el sodio intracelular salga hacia el intersticio (hacia el capilar), e ingrese potasio hacia el citoplasma; esto ocurre gracias a la hidrolisis del ATP. Esta disminución de Na+2 intracelular generaría un déficit, haciendo con que el sodio en la luz tubular ingrese otra vez a través de una fuerza generada por la diferencia de concentraciones; este sodio puede ingresar por cotransportadores en la membrana luminal (pasa junto a otro elemento): ▪ Glucosa - sodio ▪ Aminoácidos – sódio ▪ Fosfato - sodio ▪ Lactato – sodio ▪ Hidrogeniones – sodio (contratransportador) Medicine GuideMedicine Guide REABSORCION DE GLUCOSA: Membrana basolateral: hacia el intersticio y capilar Membrana luminal: hacia la luz del túbulo renal La glucosa que se encuentra en el plasma como una concentración de 100mg/dL, será filtrada y reabsorbida totalmente (sustancia tipo B); en condiciones normales no se excreta glucosa en la orina. Si el paciente esta con hipoglucemia, no habrá glucosa suficiente para ingresar como un cotransportador del sodio, disminuyendo así la reabsorción de Na+; por eso estos pacientes normalmente presentan más sodio en la orina. Ocurre al revés si el paciente presenta hiperglucemia. El sodio y la glucosa que han sido filtrados ingresan a la célula mediante un cotransportador activo secundario común ubicado en la membrana luminal (del lumen hacia la célula), el SGLT2. El gradiente de concentración de sodio creado por la bomba Na+K+ATPasa provee la energía para el transporte activo secundario de glucosa. • Este sodio que ingresa debe ser reabsorbido a la sangre capilar por la bomba Na/K; • En cambio la glucosa saldrá del IC al intersticio por el transportador GLUT2, mediante difusión facilitada pasiva, a favor de su gradiente de concentración (transporta de la célula a la circulación). TRANSPORTE MAXIMO: El transporte máximo (Tm) de glucosa es aproximadamente 375 y 300 mg/min por cada 1,73m2 de superficie corporal, en hombres y mujeres respectivamente. La reabsorción de glucosa está sujeta a un máximo de transporte tubular y la cantidad reabsorbida por unidad de tiempo constituye el transporte de glucosa (Tg), expresado en mg/min, hasta que se alcanza el máximo de transporte tubular (Tm), a partir del cual el transporte se hace constante y concentraciones superiores conllevan la eliminación del exceso por la orina. Esto equivale al límite de la intensidad con la que se puede transportar una sustancia, o en otras palabras, es cuando las nefronas se tornaran saturadas por la glucosa. La glucosa en condiciones normales llega al glomérulo por el plasma con una concentración de 100mg/dL, que es la cantidad que será filtrado. Significa que en cada 100ml de plasma habrá 100mg de glucosa (relación 1:1). ➢ Sabemos, entonces, que el riñón filtra normalmente 125ml/min (TFG), lo que significaría que en 1min filtraría 125mg de glucosa. Pero cuando la glucosa se incrementa hacia 375mg/min y mantenemos la TFG en 125ml/min llegaríamos a un tope máximo de reabsorción de glucosa, ocasionando a que empiece a ser excretada por la orina debido a la saturación de algunos transportadores. El valor de Tmg es de 320 mg/min e indica el máximo de glucosa que puede transportar el sistema. Sin embargo, debido a que unas nefronas difieren de otras en su capacidad de saturación, el umbral de glucosa se sitúa en un carga tubular de 220 mg/min, equivalente a una concentración plasmática de 180mg/dL, (Umbral renal) a partir de la cual comienzan a aparecer cantidades significativas de glucosa en orina. Medicine Guide Medicine Guide REABSORCION DE AGUA: El túbulo proximal reabsorbe el 65-70% de todo el agua filtrada. La reabsorción de sodio es el principal motor para la reabsorción de agua y solutos. Luego del transporte activo del sodio y demás sustancias cotransportadas hacia el intersticio habrá una acumulación de solutos en el líquido intersticial + aumento de la osmolaridad, y a la vez un déficit osmótico en la luz tubular. Esta diferencia de gradientes hará con que el agua tome la misma dirección de los solutos hacia el intersticio; el agua puede ir de manera transcelular (60%) o paracelular 40%). A medida que el agua abandona la luz tubular siguiendo el gradiente osmótico, en el túbulo proximal habrá como una deshidratación y se concentraran otras sustancias presentes en el líquido tubular (acumulación de solutos), principalmente las que no están acopladas al transporte activo de sodio (urea, cloruro, etc). La mayor concentración de solutos en la luz tubular que en el intersticio creara gradientes para estas sustancias, haciendo con que vayan desde la luz hacia el espacio intersticial por difusión simple o facilitada. Este tipo de transporte es más evidente en la porción terminal del túbulo proximal. • Desde el intersticio, las sustancias se difundirán hacia los capilares, siendo así reabsorbidos. • La concentración tubular de aquellas sustancias que son filtradas pero no son reabsorbidas aumentará proporcionalmente con la reabsorción de agua. El agua es arrastrada osmóticamente por la reabsorción de solutos principalmente a través de la vía paracelular. Este flujo de agua sirve para mantener el líquido tubular con la misma osmolaridad. SECRECION DE SUSTANCIAS TUBULO PROXIMAL Existen sustancias, algunas drogas como la penicilina, que no serán secretadas sino filtradas hacia la luz tubular desde los capilares. Incluso algunas sustancias endógenas como sales biliares harán el mismo camino. La secreción es muy importante en el caso de aquellas sustancias orgánicas que circulan unidas a las proteínas plasmáticas, lo cual limita su filtración, de manera que su excreción va a depender fundamentalmente del proceso de secreción. En el túbulo proximal se secretan hidrogeniones, aniones y cationes orgánicos que provienen del metabolismo de sustancias endógenas o exógenas (fármacos); el transporte de estas sustancias puede ocurrir mediante transporte activo: • Las proteínas que harán este intercambio serán transportadores no selectivos (poseen baja especificidad); esto quiere decir que por ejemplo todas las drogas pueden utilizar un mismo transportador. Esto favorece la excreción de muchas sustancias a los túbulos. Este sistema también posee una capacidad limitada, con una velocidad máxima de transporte. Medicine Guide Medicine Guide Además del transporte activo, las formas no ionizadas de los aniones y cationes orgánicos pueden ser secretadas o reabsorbidas por difusión pasiva, siguiendo el gradiente de concentración, ya que en estas formas pueden difundir con mayor facilidad a través de las membranas. Esto se da por las modificaciones del pH de la orina: el ácido libera hidrogeniones cuando el medio se vuelve más alcalino (pH mayor a 7), se ioniza haciendo con que tenga que ser excretado. • la reabsorción pasiva depende de la liposolubilidad del fármaco o acido y, por lo tanto, del pH de la orina que condiciona el grado de ionización. • Por eso los ácidos son eliminados más fácilmente cuando el pH urinario esta alcalino. En las personas que tienen tendencia a formar cristales de ácido úrico, cistina u oxalato cálcico es recomendable mantener la orina alcalina con un pH por encima de 6.5 mediante la administración de medicamentos (cloruro de amonio, metionina, ácido mandélico). Por ejemplo si se desea aumentar la excreción de un ácido débil (como barbitúricos o salicilatos) que se encuentra en los tubulos, se alcaliniza la orina para favorecer la forma ionizada de la droga, así esta permanece en la luz tubular (no es reabsorbida) y es excretada más rápidamente. La acidificación de la orina favorece la eliminación de bases débiles (como anferaminas o quinidina). ➢ Los ácidos en su fase no ionizadas pasaran de la sangre al intersticio y luego al liquido tubular a seren excretados, como también pueden volver a pasar del túbulo hacia el capilar. ➢ Al revés, los ácidos ionizados no pueden atravesar a la barrera epitelial y así no pueden ser excretadas. La mayoría de ácidos no seránexcretados si están en su forma ionizada, y si quiero impedir su reabsorción tengo que mantenerlo en esta forma mientras este en el túbulo, para que se elimine. Los vegetarianos poseen la orina más alcanina que los que consumen carnes, por lo que consumen muchas frutas cítricas o vegetales. En la luz tubular la presencia de una alta concentración de bicarbonato favorece la disociación del ácido no ionizado, pues hará con que la orina sea más alcalina. La forma ionizada no puede regresar a la célula, permanece en el túbulo y por esto aumenta su excreción. A través de la secreción, los riñones contribuyen con la excreción de diversas sustancias incluyendo las que han sido transformadas previamente en el hígado como compuestos conjugados del ácido glucurónico o compuestos sulfatados. Mediante la secreción de hidrogeniones, aniones y cationes, los riñones contribuyen al mantenimiento del pH plasmático. Un pH de valor 7 se dice que es neutro. Si el pH se encuentra por encima de 7 se dice que la orina es alcalina mientras que si el pH de la orina se sitúa por debajo de 7 se dice que la orina es ácida. Una persona sana suele tener una orina ácida (pH entre 5.0 y 6.0) si se recoge la muestra de la primera orina de la mañana. Si la muestra de orina se realiza tras una comida suelen presentarse valores un poco más elevados. ▪ pH entre 6.5 y 7.5: Orina neutra o balanceada ▪ pH entre 6 y 6.5: Orina ácida ▪ pH<5: Orina muy ácida ▪ pH>7.5 Orina alcalina Medicine Guide Medicine Guide REABSORCION EN LA ASA DE HENLE Los diferentes segmentos del asa de Henle tienen funciones de transporte específicas. Es la porción de la nefrona que le continúa al túbulo contorneado proximal y termina en el túbulo contorneado distal; se localiza mayormente en la médula renal. DESCENDENTE DELGADA: Se caracteriza por su alta permeabilidad al agua y la nula reabsorción de ClNa e impermeabilidad a la urea. En esta zona no habrá bombas para el pase de sustancias, sino que el mismo intersticio creará una gradiente de osmolaridad (de 300 hacia 1200), lo que permitirá el pase de agua principalmente en la asa descendente delgada; en esta parte el soluto no es permeable. Posee membranas epiteliales finas. El agua se mueve por ósmosis gracias a un gradiente osmótico, en otras palabras, se mueve desde un espacio con menor concentración de solutos (solución hipotónica) a un espacio con mayor concentración de solutos (solución hipertónica) para tratar de disolverlo. Algo muy importante que se debe conocer, es que el agua que sale desde la porción descendente del Asa de Henle hacia el espacio medular es reabsorbida inmediatamente por los capilares peritubulares, lo que provoca que la osmolalidad aumente tanto en el líquido tubular como en el líquido intersticial medular. • Ya en la asa ascendente delgada empieza la reabsorción de solutos, pero impermeable al agua. ASCENDENTE GRUESA: En la porción ascendente gruesa la membrana epitelial es gruesa, y sus células poseen bastante mitocondrias debido a la gran actividad metabólica que realizan. El sodio pasa de la luz tubular a la célula constantemente mediante un cotransnsporte con potasio y cloruro (cotransportador Na+/K+/2Cl-). La energía usada proviene del gradiente de sodio entre la luz tubular y el interior celular. Desde la célula al intersticio el sodio es sacado por transporte activo a través de la bomba Na+/K+/ATPasa, ubicada en la membrana basolateral, aumentando la osmolaridad del espacio circundante. El potasio y el cloruro difunden por canales específicos hacia el intersticio, aunque parte del potasio puede regresar a la luz (lo que es importante para mantener el funcionamiento de esta bomba). • Este transportador es bloqueado por prostaglandinas y diuréticos de asa, como la furosemida, causando una orina más voluminosa y diluida al aumentar la cantidad de sodio excretado en la orina, el cual arrastra el agua consigo. • Esta superbomba hará con que la mayoría de los solutos vayan al espacio intersticial generando un aumento de osmolaridad en este lugar. En el asa de Henle, se reabsorbe aproximadamente el 25 % del sodio y cloruro, y el 15 % del agua filtrada. Como se reabsorbe más cloruro de sodio que agua el líquido que abandona el asa de Henle es hiposmótico en relación con el plasma. https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjnmKLSkIXrAhWmTN8KHfZlBfIQFjAMegQIAxAB&url=http%3A%2F%2Fwww.pathwaymedicine.org%2Fcorticopapillary-osmotic-gradient&usg=AOvVaw0pKEzH0jY2sPM14dHV29ic https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjnmKLSkIXrAhWmTN8KHfZlBfIQFjAMegQIAxAB&url=http%3A%2F%2Fwww.pathwaymedicine.org%2Fcorticopapillary-osmotic-gradient&usg=AOvVaw0pKEzH0jY2sPM14dHV29ic https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjPx57xkIXrAhUkU98KHQawCIMQFjALegQIBBAB&url=https%3A%2F%2Fwww.sciencedirect.com%2Ftopics%2Fveterinary-science-and-veterinary-medicine%2Fmedullary-interstitium&usg=AOvVaw39c-V_mr_iNiEaZ1O0M456 Medicine Guide Medicine Guide REABSORCION EN EL TUBULO DISTAL El túbulo distal es la continuación de la rama gruesa ascendente y sigue un trayecto tortuoso a través de la corteza, hasta desembocar en el túbulo colector. Se distinguen dos partes: la porción de dilución y la porción final o de conexión. La primera tiene las mismas características que la rama gruesa del asa de Henle, mientras que en la porción final se producen importantes modificaciones: aparecen dos tipos celulares en su epitelio, uno de mayor tamaño que interviene en la reabsorción de Na y agua, y otro de menor tamaño, denominado células oscuras o intercaladas, que se encargan de secretar activamente hidrogeniones. El transporte en estos últimos segmentos se analiza de la siguiente manera: ❖ Transporte en el túbulo contorneado distal; aquí más que todo ocurre reabsorción de solutos. A este nivel llega un flujo de filtrado de 25ml/min. ❖ Transporte en el segmento conector del túbulo distal ❖ Transporte en tubo colector. Dado que en éstos últimos se realiza el control hormonal de la reabsorción de sodio, potasio y agua mediante la aldosterona y ADH, se consideran los mecanismos de transporte por separado para facilitar la comprensión. PORCION INICIAL DEL TUBULO DISTAL: La primera porción del túbulo contorneado distal es muy similar histológicamente a la porción gruesa ascendente del Asa de Henle. Es muy poco permeable al agua, por lo que se conoce como porción diluyente, ya que permite la reabsorción de algunos solutos, pero el agua casi no atraviesa sus células. Aquí se continua la reabsorción de sodio sin acompañamiento de agua. En la membrana apical, el sodio entra mediante un cotransporte con cloruro, y en la membrana basal sale a través de la bomba Na+/K+/ATPasa al intersticio. El cloruro lo hace por canales específicos. Como resultado de estos procesos, en este segmento el líquido se torna aún más hiposmótico. El cotransportador sodio-cloruro puede ser bloqueado por diuréticos tiazídicos. Cerca del 10 % del calcio filtrado se reabsorbe en el túbulo contorneado distal. Su paso a través de la membrana basolateral lo hace mediante un canal de calcio denominado TRPV5 (transient receptor potential) y la salida de la célula por la membrana apical la realiza mediante un cotransportador Na+/Ca2+. Alrededor del 5-10% del magnesio filtrado se reabsorbe en el túbulo contorneado distal, y lo hace a través de un canal o transportador específico para esta sustancia, denominado TRPM6 (transient receptor potentialmelastatin 6), situado en la membrana apical de la célula. En la membrana basolateral existen intercambiadores Mg2+/Na+ que facilitan la salida del magnesio al intersticio. https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjwsbuQ7YTrAhVsTd8KHZPWAYAQFjAKegQIDRAB&url=https%3A%2F%2Fwww.britannica.com%2Fscience%2Ftransient-receptor-potential-channel&usg=AOvVaw1zrZoQtbu1VzGfknk8N_35 https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjwsbuQ7YTrAhVsTd8KHZPWAYAQFjAKegQIDRAB&url=https%3A%2F%2Fwww.britannica.com%2Fscience%2Ftransient-receptor-potential-channel&usg=AOvVaw1zrZoQtbu1VzGfknk8N_35 Medicine Guide Medicine Guide SECRECION EN TUBULO DISTAL Y COLECTOR En el túbulo contorneado distal el potasio es predominantemente secretado. La bomba Na+/K+ ATPasa introduce potasio al interior de la célula desde el intersticio. El potasio sale a la luz tubular a través de los canales ROMK (renal outer medulla potassium channel) y de cotransportadores K+/Cl–. En el segmento distal terminal e inicio del colector, se encuentran dos tipos de células: las principales y las intercaladas. CELULAS INTERCALADAS: Las células intercaladas secretan iones de hidrógeno y reabsorben potasio y bicarbonato. En la membrana apical de estas células existe una bomba de protones H+/K+ ATPasa que secreta hidrogeniones a la luz tubular y reabsorbe potasio. El hidrógeno se forma por la acción de la anhidrasa carbónica, que forma ácido carbónico a partir de agua y dióxido de carbono, el cual se disocia en hidrogeniones y bicarbonato. Si el paciente esta acidotico se incrementa esta secreción de protones hidrogeniones y la reabsorción de bicarbonato, para que haya una regularización. CELULAS PRINCIPALES: Las células principales reabsorben sodio y secretan potasio. Su actividad está regulada por la aldosterona. En la membrana basolateral se encuentra la bomba Na+/K+ ATPasa, gracias a la cual existe una alta concentración de potasio intracelular lo que facilita su difusión a la luz tubular. REABSORCION EN CONDUCTO COLECTOR: También actuaran los dos tipos celulares ya mencionados: El mecanismo de reabsorción de sodio es por transporte activo, la bomba Na+-K+/ATPasa genera un gradiente químico que favorece el ingreso de sodio, el cual sale de la célula hacia el intersticio por la actividad de la bomba. La reabsorción activa de sodio genera una diferencia de potencial transepitelial, debido a que las uniones intercelulares en el nefrón distal tienen una resistencia eléctrica tan alta que impide que la reabsorción de sodio vaya acompañada de iones negativos por la vía paracelular, en consecuencia cuando el sodio abandona la luz ésta queda cargada negativamente respecto al espacio intersticial. El potasio puede ser reabsorbido o secretado, pero sólo la secreción está bajo control hormonal. https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiVhs7z7ITrAhXRmeAKHVb3CYMQFjADegQIBhAB&url=https%3A%2F%2Fwww.ahajournals.org%2Fdoi%2F10.1161%2FHYPERTENSIONAHA.116.08358&usg=AOvVaw1G3HlsHEu0-KkKgX59AqZG https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiVhs7z7ITrAhXRmeAKHVb3CYMQFjADegQIBhAB&url=https%3A%2F%2Fwww.ahajournals.org%2Fdoi%2F10.1161%2FHYPERTENSIONAHA.116.08358&usg=AOvVaw1G3HlsHEu0-KkKgX59AqZG https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi90PvI7YTrAhWIMd8KHYHJAXIQFjASegQIAxAB&url=https%3A%2F%2Fwww.britannica.com%2Fscience%2Fcarbonic-acid&usg=AOvVaw2FrPFKTB1hSusKE9ocUc8A https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi90PvI7YTrAhWIMd8KHYHJAXIQFjASegQIAxAB&url=https%3A%2F%2Fwww.britannica.com%2Fscience%2Fcarbonic-acid&usg=AOvVaw2FrPFKTB1hSusKE9ocUc8A Medicine Guide Medicine Guide REABSORCION DE AGUA: La reabsorción de agua se produce en el tubo colector y requiere la acción de la hormona antidiurética: La permeabilidad al agua del conducto colector medular está regulada por la hormona antidiurética (ADH). Que se une al receptor V2 presente en la membrana basolateral de las células principales del tubulo colector. El agua es reabsorbida por las células tubulares a través de las acuaporinas, proteínas de membrana especializadas en el transporte de agua, cuya expresión depende de la presencia o no de la ADH. Cuando se secreta la ADH en respuesta a un estímulo como la deshidratación, las acuaporinas, que se encuentran almacenadas en vesículas citoplasmáticas, se mueven hacia la membrana celular donde se colocan por endocitosis, aumentando así la reabsorción de agua. La disminución en los niveles de vasopresina induce una disminución del número de canales de agua en la membrana plasmática apical asociado a la reaparición de la aquaporina-2 en las vesículas citoplasmáticas. REABSORCION DE UREA: Las células del conducto colector en la parte de la medula interna poseen transportadores de urea (UT-A1 y UT-A3), esenciales para la reabsorción de la urea en esta porción de la nefrona. La urea que es reabsorbida llega al plasma de la porción descendente de la vasa recta, a través de un transportador (UT-B1), situado en las células epiteliales; esta urea vuelve a salir al intersticio medular por las fenestras presente en las células de la vasa recta ascendente. El constante movimiento de la urea desde la luz tubular hacia el plasma y el intersticio medular se denomina intercambio contracorriente, y contribuye al mantenimiento de la hipertonicidad de la médula renal. El intercambio contracorriente y el mecanismo multiplicador contracorriente son los responsables de que el líquido intersticial medular sea hipertónico, de esta manera, el conducto colector medular es capaz de reabsorber agua a favor de un gradiente, preservando su principal función, que es la conservación de agua y la concentración de la orina. CONTROL HORMONAL: En la porción terminal del túbulo distal y/o en el conducto colector se lleva a cabo el control hormonal que mantiene los valores normales del volumen de agua y de las concentraciones extracelulares de sodio y potasio. En estos segmentos se localizan las células blanco para las hormonas aldosterona y antidiurética (HAD), https://www.researchgate.net/publication/41417247_Aquaporins_The_renal_water_channels https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiCv_7w7YTrAhVph-AKHR6sBogQFjALegQICRAB&url=https%3A%2F%2Fwww.sciencedirect.com%2Ftopics%2Fveterinary-science-and-veterinary-medicine%2Fmedullary-interstitium&usg=AOvVaw39c-V_mr_iNiEaZ1O0M456 Medicine Guide Medicine Guide MANEJO RENAL DEL AGUA El riñón interviene en la regulación de numerosos funciones vitales entre ellas la regulación de la toni- cidad del fluido corporal a través del control de la excreción renal de agua. El agua es un elemento esencial para la vida, y los animales para sobrevivir deben mantener un contenido hídrico elevado y con pocas variaciones. Existen tres mecanismos básicos que juntos proporcionan el manejo renal de agua de manera equilibrada: ➢ Mecanismo de Contracorriente: a mayor concentración en el intersticio mayor será la posibilidad de jalar o reabsorber el agua. ➢ Sistema Renina Angiotensina Aldosterona ➢ ADH En condiciones normales el organismo se mantiene en balance hídrico (los ingresos deben ser equivalentes a lo que se excreta de agua). Es decir el agua ingerida, más la producida durante la oxidación de losalimentos (por ejemplo el ciclo de Krebs que origina moléculas de agua) debe ser equivalente a la perdida por la piel, por el sistema respiratorio, por el sistema digestivo y por los riñones. • Balance hídrico positivo: cuando hay más ingresos de lo que se excreta de agua, acumulando liquido en el organismo (edemas). • Balance hídrico negativo: mas salida de lo que se ingressa de agua (deshidratacion). Para mantener el balance hídrico el organismo cuenta con dos mecanismos: - La sed (ingesta oral, lo podemos controlar) - La regulación de la excreción de agua (control renal) El riñón para realizar simultáneamente todas las funciones de homeostasis debe regular de forma independiente la excreción de agua y la excreción de solutos y esto lo realiza gracias a su capacidad para concentrar y diluir la orina. Los riñones pueden producir una orina diluida en caso de excesiva ingesta de líquidos, o en situación contraria, preservar el agua en el organismo mediante la excreción de una orina muy concentrada. REABSORCION DE AGUA Como ya vimos, filtramos aproximadamente 180L/día de agua, en el cual reabsorbemos 178 – 179L diarios. Aproximadamente el 65% de la reabsorción de agua se da en el túbulo proximal: aquí el agua acompaña a la reabsorción activa y pasiva de solutos. En el segmento descendente del asa de Henle, el agua se mueve hacia el intersticio, atraída por la osmolaridad creciente de la médula renal. Se reabsorbe un 10 % del agua. No hay salida de solutos. • En el segmento Ascendente y en el túbulo distal no se reabsorbe agua. En el tubo colector el 15% agua (aproximadamente 20L) sale siguiendo el gradiente osmótico, sólo en presencia de la hormona antidiurética. En su ausencia es impermeable, por lo que si un paciente no posee la hormona antidiurética terminaría orinando toda esta cantidad de agua que sería reabsorbida normalmente. Medicine Guide Medicine Guide Existen como dos tipos de reabsorción, una que es REABSORCIÓN OBLIGATORIA, y que se acompaña de solutos sobre todo sodio y glucosa, sustancias osmóticamente activas que se hacen acompañar siempre en por agua, de modo que se facilita la difusión de las mismas. ✓ Ocurre si o si, en los segmentos del túbulo proximal, y descendente del asa de Henle. E otro tipo de REABSORCIÓN FACULTATIVA: responde a las condiciones hídricas del organismo: en caso de privación de agua (deshidratación) se produce un aumento de la reabsorción en este segmento tubular, y disminuye en caso contrario. La reabsorción facultativa es independiente de la reabsorción de solutos. ✓ Este tipo se dá en el túbulo colector. Esta reabsorción facultativa es la que dependerá de la hormona ADH, la cual aumentará la permeabilidad al agua en la membrana luminal del túbulo colector. Pero también dependerá del gradiente osmótico (fuente de energía), que sustentará el movimiento de agua desde el túbulo hacia el intersticio; este intersticio necesita de una mayor concentración de solutos, para que el agua pase del lugar de mayor a menor concentración. GENERACION DEL GRADIENTE OSMOTICO MEDULAR: El filtrado glomerular tiene una osmolaridad que cambia a medida que atraviesa los distintos segmentos del túbulo renal. La generación de un gradiente osmótico medular (donde están los túbulos colectores y del asa de Henle) se logra gracias a la capacidad que tienen los riñones para acumular solutos en el intersticio medular, de manera que la concentración osmótica de éstos aumenta desde la médula externa hasta la papila renal. Las nefronas involucradas en la generación de este gradiente son las del tipo yuxtamedulares cuyas asas de Henle son muy largas, y son precisamente estas estructuras las que por sus características anatómicas y funcionales pueden generar el gradiente osmótico, como se explica a continuación. CARACTERISTICAS: La osmolaridad aumenta desde la medula externa hacia la medula interna, empezando como aproximadamente 300 (osmolaridad plasmática) hasta llegar al valor máximo 1200mOsm/L. Estas variaciones dependerán básicamente de tres elementos: el sodio, el cloro y la urea. • Los dos primeros actúan mayormente en la medula externa, mientras que la urea actuaria más en la medula interna. • Como en la medula externa no se reabsorbe la urea, en esta zona la osmolaridad será menor si comparada a la medula más interna. En el túbulo contorneado proximal el filtrado glomerular es isosmótico con respecto al plasma volviéndose hipotónico cuando llega al túbulo contorneado distal. Es en la parte final del túbulo contorneado distal, lo que corresponde con la localización del túbulo conector y la parte inicial del túbulo colector, donde la osmolaridad del fluido tubular cambia como consecuencia de la acción de la vasopresina. Medicine Guide Medicine Guide MECANISMO POR CONTRACORRIENTE Cuando moléculas son disueltas en un líquido como el agua, por ejemplo, se transforman en soluciones. Las moléculas en este líquido se llaman solutos, mientras el líquido será el solvente. Las soluciones se clasifican de dos maneras: diluidas (poco soluto) o concentradas (mucho soluto). Cuando dos soluciones poseen la misma concentración, serán isotónicas o isoosmóticas. Cuando la concentración es diferente, la menos concentrada se llamarán hipotónicas o hiposmoticas, mientras la más concentrada será la hipertónica o hiperosmótica. Desde el momento que ingresa la orina, luego que es filtrada del plasma, posee una osmolaridad de 300. Incluso antes de la generación del gradiente el intersticio medular también seria isoosmótico con el plasma (también tendría 300mOsm/L). La super bomba de Na+/K+/2Cl es la que cambiará este gradiente: se sacará sodio y cloro al intersticio, disminuyendo la osmolaridad de la orina tubular (la orina se diluirá) mientras se aumenta la del intersticio (aquí habrá mayor concentración de solutos). • La orina que llega al túbulo distal es más hipo osmótica TUBULO PROXIMAL: Conforme voy sacando el cloruro de sodio hacia el intersticio, gracias a la superbomba, la osmolaridad del intersticio aumentara cada vez más, haciendo con que el agua pase del lugar de menos concentración (luz tubular proximal) hacia mayor concentración: reabsorción de agua. - Mientras más concentración haya en el espacio intersticial, más agua será reabsorbida. Mientras más se reabsorba, más se diluirá el intersticio y así la orina tubular empezara a concentrarse. - Concentración empieza a tornarse hipertónica ASA DE HENLE: Este proceso de contracorriente ocurre como resultado del flujo a contracorriente entre la rama ascendente y descendente del asa de Henle produciéndose un progresivo aumento de la osmolaridad del fluido tubular a medida que el asa de Henle profundiza en la médula renal. Una vez aumentada la osmolaridad del intersticio, el líquido que ingresa al segmento delgado del asa tiende a igualar su osmolaridad con éste, mediante la salida de agua (no ocurre salida de solutos). El resultado es un aumento de la osmolaridad en el segmento delgado del asa de Henle. Se puede notar que el líquido que ahora comienza a circular por el segmento ascendente del asa de Henle es hiperosmolar en relación con el plasma. De acuerdo con los mecanismos de transporte activos y pasivos, la velocidad de transporte aumenta con el aumento del sustrato. Luego: ➢ En el segmento ascendente delgado, el cual es sólo permeable a solutos: el sodio, cloruro y otros solutos, difundirán pasivamente al intersticio favorecidos por su gradiente (disminuye la concentración desolutos en el tubulo). ➢ En el segmento ascendente grueso la bomba Na+-K+/ATPasa, el cotransportador Na+/K+/2Cl- aumentarán la velocidad de transporte, fortaleciendo así la formación del gradiente osmolar (disminuye aun mas los solutos). Debido a los propiedades del segmento grueso del asa de Henle, la salida de NaCl hacia el espacio intersticial en esta zona no va acompañada de la salida de agua. Medicine Guide Medicine Guide Por eso la osmolaridad del líquido que circula por este segmento tubular empieza a disminuirse (orina se diluye: túbulo será hiposmotico) y la del espacio intersticial medular aumenta (habrá más concentración de solutos: intersticio será hiperosmótico). Si esta bomba se bloquea o empieza a fallar en su funcionamiento, habrá una mayor concentración de agua en los túbulos, una menor osmolaridad en el espacio intersticial haciendo con que, aunque haya acuaporinas en el túbulo colector tampoco habrá buena reabsorción a este nivel, haciendo con que el paciente orine bastante. Así funciona el fármaco Furcemida; este es muy utilizado por ejemplo en pacientes con edema agudo en los pulmones o intersticiales. La hipotonicidad del fluido tubular se mantiene a lo largo del túbulo distal y del sistema de túbulos colectores en situaciones de diuresis acuosas (en ausencia de vasopresina circulante) debido a una baja permeabilidad osmótica al agua de los túbulos colectores. Sin embargo, en situaciones de antidiuresis, cuando los niveles circulantes de vasopresina son elevados, se produce una reabsorción neta de agua en el sistema de túbulos colectores por el aumento de la permeabilidad osmótica al agua en estos túbulos. Es en la parte final del túbulo contorneado distal, lo que corresponde con la localización del túbulo conector y la parte inicial del túbulo colector, donde la osmolaridad del fluido tubular cambia como consecuencia de la acción de la vasopresina. CONCENTRACION DE UREA: Como se señaló inicialmente, los solutos que contribuyen fundamentalmente con el gradiente osmolar intersticial son el NaCl y la UREA. Esta última se concentra en la zona más interna de la médula renal debido a las diferencias de permeabilidad a la urea de los túbulos renales Conforme el agua es reabsorbida y va hacia el intersticio por el aumento de la gradiente osmótica, la urea que llega con el plasma filtrado avanza y empieza a concentrarse puesto que es impermeable en los túbulos proximales, aumentando así la osmolaridad tubular. • La urea es impermeable tanto en el segmento proximal, como el descendente del asa de Henle, haciendo con que el liquido tubular aumente la concentración de solutos (hiperosmótico). El segmento delgado del asa ascendente que recorre la médula interna es permeable a la Urea, ésta puede entrar o salir libremente según el gradiente de concentración; esta urea que sale aumenta la osmolaridad intersticial. El segmento ascendente grueso del asa y el segmento del tubo colector que se encuentra en la médula externa, son impermeables a la Urea (esta se concentra otra vez en estas zonas); pero esta vuelve a ser reabsorbida en el túbulo colector de la medula interna, que difunde otra vez hacia el intersticio. • Entre el 40 y el 60% de la urea filtrada es reabsorbida en el túbulo proximal, el resto ingresa el asa de Henle. La salida de agua en la rama descendente del asa de Henle determina un aumento en la concentración de urea. El reciclaje de urea en la médula interna contribuye en un 50 % a la osmolaridad del intersticio en esta zona, el resto se debe al NaCl. Medicine Guide Medicine Guide Esta concentración aumenta aún más en el segmento ascendente delgado del asa, debido al reingreso de urea (secreción de urea) que se produce aquí, la cual proviene del tubo colector. ▪ En su recorrido por el segmento ascendente grueso y por el túbulo distal NO se produce intercambio de urea con el intersticio. ▪ Tampoco hay salida de urea en el tubo colector cortical y medular externo, pero su concentración aumenta con la salida de agua dirigida por la HAD. ▪ En la médula renal interna, la urea difunde al intersticio siguiendo su gradiente de concentración, parte difunde a los vasos rectos y otra parte reingresa al asa de Henle como ya se ha descrito. ACCION DE LA HORMONA ANTIDIURETICA (orina concentrada o diluida) FORMACION DE ORINA DILUIDA Mediante los procesos descritos, el líquido que ingresa al túbulo distal es hiposmótico (100 mOsm/l en el ejemplo presentado). Como en este túbulo continua la salida activa de sodio, especialmente en el segmento conector, por acción de la hormona aldosterona: La osmolaridad del líquido disminuye aún más en este recorrido. El líquido que ingresa al tubo colector es hiposmótico (en el Ej. 60 mOsm/l). En ausencia de la hormona antidiurética, el tubo colector es impermeable al agua, así que la osmolaridad del líquido tubular no cambia durante el recorrido, y se excreta una orina diluida en bastante cantidad. Esto ocurre normalmente cuando se ha ingerido un exceso de agua. EXCRECION DE ORINA CONCENTRADA: La hormona antidiurética (HAD) o vasopresina es un péptido producido en los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo cuyos axones terminan en la neurohipófisis, donde se almacena. Este péptido puede fallar y tener problemas en su producción (falla a nivel central), en su estructura (mala calidad), o en su receptor (no es reconocida). Posee dos nombres por poseer dos funciones: reabsorción de agua (ADH) y vasoconstricción (vasopresina), lo que mejoraría la perfusión y la presión cardiaca. La excreción renal de agua está regulada por la vasopresina, en parte, debido a la acción que tiene sobre la regulación de la permeabilidad osmótica al agua del epitelio de los túbulos colectores. Por otro lado, la vasopresina favorece la conservación renal de agua por su efecto a nivel del asa ascendente de Henle, ya que estimula la reabsorción activa de CINa que favorece el mecanismo de multiplicación a contracorriente. Medicine Guide Medicine Guide Existen estímulos que actuaran secretando esta hormona: ➢ Aumentos de la osmolaridad plasmática; incluso si se varia solamente 1-2% ya se produciría un aumento de su secreción. ➢ Disminución de la presión ➢ Disminución de la volemia ➢ El frio y el alcohol Cuando vamos a lugares muy elevados o fríos sentimos ganas de orinar más constantemente, y esto ocurre pues hubo una inhibición de la secreción de ADH a nivel central, disminuyendo la reabsorción de agua a nivel renal: mucha orina. Lo mismo ocurre si consumimos alcohol. La membrana apical del tubo colector es impermeable al agua, para que éste se haga permeable debe actuar la ADH: La hormona llega a la membrana basolateral de las células del tubo colector y se une a receptores específicos; V2, con esta interacción se activa la enzima adenilciclasa y se produce AMPc como 2do mensajero a partir de ATP. El AMPc activa a una proteincinasa, ésta va a fosforilar a las acuaporinas 2 (AQP2) ubicadas en el interior celular, las cuales una vez fosforiladas pueden insertarse en la membrna apical para actuar como canales de agua. De esta manera se produce el aumento de la permeabilidad. • Puesto que en el intersticio ya habría un aumento de la osmolaridad por la presencia de los demás elemento, estos canales lo que hacen es facilitar el pase de agua de mayor a menor concentración. • En la membrana basal se encuentran los canales abiertos de acuaporinas3 y 4, permitiendo el libre paso de agua hacia el intersticio y a la luz capilar. • A diferencia de los otros miembros de esta familia, la aquaporina-3 posee permeabilidad tanto al agua como a la urea. FORMACION DE ORINA CONCENTRADA: La tonicidad del fluido corporal se regula en gran medida a través de la regulación de la excreción renal de agua. La conservación renal de agua se produce como resultado de la función combinada del asa de Henle y del túbulo colector, ambos segmentos están regulados por la vasopresina. La ADH entonces actuara concentrando o diluyendo la orina. Cuando aumenta la osmolaridad del plasma o disminuye la volemia, se libera la hormona antidiurética (HAD), cuya acción aumenta la permeabilidad al agua en el tubo colector por el mecanismo descrito anteriormente (aumenta cantidad de acuaporinas). La concentración de orina dependerá de la cantidad de acuaporinas en la membrana apical celular; en otras palabras dependerá de la cantidad de hormona antidiurética que puedo expresar. El líquido hipoosmótico que ingresa al tubo colector, a medida que desciende a través del gradiente osmótico Medicine Guide Medicine Guide medular, y bajo los efectos de la HAD, tiende a equilibrarse con la médula por la salida de agua: El asa de Henle genera un intersticio medular hipertónico mediante el mecanismo de multiplicación a contracorriente. El túbulo colector permite, en presencia de vasopresina, que se produzca un equilibrio osmótico entre la orina y el intersticio medular hipertónico (gracias a un aumento en la permeabilidad al agua de este segmento). La reabsorción de sustancias mantiene la osmolaridad de 300mOsm en el túbulo proximal; luego en la asa de Henle observamos una concentración de hasta 1200mOsm, gracias a la urea; en seguida en el túbulo distal las concentraciones bajarían otra vez gracias a la super bomba Na/K/2Cl/ATPasa, disminuyendo aún más en el túbulo colector • Si en el tubulo colector no actúa la hormona antidiurética (línea azul): orina diluida, pues hubo poca reabsorción de agua. • Pero si la ADH actúa, habrá mucha reabsorción de agua, quedando muchos solutos: la orina alcanzará concentraciones máximas: orina concentrada. Esta hormona aumenta la permeabilidad a la urea en los túbulos colectores de la médula interna proceso que contribuye a la generación del gradiente osmótico corticomedular. Se ha demostrado también, que la vasopresina estimula el transporte activo de sodio y potasio en los túbulos colectores de la corteza renal y en la parte final del túbulo distal8,9. Todas estas acciones son vitales para la regulación de la excreción renal de agua por la vasopresina. ACCION DE LOS VASOS RECTOS Se ha explicado anteriormente la formación del gradiente osmolar en la médula renal, pero no basta con formarlo, “es necesario que se mantenga en el tiempo”. En el mecanismo contracorriente, mientras la orina sigue una dirección del túbulo próximal hacia el colector, los vasos rectos poseen una dirección contraria (un flujo opuesto). Estos vasos entonces favorecen al ingreso de los elementos reabsorbidos desde el intersticio hacia la luz capilar. • El agua por ejemplo se reabsorbe en un 60% (aproximadamente 100L); por eso estos vasos rectos son de suma importancia para controlar e impedir la formación de edemas intersticiales renales. Se podría pensar que los solutos acumulados en el intersticio podrían pasar rápidamente a la circulación y evitar la formación del gradiente. Sin embargo esto NO OCURRE dado a las características de la irrigación de la médula renal: • El flujo medular es bajo, representando el 1-2% del flujo plasmático renal total. • Estos vasos rectos (o vasa recta) que suministran el flujo sanguíneo en la medula son ramas de las arteriolas eferentes que provienen de las nefronas yuxtamedulares. • Aparte de la función nutricional, actúan en el mecanismo de contracorriente • Estos vasos poseen forma de U, y penetran profundamente en la medula renal, presentan muchos cortocircuitos y acompañan en su recorrido a las asa de Henle y túbulos colectores. Medicine Guide Medicine Guide MANTENIMIENTO DEL GRADIENTE OSMOTICO: El intercambiador por contracorriente facilita el movimiento trasversal de moleculas permeables entre los canales adyacentes, mientras que minimiza el desplazamiento axial. Esto permite que el gradiente osmotico dure mucho mas tiempo. Para que esto sea posible, el flujo entre los canales adyacentes ocurre en sentido opuesto; por eso los vasa recta poseen forma de U. • El movimiento de las moléculas se realiza por difusión pasiva a través de las membranas de estos vasos. La sangre que emerge de las arteriolas eferentes de las nefronas yuxtamedulares e ingresa a las vasa recta es isosmolar con el plasma (300 mOsm/l). A medida que desciende por la médula renal tiende a equilibrarse con el intersticio de osmolaridad creciente (300 - 1200 mOsm/l). El agua por ósmosis sale de los capilares hacia el intersticio, y los solutos que están concentrados en el intersticio difunden pasivamente hacia los capilares. Debido a la velocidad del flujo sanguíneo NO se logra un equilibrio total con el intersticio. Por ejemplo, a nivel de la papila renal, para una osmolaridad en el intersticio de 1200 mOsm /l la sangre alcanzará 1000 mOsm/l. Al entrar en la rama ascendente del vaso recto, el líquido se encuentra en forma progresiva con un intersticio más diluido, una vez más tiende a ocurrir un equilibrio: el agua entra al capilar y los solutos salen. ❖ Para evitar el lavado del gradiente osmolar creado por parte de la circulación sanguínea, ésta se dispone en forma de U con flujos contrarios, así el flujo de entrada suelta agua y recoge solutos y cuando se invierte, recoge el agua y suelta los solutos, por lo que tan solo se produce un pequeño lavado (el plasma entra con 300 mOsm/L y sale con 350 mOsm/L). Sin embargo NO se completa el equilibrio y la sangre que emerge de la rama ascendente del capilar es algo hiperosmótica, y su volumen es moderadamente mayor en relación con la sangre que inicialmente ingresó por la rama descendente. Al no completarse el equilibrio osmótico con el intersticio la sangre arrastra una pequeña proporción de solutos y de agua, pero en el intersticio se mantiene suficiente cantidad de solutos para garantizar el gradiente osmolar. Medicine Guide Medicine Guide CLEARANCE DE AGUA LIBRE La fórmula U. V / P es de uso diario en nefrología desde 1917, cuando T. Addis la enunció. Puede haber un clearance de Na+, de urea, de creatinina, y de cualquier otra sustancia, siempre que se la pueda medir, simultáneamente, en sangre y orina. ¿Por qué ese no mbre: depuración, aclaramiento? Hay que pensar que, en ese entonces, se tenía al riñón como un órgano depurador, que eliminaba toxinas producidas por el metabolisrno y, en ese sentido, se lo podía compararcon un filtro que, por ejemplo, limpia el agua de impurezas. En un filtro de ese tipo lo habitual es preguntar cuántos litros purifica por hora y no cuántos gramos de impurezas retiene. Pues bien, la fórmula U.V/P mide los militros de plasma que son depurados de una sustancia determinada en 1 minuto. En el caso de la UREA, por ejemplo, si el sujeto tiene una buena diuresis, su "depuración" es de unos 75 mL/min. Eso quiero decir que 75 mL de plasma quedan LIB RES, limpios, depurados, de urea en 1 minuto. La medición de la osmolaridad dela orina permite conocer si la orina está concentrada o diluida, pero usualmente en los laboratorios se determina la densidad de la orina, porque es una técnica más simple y generalmente existe una buena correlación entre la osmolaridad y la densidad. • El flujo urinario adecuado va de 0,5 – 1ml/kg/h (en una hora debo orinar esta cantidad por quilos) • Una persona de 70kg orinaria de 35-70ml/h • Pero si por ejemplo este paciente orina 2ml, el flujo será mucho mayor, esta eliminando mucho más agua. Conceptualmente es la cantidad de plasma que queda libre de agua por minuto, del mismo modo que el Aclaramiento Osmolar sería el flujo urinario para una orina isotónica con el plasma. ➢ Si la orina es isotónica con el plasma, el aclaramiento de agua libre es nulo. El riñon elimina los solutos sin que ninguna cantidad de plasma quede libre de agua. ➢ Si la orina es hipertónica, el aclaramiento de agua libre es un número negativo, que correspondería al volumen de agua que ha sido ahorrada por el riñón, situación habitual en el sujeto sano. ➢ Si la orina es hipotónica, el aclaramiento de agua libre es positivo, y corresponde a la pérdida neta de líquido extracelular, es decir, la cantidad de plasma que queda limpio de agua Aunque no siempre es así, dado que la densidad no sólo depende del número de partículas disueltas sino también de la naturaleza (tamaño, forma) de éstas. Por ejemplo un aumento de las proteínas en la orina aumenta la densidad pero produce cambios menores de la osmolaridad. Si se quiere cuantificar el grado de concentración de la orina se calcula el clearance de agua libre (C H2O), este término se refiere al volumen de agua pura (libre de solutos) que se le debería agregar a una orina concentrada o retirar a una diluida, para que ésta alcance la osmolaridad del plasma. En otras palabras mide el exceso o el déficit de agua en que se excretan los solutos urinarios. - El clearance de agua libre se expresa por unidad de tiempo, y para conocerlo se requiere calcular previamente el clearance osmolar (Cosm) y el volumen minuto de orina (Vo). El Cosm representa “el volumén de plasma, que por los procesos renales, se libera de una carga de solutos osmóticamente activos en la unidad de tiempo”, se calcula al dividir el producto de la osmolaridad de la orina (UOsm) por el volumen minuto de orina (Vo) entre la osmolaridad del plasma (Posm): Cosm = Uosm x Vo / Posm El clearance de agua libre se obtiene entonces restando el Vo menos el Cosm: C H2O = Vo – Cosm Si el valor resulta positivo el individuo está diluido, si da negativo está concentrado, y si es cero el individuo está en equilibrio hídrico. Medicine Guide Medicine Guide ALTERACIONES EN EL MANEJO RENAL DE AGUA DIABETES NO COMPENSADA: En los pacientes diabéticos con la osmolaridad muy elevada (glucosa de 500, por ejemplo), primero generara como una diuresis osmótica (plasma muy osmótico), haciendo con que pase menos agua hacia el intersticio en comparación a lo que normalmente ocurre, haciendo con que el paciente orine mucho más. La hiperglucemia (niveles altos de glucosa en sangre) es la responsable directa de los síntomas típicos de la diabetes. En los primeros años, los niveles de glucosa no son excesivamente elevados así que la diabetes no presenta síntomas o son muy poco específicos y pasan desapercibidos, por lo que una persona puede estar años con un trastorno de tolerancia a la glucosa e incluso con diabetes mellitus tipo 2 sin saberlo. Si no se diagnostica y se trata, los niveles de glucosa en sangre aumentan y los esfuerzos del cuerpo para eliminar el exceso de azúcar provocan los síntomas característicos de la diabetes descompensada1: • Más apetito (polifagia) y sed (polidipsia) • Entumecimiento u hormigueo en las manos o pies • Piel reseca o irritabilidad • Visión borrosa • Infecciones frecuentes de encías, piel o vejiga • Curación lenta de heridas o llagas • Sensación de cansancio • Infecciones frecuentes • Orinar con más frecuencia y una mayor cantidad de orina (poliuria) • Pérdida de peso INGESTA E ALCOHOL: El alcohol inhibe la secreción de la hormona antidiurética y en consecuencia aumenta la excreción de agua por la orina. Se encontró una población consumidora de alcohol mayoritariamente masculina y menor de 30 años, y una mayor frecuencia de disminución de la filtración glomerular, con un riesgo de 3 veces mayor para ERC (enfermedad renal crónica) en los pacientes que consumen simultáneamente licor industrial y artesanal, y en los pacientes que tienen un consumo mayor a una vez por semana y en cantidad perjudicial según lo definido por la OMS. El consumo de alcohol está relacionado con más de 60 condiciones de salud, que van desde las que son resultado de un consumo excesivo de alcohol durante el embarazo y que afecta al feto, a lesiones intencionales y no intencionales, cánceres, trastornos cardiovasculares, enfermedades hepáticas y condiciones neuropsiquiátricas, incluyendo la dependencia. El alcohol es una sustancia psicoactiva que afecta al cerebro y a la mayoría de los órganos del cuerpo. Su consumo afecta al consumidor mismo y a quienes lo rodean, por estar relacionado de una manera dosis dependiente con violencia familiar, accidentes fatales de tránsito (tanto para pasajeros como peatones) y violencia interpersonal. El consumo perjudicial de alcohol está también relacionado con problemas sociales y económicos, con el individuo, con la familia y la comunidad. “Deterioro de la función renal en la población consumidora de alcohol de 20 a 60 años del occidente de Nicaragua.” - León, Nicaragua, octubre de 2010 AUSENCIA DE RECEPTORES: La falta de receptores renales para la hormona antidiurética provoca también la pérdida de grandes cantidades de agua, este trastorno se denomina diabetes insípida. TRANSTORNOS DEL GRADIENTE: Existen trastornos que interfieran con la formación del gradiente medular: ➢ El aumento del flujo de sangre en la médula ➢ Una marcada disminución de la TFG reducirá el aporte de solutos a la médula renal. ➢ Enfermedades tubulares que produzcan la destrucción de las asas de Henle. ➢ Farmacológicamente se puede bloquear selectivamente el transporte de sodio. Al aumentar así la excreción de sodio, y de otras sustancias acopladas a este transporte, aumenta también la excreción de agua por efecto osmótico. Medicine Guide Medicine Guide MANEJO RENAL DEL SODIO El sodio es un elemento importantísimo ya que su alteración puede condicionar trastornos severos a nivel sensorio. Cuando este falla, puede estar relacionado a algún trastorno metabólico (relación con glucosa), hidroelectrolítico (AGA definiría la cantidad de metabolitos) o algún trastorno orgánico (una tumoración, hemorragia). El sodio es el catión más abundante del líquido extracelular (LEC), y las sales de sodio representan más del 90 % de los solutos extracelulares. El volumen del LEC, el cual representa un 20 % del peso corporal, depende principalmente de la alta concentración de las sales de sodio. Particularmente, el volumen plasmático, uno de los componentes del LEC, que a su vez representa cerca del 5% del peso corporal. Este cation tiene la característica de uniste a cinco moléculas de agua; esto hace con que su tamaño aumente, y que no pueda cruzar tan fácilmente las membranas. Gracias a esto también existe la elevada cantidad de agua en el líquido extracelular, permitiendo el mantenimiento del volumen plasmático. La alta concentración de sodio en el líquido extracelular es importante para: ➢ La excitabilidad celular (generala despolarización muscular) ➢ Transporte de sustancias hacia y desde las células (a nivel del túbulo actúa en la reabsorción o secreción de ciertos elementos) ➢ La generación de fuerza osmótica ➢ Mantenimiento de la presión arterial (por eso soluciones que utilizamos para aumentar y regularizar a la presión arterial contienen cloruro de sodio al 0,9%) CONSERVACION DE SODIO EN EL ORGANISMO La célula, para su normal metabolismo, necesita una concentración iónica determinada. Para lograrla, debe regular la entrada del ion sodio, siendo su membrana basal externa la encargada del proceso. Pero a su vez, necesita también mantener en su interior una adecuada concentración de otro ion, el potasio. La mantención de esta desigual distribución electrolítica (sodio preferentemente fuera de la célula y potasio dentro de ella), requiere de un gasto energético constante y elevado, llegando a consumir aproximadamente el 20% de la ingesta calórica diaria. Es lo que se conoce como "la bomba de sodio-potasio". La concentración de sodio en el organismo es una de las principales funciones de nuestros riñones. En el organismo no existen reservas de sal, por lo que el rinón es el órgano que, momento a momento, debe estar manteniendo la cuantía normal que el organismo necesita. Esto se aprecia claramente calculando la cantidad de sodio filtrada y reabsorbida por estos órganos: La cantidad de sodio filtrada por día se obtiene multiplicando la TFG (180 L/día, para un adulto de 70 Kg) por la concentración de sodio en el plasma (145 mEq/L). 180 L/día x 145 mEq/L = 26.100 mEq/día En gramos esto representa 1.514 g /día, es decir que los riñones filtrar aproximadamente 1,5kg de sodio por día! Y de esta cantidad se reabsorbe más del 99% en los distintos segmentos tubulares, puesto que es un elemento tan importante para la parte vascular, osmolar y muscular, y su perdida traería varios problemas. Si la ingesta de sal es excesiva, inmediatamente el riñón incrementa la excreción del sodio, hasta restablecer el equilibrio. Por el contrario, si baja la concentración de sodio en la sangre, ya sea porque se produce una pérdida intestinal (diarrea), o una transpiración febril (piel), el riñón procede rápidamente a retener sodio. Medicine Guide Medicine Guide REABSORCION: Como hemos visto, en el túbulo proximal se reabsorbe más del 65% del sodio filtrado En este segmento el transporte activo de sodio favorece la reabsorción de muchas sustancias entre otras: bicarbonato, fosfato, glucosa, aminoácidos etc En el segmento ascendente del asa de Henle se reabsorben por procesos activos y pasivos un 25% del sodio filtrado. En el túbulo contorneado distal se reabsorbe más de un 5% del sodio filtrado. • En estos tres segmentos, esta reabsorción se da de manera programada y obligatoria, a diferencia de lo que ocurre en el segmento conector. En el segmento conector y colector cortical la reabsorción de sodio depende de la acción de la aldosterona. Es en esta parte donde se regula finamente la reabsorción (manera facultativa); si hay elevada cantidad de sodio, este se eliminara en mayor cantidad. Los reflejos que participan en el mantenimiento del equilibrio del sodio en el organismo cuentan con: ➢ Receptores de volumen o presión. ➢ Las vías aferentes que transmiten las señales al SNC y a las glándulas endocrinas ➢ Las vías eferentes nerviosas y humorales que actúan sobre los riñones ➢ Los riñones como órganos efectores En el mantenimiento del equilibrio del sodio, los receptores de presión y volumen son los más importantes, porque, como ya se explicó, la masa de sodio determina el volumen del LEC. Particularmente, el volumen plasmático es un componente determinante de la presión intravascular, de manera que los aumentos o disminuciones de la masa de sodio afectarán el volumen de este compartimiento y, estimularán a los presoreceptores y/o receptores de volumen, ubicados en el corazón y vasos sanguíneos. Es importante señalar a los receptores carotídeos, renales y, auriculares entre otros. REGULACION DE LA FILTRACION DEL SODIO: Dada las características de la membrana de filtración, el sodio filtra sin ningún tipo de restricción. Los mecanismos que regulan este proceso son los mismos que regulan la TFG (que ya vimos anteriormente): ➢ La autorregulación ➢ El sistema Renina-Angiotensina ➢ La actividad de los nervios renales ➢ Acción del péptido natriurético atrial Si yo regulo la tasa de filtración glomerular, también voy a regular la cantidad de sodio filtrado. Esto es importante para no sobresaturar los mecanismos de transporte y garantizar que éstos puedan reabsorber eficientemente la gran cantidad de sodio que se filtra diariamente. En general se puede decir que operan mecanismos gruesos que garantizan el retorno de la gran masa de sodio filtrado a la circulación (túbulos proximal, asa de Henle y contorneado distal), y un mecanismo muy fino (segmento conector y tubo colector cortical) que regula, mediante la acción de la hormona aldosterona, la reabsorción de aproximadamente el 2% del sodio filtrado. Este último mantiene el equilibrio entre la ingesta y la excreción del sodio. Los mecanismos de reabsorción de sodio se dividen como: INTRINCESOS: - Balance glomérulo tubular EXTRINSECOS: - Sistema Renina – angiotensina – aldosterona - Péptido natriurético atrial - Actividad de nervios simpáticos - Natriuresis por presión (pacientes con mucho sodio en sangre también jalan agua, aumentando así la presión arterial a nivel vascular, lo que incrementa la TFG: mayor flujo a nivel de los túbulos, haciendo con que el paciente orine mas). Medicine Guide Medicine Guide MECANISMOS INTRINSECOS El balance glomerulotubular es un mecanismo de tipo grueso, opera de manera tal que los cambios en la TFG inducen un cambio en la misma dirección para la reabsorción de sodio. Por ejemplo, si se produce un aumento en la TFG, también aumenta la cantidad de sodio filtrado, y por un mecanismo intrínseco aumenta su reabsorción. El efecto neto de este mecanismo es reducir significativamente la perdida de sodio que se produce por el aumento del flujo en los túbulos. El mecanismo es completamente intrarrenal, no requiere de la participación nerviosa ni humoral. El efecto es principalmente sobre el túbulo proximal, y se produce en cuestión de segundos después que aumenta la TFG. Esto ocurre por la alta concentración de proteínas transportadoras en el túbulo proximal, que cotransportan sodio con glucosa, aminoácidos y otras sustancias, y que gracias a sus elevadas velocidades de transferencia máxima (Tm), cuando aumenta la carga tubular debida a aumentos de la TFG, se incrementa el transporte de sodio y de las sustancias cotransportadas. Por eso pacientes con hipoglucemia habrá una disminución de este mecanismo de sodio/glucosa; de la misma manera si hay poca cantidad de sodio la reabsorción de estas sustancias también será afectadas (son codependientes). Además, influye en este mecanismo, el aumento de la presión oncótica en los capilares peritubulares, que se produce como consecuencia del incremento de la TFG. Se conoce que al aumentar la presión oncótica en estos capilares, aumenta también la reabsorción de agua y solutos. La arquitectura glomerular requiere que, para mantener una tasa de filtración casi constante, la presión hidrostática capilar presente mínimas diferencias. Para ello, la red capilar glomerular cuenta con un sistema de autorregulación que compensa las fluctuaciones que pueda sufrir la presión sistémica. La autorregulación renal utilizados mecanismos diferentes de control: CONTROL MIOGÉNICO. Depende de las células musculares lisas presentes en la pared de los capilares aferentes. Estas células poseen canales de sodio/calcios sensibles al estiramiento, de forma que, frente a un aumento de presión sistémica, las células musculares se contraen disminuyendo la luz capilar y con ello, el flujo vascular. Por el contrario, un descenso en la presión sistémica provoca la dilatación de las arteriolas aferentes. RETROALIMENTACIÓN TÚBULO-GLOMERULAR actúa cuando las células de la mácula densa en el túbulo distal detectan un incremento en sodio y/o cloruro. En respuesta a este incremento de electrolitos, las células de la macula densa secretan sustancias vasoconstrictoras como adenosina, ATP y/o tromboxano, que por mecanismos mal conocidos llegan a la arteria aferente provocando vasoconstricción y con ello un descenso de la presión capilar glomerular y de la filtración glomerular ACCION DE LAS PROTEINAS TRANSPORTADORAS: Los aumentos de la TFG aumentan la filtración de muchas sustancias, por ejemplo para una TFG de 125 ml/min, y una concentración plasmática de glucosa de 100mg%, la cantidad de glucosa filtrada (Carga Tubular glomerular CTg) será: CTg: 125 ml/min x 100 mg/100 ml = 125 mg/min. Ahora bién, si la TFG aumenta a 150 ml/min, la CTg será: CTg: 150 ml/min x 100mg/100ml = 150 mg/min. Como el transporte máximo de glucosa (Tm) está alrededor de 375mg/min, se entiende que ante aumentos de la TFG, como el planteado en el ejemplo, los transportadores tienen aún suficiente capacidad para reabsorber glucosa antes de alcanzar el Tm. • Si alcanzo el valor máximo del transporte de glucosa esto también me limitara la reabsorción del sodio. • Como la glucosa se cotransporta con sodio. al aumentar la reabsorción de glucosa aumentará también la reabsorción de sodio. De igual manera, al aumentar la filtración de cualquier sustancia que se cotransporte con sodio aumentará la reabsorción de sodio, en la medida en que los sistemas de transporte no alcancen su saturación. Si incremento la TFG, habrá un mayor filtrado de proteínas haciendo con que quede menos plasma y que los solutos se concentren más, y como se incrementó la osmolaridad jalara (reabsorberá) mucho más agua y solutos. Medicine Guide Medicine Guide MECANISMOS EXTRINSECOS SISTEMA RENINA ANGIOTENSINA ALDOSTERONA: El sistema renina-angiotensina-aldosterona es el que ejerce el control fino de la reabsorción de sodio. A través de este mecanismo se mantiene el balance entre la ingesta y la excreción de sodio. La aldosterona, es una hormona producida en la corteza adrenal, que actúa sobre las células principales que se encuentran en el segmento conector del túbulo distal e inicio del colector cortical, desencadenando diversos mecanismos celulares que conducen a un aumento de la reabsorción del sodio. MECANISMO DE ACCION: La hormona aumenta la síntesis de las proteínas que conforman los canales de sodio ubicados en la membrana apical. También se ha descrito que aumenta la síntesis de la bomba sodio-potasio ATPasa, facilitando la salida de sodio hacia el espacio intersticial. El efecto neto de la aldosterona es el intercambio de alrededor de tres Na+ por dos K+ y un H+. Los estímulos para la secreción de aldosterona son: • Aumento de las concentración plasmática de Angiotensina II • Aumento de las concentración plasmática de Potasio En pacientes con hiperpotasemia se estimulará en forma directa la aldosterona, que secretará potasio y reabsorberá sodio. La secreción de aldosterona depende a su vez del aumento de la concentración plasmática de angiotensina II, y ésta de la concentración plasmática de renina. Se entiende por lo tanto que la concentración de aldosterona en plasma depende en última instancia de los factores que regulan la secreción de renina. La renina, en condiciones normales, es secretada cuando ocurre un descenso del volumen del líquido extracelular y/o disminución de la presión arterial, así como también por un aumento de la descarga simpática. Frente a una caída importante de la presión sistémica, la secreción de renina hace que se pierda la capacidad de regulación intrínseca por diferentes vías: • La actividad de retroalimentación con el sistema nerviosos simpático. • Un efecto sobre las células de mácula densa que, frente al descenso de filtrado glomerular, dejan de producir elementos vasoconstrictores. ACTIVIDAD DE NERVIOS SIMPATICOS: El control del sistema nervioso simpático mantiene la homeostasis vascular sistémica independiente de lo que ocurra a nivel renal. La actividad de estos nervios también es importante en el manejo del sodio. Cuando ocurre una disminución del volumen del LEC y/o de la presión arterial (Por ejemplo, durante una hemorragia o shock hipovolemico), por vía refleja aumenta la actividad simpática, entre los efectos se produce: ❖ Disminuición del flujo sanguíneo renal y disminución en menor grado de la TFG. ❖ Aumento directo de la secreción de renina y en consecuencia de angiotensina y aldosterona. ❖ Incluso la actividad del sistema simpático provoca una vasoconstricción general, que hace que se limite el flujo sanguíneo glomerular hasta el punto de dañar los riñones, con independencia de la actividad del control intrínseco renal. Estas acciones producen como respuesta la conservación del sodio y, conjuntamente con la secreción de hormona antidiurética, la conservación del LEC, mediante la TFG. Medicine Guide Medicine Guide PEPTIDO NATRIURETICO ATRIAL: El péptido natriurético atrial (PNA), o factor natriurético atrial, es sintetizado en las aurículas. El estímulo para su secreción es la distensión de las paredes auriculares, que se produce cuando ocurre expansión del volumen plasmático. Las acciones del PNA son las siguientes: ➢ Inhibe la reabsorción de sodio en los segmentos distales ➢ Tiene acciones inhibitorias en varias etapas de la vía renina- angitensina-aldosterona. (inhibe la secreción de renina, e inhibe la secreción de aldosterona estimulada por renina) ➢ Aumenta la TFG, aumentando la excreción de sodio. Estas acciones en conjunto aumentan la excreción de sodio. Entonces, el PNA actúa con el fin de reducir el agua, sodio y grasa del tejido adiposo en el sistema circulatorio reduciendo así la presión arterial. NATRIURESIS POR PRESION: Natriuresis es el proceso de excreción de sodio en orina a través de la acción de los riñones. Es promovido por los péptidos natriuréticos ventriculares y auriculares, así como por la calcitonina, e inhibido por químicos como la aldosterona Los hipertensos, como tienen la presión muy alta una manera de protegerse es aumentar la excreción de sodio y agua a nivel renal; en otras palabras el aumento de la presión arterial produce un aumento de la excreción de sodio. El aumento de la presión arterial, aún en unos pocos mm de Hg, aumenta la excreción renal de sodio y de agua, estos fenómenos se conocen como: Natriuresis por presión y diuresis por presión. Estos mecanismos son fundamentales para la regulación de la presión arterial a largo plazo. El sodio es el catión extracelular más abundante, por tanto contribuye enormemente a la retención de agua en este espacio y en consecuencia influye de manera importante en el mantenimiento de la presión arterial. Existe por tanto una relación estrecha entre: contenido de sodio, volumen plasmático y presión arterial. Los mecanismos serian: • La inhibición de la secreción de renina • La producción de sustancias paracrinas que inhiben la
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