Fisiologia Renal

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Fisiología Renal
Di Ciano, Luis.
Ayudante 1a. 
Cátedra Fisiología Animal.
 FCV. UBA.
Agua Corporal Total
60% del peso vivo
Líquido extracelular
(LEC)
20%
Líquido intracelular
(LIC)
40%
Líquido intersticial
15%
Líquido intravascular
5%
Compartimientos hídricos del organismo
Osmolaridad LIC = osmolaridad LEC
FUNCIONES DEL RIÑÓN
Regulación del equilibrio hidroelectrolítico (Na+, HCO3-, Ca++, K+, Cl- y H2O)
Regulación de la presión arterial a largo plazo (volumen del LEC)
Eritropoyesis 
Regulación y metabolismo de Ca++ y P
Excreción de productos metabólicos (urea, creatinina, H+) y sustancias extrañas al organismo (metabolitos de hormonas y fármacos)
Tejido endócrino (no clásico) eritropoyetina,vitaminaD3 Prostaglandinas, Endotelina
Regulación del equilibrio ácido-base.
El desarrollo del nefrón 
que tenía una composición algo similar a la de nuestro propio
bombearlo a través de su sistema vascular deje que se impregnan sus tejidos y luego impulsarlo y sus residuos disueltos a los exteriores a través de simples
porque ellos tienden a absorber gran
arroyos de agua dulce
un penacho vascular les permitió filtrar el exceso de líquido de su torrente sanguíneo
reabsorbiendo sal al tiempo que rechaza el agua fueron las respuestas a estos problemas de auto creado
pasión de viajar
arrastrándose
formas terrestres se enfrentaron
En lugar de desechar sus filtros de presión ahora innecesarios y el rediseño de sus riñones los vertebrados terrestial
por lo tanto, la sal mecanismo de formas de agua dulce conservar tuvo que ser retenido y aún más desarrollado
aves y reptiles han desenfatizadas filtración a presión por reducir el número de asas capilares glomerulares en mechones por sistemas en desarrollo para eliminar los desechos nitrogenados , evitando así la necesidad de que las altas tasas de filtración y cambiando sobre su metabolismo del nitrógeno para terminar con el producto final relativamente insolubel ácido úrico , cosa que puede ser excretado en solución sobresaturada con una mínima pérdida de agua.
5
Representación esquemática de riñón de rata en la cual se ilustran las diferentes zonas del riñón: corteza (C), zona subcortical (SZ), médula externa (OM) y médula interna (IM). A: vasos arteriales y capilares glomerulares, peritubulares y vasos rectos, B: vasos venosos y C: el nefron con la capsula de Bowman, tubulo próximal, asas cortas y largas de Henle, tubulo distal y el tubulo colector 
		Nefrona cortical	Nefrona yuxtamedular
	Glomérulos	En zona externa o media de la corteza	En zona interna de la corteza, en vecindad con la médula
	Asas de Henle	Cortas, hasta médula externa	Largas, penetran profundamente en la médula interna.
	Capilares peritubulares	Rodean y perfunden los elementos corticales	En forma de vasos rectos, paralelos a las asas, hasta médula interna
Poca capacidad para concentrar la orina
Elevada capacidad para concentrar la orina
Nefrón: unidad funcional del riñón
. Representación esquemática que ilustra un nefrón yuxtamedular (izquierda) y un nefrón cortical (derecha). G: glomérulo; TP: túbulo proximal; SAGM: segmento ascendente grueso medular; SAGC: segmento ascendente grueso cortical; SAD: segmento ascendente delgado; TCC: túbulo colector cortical; TCN: túbulo conector; TCD: túbulo contorneado distal; TCME: túbulo colector medular externo; TCMI: túbulo colector medular interno; TCP: tubulo colector papilar. El glomérulo se encuentra en la corteza renal. Las nefronas corticales tienen asas cortas y descienden hasta la médula externa. Los nefrones yuxtamedulares tienen asas largas que descienden hasta la papila renal 
Perfil de presión hidrostática en la circulación renal
Perfil normal
 después de la constricción de las art. Aferente.
 después de la constricción de las art. Eferente
PG : presión hidrostática en el cap. glomerular 
∆P presión de perfusión normal de la circulación renal
GLOMÉRULO 
Arteriola eferente
Arteriola aferente
Glomérulo
Aproximadamente el 20% del plasma que entra en la arteriola aferente se filtra en los capilares glomerulares hacia la cápsula de Bowman.
MEMBRANA DE FILTRACION GLOMERULAR 
La membrana de filtración glomerular es impermeable a las proteínas plasmáticas, células sanguíneas y sustancias de elevado peso molecular.
APARATO YUXTAGLOMERULAR 
Constituido por la Mácula Densa, las células mesangiales extraglomerulares y las células granulares (encargadas de secretar renina a la circulación) .
Filtración
Reabsorción
Secreción
filtración de plasma a través de la membrana glomerular hacia la cápsula de Bowman (creatinina, Na+, H2O, etc)
Reabsorción: recuperación de sustancias útiles desde el lumen tubular a la sangre de los capilares peritubulares. (Na+, K+, glucosa, aa, H2O)
secreción de ciertas sustancias directamente desde la sangre peritubular al líquido tubular.(K+, H+, NH3)
Procesos primarios de la formación de orina.
Capilar 
glomerular
Cápsula de Bowman
Determinantes del Volumen de Filtrado Glomerular (VFG): volumen de agua y solutos que se filtran en el glomérulo hacia la cápsula de Bowman
Presión efectiva de filtración:(PEF)
Pr. Hidrostática en el Capilar Glomerular (Phg)
Pr. Hidrostática en la Cápsula de Bowman (Phcb)
Pr. Oncótica en el Capilar Glomerular (Pog)
Pr. Oncótica en la Cápsula de Bowman (Pocb)
Kf: Coeficiente de filtración.
Area y permeabilidad del capilar glomerular, pasible de ser regulado por múltiples sustancias.
VFG= PEF x Kf
Variaciones de las presiones que afectan la filtración a lo largo de un capilar glomerular. 
VFG = PEF. Kf
VFG = [(Phg + Pob) – (Phb + Pog)] Kf
Presión (mmHg)
Capilar glomerular 
PEF
Pog
Phg
Phb
Arteriola aferente
Arteriola eferente
Pob
REGULACIÓN INTRÍNSECA
AUTOREGULACIÓN DEL FPR Y EL VFG
Mecanismo Miogénico
En respuesta a un aumento de la Presión de Perfusión en la pared de las AA, se produce una vasoconstricción (vc) automática de las fibras musculares lisas de la AA.
Mecanismo Miogénico
Retroalimentación Túbulo Glomerular
VC aferente
Arteriola aferente
Estiramiento
Retroalimentación Tubulo Glomerular
Cuando se incrementa el VFG o aumenta el Na+ que llega a la mácula densa, ésta envía una señal al AYG, causando VC de la AA.
REGULACIÓN INTRÍNSECA
AUTOREGULACIÓN DEL FPR Y EL VFG
¡Cambios en la secreción de renina!
ADO: adenosina
Autorregulación del FPR y VFG.
El mantenimiento del FPR y el VFG constantes a pesar de los cambios en la presión arterial sistémica siempre que este dentro del intervalo de presión 60-170 mmHg.
Perfil de presión hidrostática en la circulación renal durante la autorregulación.
Perfil normal
 después del aumento de la presión arterial media.
PG : presión hidrostática en el cap. glomerular 
Asociado a la autorregulación renal se habla del balance tubuloglomerular: 
A mayor VFG se corresponde con una mayor reabsorción en el T. Próximal, manteniendo un balance proporcional próximo al 65%. 
La gran de reduccion de la presión hidrostática en los capilares peritubulares facilita la reabsorcion de solutos y agua, principalmente en el Tubulo Proximal. También existen mecanismos tubulares que contribuyen con la reabsorción.
Figure 34-10 Effect of volume expansion on fluid uptake by the peritubular capillaries.
Regulación Extrínseca del FPR y VFG
Neural : Sistema Nervioso Autónomo: inervación simpática 
Hormonal: Sistema renina-angiotensina-aldosterona; prostaglandinas; péptido natriurético auricular….
Pueden modificar el calibre las arteriolas aferentes y eferentes
FPR PEF VFG
VD AA
VC AA
VD AE
VC AE
Tono de las arteriolas en condiciones normales:
Tono arteriolar
Glomérulo
VD AA y VC AE
Regulación Extrínseca del FPR y VFG
Neural : Sistema Nervioso Autónomo: inervación simpática 
Hormonal: Sistema renina-angiotensina-aldosterona; prostaglandinas; péptido natriurético auricular….
Pueden modificar el calibre las arteriolas aferentes y eferentes
REGULACIÓN EXTRÍNSECA
El sistema nervioso simpático producevasoconstricción renal y retención de sodio y agua.
Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona (SRAA)
ESTíMULOS PARA LA LIBERACIÓN DE RENINA
Receptores β1 adrenérgicos en aparato yuxtaglomerular 
Disminución de la Presion de Perfusión en la AA del glomerulo 
Disminución de la carga filtrada de Na+ que llega a la Macula Densa
Regulación Extrínseca
Sistema RAA
Hipotálamo
ANG II
HAD
Pulmón
(ECA)
Hígado
Renina
Riñón
Glándula
Suprarrenal
Aldosterona
Angiotensinógeno
Angiotensina I
Aumenta reabsorción de Na+ y H2O
Acciones de la angiotensina II (ANGII)
Sistema Nervioso Central: estimula secreción de hormona antidiurética (ADH), mecanismo de la sed e ingesta de sal, estimula secreción de ACTH
Sistema Nervioso Periférico: facilita la actividad simpática reforzando la vasoconstricción
Vasos sanguíneos: vasoconstricción
Corazón: aumenta la frecuencia y fuerza de contracción
Riñón: vasoconstricción, incrementa la reabsorción de sodio
Corteza adrenal: estimula la secreción de aldosterona
INTERRELACIONES DEL SRAA CON OTRAS SUSTANCIAS VASOACTIVAS
Estimula la liberación de prostaglandinas vasodilatadoras PGI2 y PGE2
Antagonismo con el óxido nítrico (ON, vasodilatador) 
Estimula la producción de ENDOTELINA1 (vasonconstricción)
Aumenta la síntesis de TROMBOXANO A2 (vasonconstricción)
Activa Sistema Calicreina-Cinina Renal (vasodilatación)
Antagónico con el Péptido natriurético auricular (PNA)
ANG II inhibe su propia secreción por retroalimentación negativa.
Efectos de mediadores vasoacticos selectivos en la hemodinámia glomerular. 
CLEARANCE (Cx): volumen de plasma completamente depurado de una sustancia X por unidad de tiempo y en relación a la masa corporal
 Ux (mg/ml) . VMU (ml/min)
 Px (mg/ml)
 Cx
(ml/min)=
El aclaramiento (depuración) es un concepto central en la fisiología renal, dado que proporciona una manera de evaluar la eliminación de una sustancia por los riñones (Smith H., 1951)
Evaluación de la función renal
Carga filtrada: VFG . [X]pl
Carga excretada: VMU . [x]u
Depuración de inulina y paraaminohipurato(PAH): SU IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
Paraaminohipurato (PAH): aproximadamente el 20 % del PAH infundido, se filtra en el glomérulo. El 80 % restante entra a los capilares peritubulares y se secreta activamente en el túbulo proximal.
Inulina (In): se filtra la totalidad de la inulina infundida, no se reabsorbe ni se secreta a lo largo de la nefrona.
Depuración de inulina y paraaminohipurato(PAH): SU IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
 UIn . VMU 
 PIn
C In 
=
 UPAH . VMU
 PPAH 
C PAH 
=
C In = Volumen de Filtrado glomerular (VFG)
C PAH = Flujo Plasmático renal (FPR)
Mayor volumen de plasma depurado de PAH que de inulina.
FF
(Fracción de Filtración) 
VFG
FPR
C In
C PAH
20%
Relación entre el volumen de plasma que pasa por los glomérulos y el volumen que se filtra.
C In = VFG (volumen de filtrado glomerular) 
C PAH = FPR FSR FPR 
 1- Ht/100
(Flujo plasmático renal)
(Flujo sanguíneo renal)
C In y C PAH: SU IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
La excreción fraccional (EF) es una forma de comparar el Cl cr o inulina con el clearance de otra sustancia y evaluar que proceso esta sufriendo esa sustancia en el riñón.
Cl x / Cl In = EF
 UCr . VMU 
 PCr
C Cr 
=
Clearance de creatinina (Ccr) : SU IMPORTANCIA FISIOLÓGICA
La creatinina es filtrada en el glomérulo y una pequeña porción secretada por las células epiteliales del túbulo próximal.
CCr ≈ Cin ≈ VFG
El filtrado glomerular es influenciado por factores extrarrenales:
Edad
Sexo
Contenido de proteínas de la dieta
Estado de hidratación (expansión/contracción del volumen del líquido extracelular)
Terapia farmacológica
Balance de sodio
Ritmo circadiano
Preñez
SISTEMAS DE TRANSPORTE EN LOS DISTINTOS SEGMENTOS DEL EPITELIO RENAL
Mecanismos de transporte de sodio y agua en los distintos segmentos del nefron. TP: túbulo proximal; SGA: segmento grueso ascendente; SDD: segmento descendente delgado; SAD: segmento ascendente delgado; TCC: túbulo colector cortical; TCD: túbulo contorneado distal; TCM: túbulo colector medular. NHE3: intercambiador Na+/H+; NKCC2: cotransporte Na+, K+,2Cl-; NCC: cotransporte Na+/ Cl- ; ENaC: canal epitelial de sodio; AQP: acuaporina; NBC: cotransporte Na+/HCO3- ; UT: transportadores de urea; ROMK: canal rectificador de potasio de médula externa. La bomba de Na+, K+-ATPasa se ubica en la membrana basolateral (
K+
Na+
ATP
H2O
AQP1
H2O
AQP1
Túbulo Próximal
H+
Na+
glucosa
glucosa
La reabsorción próximal es isohídrica e isotónica
Osmolaridad al final del TP 300 mOsm/L. Se reabsorbe el 65% del VFG.
Se reabsorbe 80% del bicarbonato filtrado.
Na+
Na+
aminoácidos
Anhidrasa carbónica
H2O + CO2
H+ 
HCO3- 
HCO3- 
H2CO3
Anhidrasa carbónica
H2O
H2O
AQP1
AQP1
K+
Na+
ATP
Segmento descendente delgado de Henle
UT-A2
UT-A2
urea
urea
Recibe el 35% del VFG.
Elevada permeabilidad al agua (AQP1) 
Impermeable a los solutos.
K+
Na+
ATP
Na+
K+
2Cl-
NKCC2
Cl-
K+
Cl-
K+
ROMK
Segmento ascendente grueso de Henle
H+
Na+
NHE3
Recibe 10% VFG. Impermeable al agua. Impermeable a la urea. Reabsorción activa NaCl: apical: cotransportador Na+:K+:2Cl- . Elemento primario en la generación del mecanismo por contracorriente.
 
Na+
Cl-
K+
Na+
ATP
Cl-
Túbulo Contorneado distal
NCC
Reabsorción de Na y Cl: cotransporte Na+:Cl- apical 	 (estimulado por aldosterona)
Na+
ENaC
K+
ROMK
H2O
H2O
AQP2
AQP3
K+
Cl-
K+
Na+
ATP
Túbulo Colector Cortical
urea
UT-A1
UT-A3
Na+
ENaC
H2O
AQP2
H2O
AQP4
K+
Na+
ATP
urea
UT-A3
Túbulo Colector Medular
H2O
AQP2
Sin ADH: TC impermeable al agua
Con ADH: TC permeable al agua
El cotransporte Na+K+2Cl-, es el mecanismo primario en la formación del mecanismo por contraccorriente y la instalación del gradiente osmótico medular.
La acuaporina 2 (AQP2) es regulada por la ADH
El transportador de urea UT-A1 es sensible a la ADH
. Esquema de los factores que regulan la hemodinamia renal. G: glomérulo; VFG: volumen de filtrado glomerular; FPR: flujo plasmático renal; FF: fracción filtrada; SNS: sistema nervioso simpático; ET-1: endotelina 1; ADH: hormona antidiurética; ANG II: angiotensina 2; PNA: péptido natriurético auricular; ON: óxido nítrico; GLOM: glomérulo; PGE2: prostaglandina E2; PGI2: prostaciclina; ACH: acetilcolina; BK: bradikinina; DA: dopamina; MD: macula densa; VC: vasoconstricción; VD: vasodilatación; AA: arteriola aferente; AE: arteriola eferente. La MD es sensible al contenido del liquido tubular. El PNA aumenta el VFG dilatando la AA y contrayendo la AE. La ANGII contrae la AE y aumenta la sensibilidad de la retroalimentación tubuloglomerular, mientras que el ON la disminuye. Las PG dilatan la AA. La BK produce VD a través de las PG y el ON. La contracción de la AA disminuye el VFG y FPR sin modificar la FF. La contracción de la AE aumenta el VFG y la FF y disminuye el FPR. La dilatación de la AA aumenta el VFG y el FPR sin cambiar la FF, en cambio la dilatación de la AE disminuye el VFG y la FF y aumenta el FPR. 
El sistema multiplicador por contracorriente es responsable de mantener una médula progresivamente hipertónica que permite la reabsorción de agua desde el túbulo colector en presencia de ADH asegurando así, la constancia del medio interno.
Requisitos para la formación del mecanismo por contracorriente:
1. Asas de Henle: flujo contracorriente
2. Un proceso de transporte activo (secundario): cotransporte Na+-K+-2Cl- que permite el establecimiento del gradiente córtico medular. 
3. Las distintas propiedades de permeabilidad al agua: segmentos descendentes y ascendente de Henle. 
SISTEMA MULTIPLICADOR DE CONTRACORRIENTE
El flujo contracorriente en los vasos rectos contribuye a mantener elgradiente osmótico. 
Mecanismo por contracorriente. Osmolaridades (mOsm/l), transporte activo ( ) y pasivo de Na+ ( ) y H2O ( ) en el nefrón. 
300
300
300
600
300
400
600
800
800
1200
1200
1200
1000
800
600
400
200
1000
400
150
100
300
300
400
600
800
1000
300
200
300
300
300
600
300
400
600
800
800
1200
1200
1000
800
600
400
200
1000
400
150
100
300
300
90
80
70
60
50
50
Antidiuresis
Diuresis acuosa
Corteza
Médula externa
Región externa
Región interna
Médula interna
Na+
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
H2O
Na+
H2O
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Urea
Con ADH
Sin ADH
Mediante el clearance de agua libre se puede evaluar la capacidad del riñón para concentrar la orina
Cl H20 = VMU - Cl osm (clearance osmolar)
Intercambio en contracorriente en los vasos rectos.
325
300
300
1200
UT-A1
UT-A2
UT-A3
UT-B
AQP1
AQP1
AQP3
AQP4
AQP2
AQP2
AQP4
AQP2
UT-A3
Urea
Urea
Urea
Urea
Urea
Urea
Urea
Urea
Urea
Urea
Urea
Mecanismo para la acumulación de urea al gradiente de la médula interna.
Vasos rectos
Corteza
Médula externa
Región externa
Región interna
Médula interna
La urea recircula en la nefrona contribuyendo así a la hipertonicidad medular
Anestesia
Traqueotomía, catéter en art. carótida, yugular externa y vejiga.
Bomba de infusión.
Peso corporal, espacio extracelular y filtrado glomerular teórico se utilizan para calcular:
Dosis de Prime: para saturar el espacio extracelular de inulina a la concentración deseada
Dosis de Sostén: para reponer la inulina que se filtra al estar saturado el espacio extracelular. Mantenimiento de concentraciones plasmáticas de PAH a lo largo del estudio.
Clearance de inulina y PAH. Materiales y métodos.
45 min
Período de estabilización
0
30
 Prime de inulina y PAH. 
Muestras blanco de sangre y orina
60
90 min
Sangre y orina
Sangre y orina
Sangre y orina
 Dosis Sostén de inulina y PAH. 
Al finalizar el último período de recolección se toman muestras simultáneas de arteria y vena renal con las cuales se medirá la extracción de PAH
Clearance de inulina y PAH. Materiales y métodos.
Manejo de las muestras de sangre y orina.
Sangre: tubos con heparina para separar plasma, hematocrito, desproteinizado del plasma, refrigeradas.
Orina: volumen minuto urinario por gravimetría, diluciones, refrigeradas.
Clearance de inulina y PAH. Materiales y métodos.
54
Regulación renal del equilibrio ácido-base
Ácido: molécula o ion que, en solución, puede ceder protones (HCl)
Base: molécula o ion capaz de aceptar protones para eliminarlo de una solución (bicarbonato)
pH= -log [H+]
pH= pk + log HCO3-/H2CO3 (ecuación de Henderson-Hasselbalch)
pH 7.4 = 40 nmol/L H+ o 0,00004 mmol/L
Margen Normal de pH: 7.35 - 7.45 (animales domésticos)
ACIDOS FORMADOS EN PROCESOS METABOLICOS
 Acidos volátiles: CO2
Acidos fijos: ácido sulfúrico, ácido fosfórico
Acidos orgánicos: ácido láctico, ácido acetoacético y ácido β-OH butírico
Regulación renal del equilibrio ácido-base
Excreción de H+
Recuperación y ganancia de HCO3-
Buffers urinarios
Secreción de HCO3-
Amortiguación de los H+ secretados al líquido tubular
A partir del HCO3- filtrado, por cada H+ secretado se reabsorbe un HCO3-
Ser eliminados como H2PO4-
Ser eliminados como NH4+
 ¡¡¡Muchas gracias por su atención!!!
¿Consultas? luisdiciano@gmail.com 
Best y Taylor. Bases Fisiológicas de la Práctica Médica. 12ª edición John B West. Ed. Panamericana. 1993. 
Boron F., Boulpaep E. Medical Physiology. 2da. Edición. Saunders, Elsevier.
Guyton -Hall Tratado de Fisiología Médica 9ª. Edición.
Houssay B. A. Fisiología Humana 7ma edición 
Tresguerres A. F. Fisiología Humana 2 edición 1999
Dvorkin-Cardinali. Bases Fisiológicas de la Práctica Médica 13ª edición 2003 
Lecturas adicionales:
Pitts RF Physiology of the kidney and body fluids Chicago, Year Book Medical Publishers Inc 1963
Homer HW The kidney. Structure and function in health and disease. Oxfords University Press. 1951
Brenner: Brenner and Rector's The Kidney, 8th ed. Saunders, Elsevier2007
Vallon Volker. Tubuloglomerular feedback and the control of glomerular filtration rate. News Physiol Sci 2003;18: 169-174.
Vanessa E et al. An overview of glomerular filtration rate in dogs and cats. The Veterinary Journal 2011; 188: 156-165.
Salomonsson M et al. Calcium handling in afferent arterioles. Acta Physiol Scand 2004, 181, 421-429.
Bibliografía.