2 Filtración glomerular (1)

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FISIOLOGÍA II. Fisiología renal.
Filtració� Glomerula�
Formación de orina.
Las dos partes principales de la nefrona son la cápsula de Bowman con su glomérulo invaginado y
los túbulos renales forman la orina por medio de 3 procesos:
● Filtración
● Reabsorción
● Absorción
La filtración glomerular es el proceso inicial de la formación de orina y consiste en la producción de
un ultra filtrado de la sangre, la fuerza con la que se da este filtrado está representada por la presión
capilar glomerular, lo que fuerza la salida de líquidos y solutos a través de la barrera de filtración.
La formación de una gran cantidad de filtrado de plasma en los glomérulos renales requiere una gran
irrigación sanguínea. El riñón recibe en forma normal entre el 20 y 25% del gasto cardiaco, lo que
representa alrededor de 1700 lts por día (1200 ml/min).
La intensidad con la que se excretan las sustancias en la orina son la suma de 3 procesos: La
filtración glomerular, la reabsorción de sustancias de los túbulos renales hacia la sangre y la
secreción de sustancias desde la sangre hacia los túbulos.
Velocidad de excreción urinaria = Velocidad de filtración – velocidad de reabsorción + velocidad de
secreción.
La formación de orina comienza con la filtración de líquido desde los capilares glomerulares a la
cápsula de Bowman, el líquido pasa a través de los túbulos y se modifica por la reabsorción de agua
y solutos.
La reabsorción es cuantitativamente más importante que la secreción en la formación de orina, pero
la secreción es importante para determinar las cantidades de iones que se excretan. La mayoría de
las sustancias que deben eliminarse son los productos finales del metabolismo, como urea,
creatinina, ácido úrico y uratos, se absorben mal y se excretan en grandes cantidades. Cada uno de
los procesos está regulado de acuerdo con las necesidades del cuerpo.
Ventajas del filtrado glomerular FG.
Permite a los riñones eliminar con rapidez productos de desecho del cuerpo, permite también
controlar de modo preciso y rápido el volumen y composición de los líquidos corporales.
El primer paso del filtrado glomerular comienza con la filtración de líquidos a través de los capilares
glomerulares hacia la cápsula de Bowman. Los capilares glomerulares son impermeables a las
proteínas, las concentraciones de las sales y moléculas orgánicas son similares a las del plasma.
El filtrado glomerular ocupa alrededor del 20% del flujo plasmático renal, y está determinado por el
equilibrio entre las fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas, y por el coeficiente de filtración capilar
(Kf).
Los capilares glomerulares tienen una filtración mucho mayor que la mayoría de los otros capilares
por una presión hidrostática glomerular alta y un gran Kf, la fracción de filtración se calcula de la
siguiente manera: Fracción de filtración = FG / Flujo plasmático renal.
Membrana capilar glomerular.
Tiene 3 capas principales, las cuales forman la barrera de filtración:
● Endotelio del capilar: Perforado por fenestraciones, las células endoteliales tienen carga (-)
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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● Membrana basal: Consta de una red de colágeno y fibrillas de proteoglucanos
● Capa de células endoteliales: Los podocitos recubren la superficie exterior de los capilares
La capacidad de filtrado de los solutos se relaciona inversamente con su tamaño, una capacidad de
filtración de 1 significa que la sustancia se filtra tan libremente como el agua. Las moléculas grande
con carga negativa se filtran con menos facilidad que las moléculas con el mismo tamaño molecular
y cargas positivas.
El FG está determinado por 1) La suma de las fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas a través de la
membrana glomerular (presión de filtración neta), y 2) El coeficiente de filtración capilar glomerular
Kf. FG = Kf x presión de filtración neta.
La presión de la filtración neta representa la suma de las fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas,
estas fuerzas son:
● Presión hidrostática glomerular PG
● Presión hidrostática en la cápsula de Bowman PB
● Presión coloidosmótica de las proteínas plasmáticas en el capilar glomerular πG
● Presión coloidosmótica de las proteínas en la cápsula de Bowman πB
FG = Kt (PG – PB – πG + πB)
Fuerzas que favorecen la filtración (mmHg)
● Presión hidrostática glomerular 60
● Presión coloidosmótica en la cápsula de Bowman 0
Fuerzas que se oponen a la filtración
● Presión hidrostática en la cápsula de Bowman 18
● Presión coloidosmótica capilar glomerular 32
Presión de filtración neta = 60 – 18 – 32 = +10 mmHg
Filtración glomerular.
La filtración es la primera parte de la formación de la orina, es un proceso físico que se produce en lo
más de 2500000 corpúsculos renales, conforme la sangre fluye por los capilares glomerulares, se
filtra agua y solutos desde la sangre hacia la cápsula de Bowman, esta filtración se produce por la
membrana glomérulo capsular. El líquido pasa de los capilares glomerulares a la cápsula de Bowman
porque existe un gradiente de presión entre las dos áreas.
En estado normal, la presión hidrostática glomerular, presión coloidosmótica sanguínea y la presión
hidrostática capsular (esto es en la cápsula de Bowman), estas 3 presiones rigen lo que se conoce
como presión efectiva de filtración o PEF. De estas presiones, la presión hidrostática glomerular es la
fuerza impulsora principal y la que guarda relación más íntima con la presión efectiva de filtración,
tiende a expulsar líquido de los glomérulos, en cambio la presión hidrostática capsular y la presión
coloidosmótica sanguínea actúan en dirección opuesta.
Como en el resto de los capilares del cuerpo el juego de fuerzas relacionadas con el intercambio de
líquidos entre los capilares y el intersticio se calcula mediante la ecuación de Starling. El equilibrio de
Starling establece el juego de fuerzas que determinan la presión neta de filtración o reabsorción a
través de los lechos capilares, estas comprenden dos fuerzas que favorecen la filtración y dos que la
impiden.
Presiones de Starling, TFG = K[(PGC – πBS) – (PBS + πGC)], donde:
● PGC = Presión hidrostática de los capilares glomerulares (60 mmHg)
● PBS = Presión hidrostática de la cápsula de Bowman (18 mmHg)
● πGC = Presión oncótica de los capilares glomerulares (32 mmHg)
Presión efectiva de filtración.
PEF = PHG + POC + POI
PEF = 60 mmHg – 18 mmHg – 32 mmHg = 10 mmHg
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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En otras palabras, la PEF de 10 mmHg haría que se filtrara líquido desde el glomérulo hacia la
cápsula de Bowman, como la presión efectiva de 1 mmHg produce una filtración glomerular de 12.5
ml x min para ambos riñones, por lo que la filtración normal será de 125 ml x min (10 x 12.5 = 125).
El aumento de la presión hidrostática en la cápsula de Bowman reduce el FG, la presión de la cápsula
de Bowman en el ser humano es de aproximadamente 18 mmHg en condiciones normales, el
aumento de la presión hidrostática en la cápsula reduce el FG, mientras que si se reduce, aumenta el
FG. Pero los cambios de presión no son un mecanismo importante en la regulación del FG, excepto
en ciertos estados patológicos asociados a la obstrucción de la vía urinaria, en los que la presión de
la cápsula de Bowman puede aumentar mucho y producir una reducción grave del FG.
El aumento de la presión coloidosmótica capilar glomerular reduce el FG, a medida que la sangre
pasa desde la arteriola aferente a través de los capilares glomerulares hasta las arteriolas efererntes,
la concentración plasmática de las proteínas aumenta alrededor de un 20%, esto porque alrededor de
una quinta parte del líquido en los capilares se filtra a lacápsula de Bowman, lo que concentra las
proteínas glomerulares que no se filtran, aumentando la presión de 28 mmHg en los capilares
glomerulares a 36 en el extremo eferente de los capilares.
Factores que influyen en la presión coloidosmótica capilar glomerular son:
● La presión coloidosmótica del plasma arterial
● La fracción del plasma filtrada por los capilares glomerulares (fracción de filtrado)
El aumento de la presión coloidosmótica del plasma arterial eleva la presión coloidosmótica capilar
glomerular, lo que a su vez disminuye el FG.
Aumentar la fracción de filtrado glomerular también concentra las proteínas plasmáticas y eleva la
presión coloidosmótica glomerular. La fracción de filtración se define como FG / flujo plasmático
renal, por lo que puede aumentarse elevando el FG o reduciendo el flujo plasmático. En
consecuencia, incluso con una presión hidrostática glomerular constante, una cantidad mayor de
flujo sanguíneo hacia el glomérulo tiende a aumentar el FG, y una menor intensidad del flujo
sanguíneo hacia el glomérulo tiende a reducirlo.
El aumento de la presión hidrostática capilar glomerular incrementa el FG, la presión hidrostática
glomerular es de 60 mmHg en condiciones normales, los cambios en esta presión son la principal
forma de regular fisiológicamente el FG. Esta presión está determinada por 3 variables:
● Presión arterial
● Resistencia arteriolar aferente
● Resistencia arteriolar eferente
Otro factor, la presión coloidosmótica capsular actúa cuando alguna enfermedad ha aumentado la
permeabilidad glomerular lo suficiente para permitir que las moléculas de proteínas de la sangre
difundan hacia la cápsula, en estas circunstancias el filtrado capsular produce presión osmótica que
se opone a la sanguínea.
PEF = (PHG + POC) – (POG + PHC) = (60 mmHg – 20 mmHg – 18 mmHg) = 22 mmHg
22 mmHg x 12.5 = 275 ml x min
El coeficiente de filtración depende básicamente de las propiedades de la barrera de filtración, la
presión hidrostática capilar puede modificarse por alteraciones en las arteriolas aferente y eferente, la
presión hidrostática capsular se altera en condiciones de obstrucción ureteral y la presión oncótica
de este espacio se aumenta por ultra filtrado proteico (síndrome nefrótico).
Factores que determinan la permeabilidad de la BFG.
● Diámetro molecular
● Forma molecular
● Elasticidad
● Carga eléctrica
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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La presión hidrostática glomerular es regulada por mecanismos que modifican el calibre de las
arteriolas aferente y eferente, y también está bajo la influencia de cambio en la presión arterial, la
filtración glomerular está en razón inversa de la presión coloidosmótica sanguínea y de la
concentración de proteínas en la sangre.
Regulación de la hemodinamia renal.
El flujo renal depende de un control intrínseco (autorregulación) y de un control extrínseco
(neurohormonal).
Autorregulación del flujo sanguíneo renal: Los cambios en la presión de perfusión renal (presión
arterial renal-presión venosa renal) se modifican siguiendo los cambios en la tensión arterial, como la
tensión arterial varía mucho según la actividad del sujeto, la filtración glomerular se vería obligada a
variar dentro de esos parámetros, de no existir un mecanismo de control intrínseco renal
denominado autorregulación.
La respuesta frente a los cambios de presión arterial se produce fundamentalmente en las arteriolas
aferentes, lo que permite que la presión en el interior de los capilares glomerulares se mantenga
también constante, por lo que los cambios en la presión arterial afectan solo mínimamente la
filtración glomerular. Esta propiedad es operativa dentro de ciertos límites de presión arterial que
oscilan entre 80 a 140 mmHg de tensión arterial sistólica.
Este proceso de autorregulación comprende los siguientes mecanismos acoplados:
● Mecanismo miogénico
● Retroalimentación (feedback) túbulo glomerular
● Mecanismo metabólico
Mecanismo miogénico: Se producen cambios de la resistencia de la arteriola aferente (contracción y
relajación del músculo liso vascular) en respuesta al aumento o disminución de la tensión de la pared
del vaso, este mecanismo involucra la entrada de calcio por canales activos operados
mecánicamente, como consecuencia del estiramiento de la pared del capilar ante aumentos de la
presión arterial. El factor que controlaría la contracción de la pared vascular sería la tensión (T), de
acuerdo con la ley de Laplace, por el gradiente transmural de presión (P) y por el radio interno del
vaso T = P x R, de esta forma, para mantener constante T frente a un aumento de P, el radio interno
del vaso tendría que disminuir y viceversa. La distensión de la pared vascular aferente provoca la
apertura mecánica de canales de calcio en las células musculares de la capa media.
Retroalimentación (feedback) túbulo glomerular: Según esta teoría, un aumento de la presión de
perfusión produciría un aumento de la PH de los CG y el consiguiente aumento del FG. Aumentaría
así el fuljo de líquido que llega a las zonas distales de la nefrona, lo que sería detectado por la mácula
densa, que a su vez activaría mecanismos efectores que causan vasoconstricción de la arteriola
aferente reduciendo la FPR, la presión intracapilar y la FG.
Mecanismo metabólico o regulación metabólica: El metabolismo predice que manteniendo
relativamente constante el metabolismo celular y, como consecuencia el metabolismo de oxígeno,
una disminución del aporte de sangre a el riñón induciría una isquemia relativa y la producción de
metabolitos vasodilatadores que devolverían las resistencias renales al nivel original. Por el contrario,
un aumento de la FPR produciría una hiperoxia relativa con producción de un metabolismo
vasoconstrictor.
Importancia del sistema renina-angiotensina-aldosterona.
Interviene en el control de:
● Hemodinámica sistémica y presión arterial
● Hemodinámica intrarrenal
● Balance de sodio y potasio
● Balance de agua
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● Equilibrio ácido-básico
Control fisiológico de la filtración glomerular y del flujo sanguíneo renal, están influenciados por el
sistema nervioso simpático, las hormonas y los autacoides y otros controles de retroalimentación
que son intrínsecos a los riñones.
La activación del sistema nervioso simpático reduce el FG, casi todos los vasos sanguíneos de los
riñones están muy inervados por fibras nerviosas simpáticas, la fuerte activación de estas fibras
puede contraer las arteriolas renales y reducir el flujo sanguíneo renal y el FG. La influencia baja o
moderada ejerce poca influencia sobre el flujo sanguíneo y el FG, los nervios simpáticos renales son
importantes para reducir el FG durante trastornos agudos y graves que duran varios minutos o pocas
horas.
Control hormonal por autacoides de la circulación renal.
Varias hormonas y autacoides pueden influir en el FG y en el flujo sanguíneo renal.
● Noradrenalina y adrenalina: Reducen el FG y el flujo sanguíneo renal, son liberadas por la
médula suprarrenal
● Endotelina: Puede contribuir a la hemostasia cuando se secciona un vaso, es liberada por las
células endoteliales lesionadas de los riñones.
● Angiotensina II: Hormona circulante y autacoide local que se forma en los riñones y
circulación sistémica, las arteriolas aferentes están protegidas de la contracción mediada
por angiotensina II, la cual libera vasodilatadores (óxido nitroso y prostaglandinas), las
arteriolas eferentes son altamente sensibles a la angiotensina II, una alta concentración de
esta hormona ayuda a evitar reducciones del FG y presión glomerular.
● Óxido nítrico derivado del endotelio: Reduce la resistencia vascular renal, es liberado por el
endotelio vascular de todo el cuerpo, los fármacos que inhibana este autacoide
incrementarán la resistencia vascular renal y reducirán el FG y excreción urinaria de sodio,
haciendo que se eleve la presión arterial.
● Prostaglandinas y bradicinina: Hormonas y autacoides que producen vasodilatación y
aumentan el flujo sanguíneo renal y el FG, las prostaglandinas pueden ayudar a impedir
reducciones excesivas del FG y del flujo sanguíneo renal.
Los mecanismos de retroalimentación intrínsecos de los riñones mantienen el flujo sanguíneo renal y
FG relativamente constantes, su principal función es mantener un FG constante que permita un
control preciso de la excreción renal de agua y solutos.
Si no hubiera autorregulación, un incremento relativamente pequeño de la presión arterial, provocaría
un incremento similar de un 25% en el FG. El mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular tiene
dos componentes que actúan juntos en el control del FG:
● Un mecanismo de retroalimentación arteriolar aferente
● Un mecanismo de retroalimentación arteriolar eferente
Los riñones tienen un mecanismo de retroalimentación que acopla los cambios en la concentración
de NaCl en la mácula densa al control de la resistencia arteriolar renal. La reducción de NaCl en la
mácula densa dilata las arteriolas aferentes y aumenta la liberación de renina.
La administración de fármacos que bloquean la formación de angiotensina II o que bloquean la
acción de esta, provocan reducciones del FG mayores de lo habitual cuando la presión arterial renal
se reduce por debajo del valor normal.
Una ingestión elevada de proteínas aumenta el flujo sanguíneo renal y el FG, como los aa y el Na se
reabsorben juntos en los túbulos proximales, la mayor reabsorción de aa también estimula la
reabsorción de Na en los túbulos proximales, reduciendo la llegada de sodio a la mácula densa. Esto
desencadena un descenso mediado por retroalimentación tubuloglomerular de la resistencia de las
arteriolas aferentes, esto eleva después el flujo sanguíneo renal y el FG.
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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La glucosa se reabsorbe junto al Na en el túbulo proximal, a mayor glucosa en túbulos proximales, le
hace reabsorber un exceso de sodio junto a la glucosa, se reduce la llegada de NaCl a la mácula
densa, y se activa la dilatación mediada por la retroalimentación tubuloglomerular de las arteriolas
aferentes, produciendo aumentos del flujo sanguíneo renal y del FG.
Gutiérrez Ayón Laura Ximena