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miércoles, 9 de abril de 2008

FISIOLOGIA RENAL


Dr. Antonio Dubravcic Luksic
Ex Catedrático de Nefrología -Universidad de San Francisco Xavier de Chuquisaca
(Sucre - Bolivia)
Filtración glomerular *Balance del agua *Función tubular *Balance del potasio *Asa de Henle
*Metabolismo de la urea *Balance del sodio *Flujo sanguíneo renal

1.- FILTRACION GLOMERULAR
Entre las principales funciones que realiza el riñón, para contribuir a mantener el equilibrio del organismo, es sin duda la filtración glomerular. Grandes cantidades de ultrafiltrado libre de proteínas, son elaborados diariamente en los glomérulos. El ultrafiltrado glomerular que en el ser humano representa 180 litros/día, corresponde a un volumen cuatro veces mayor al volumen hídrico total del organismo, más de diez veces el volumen del líquido extracelular y cien a doscientas veces la cantidad de agua ingerida diariamente.El hecho de que esta enorme cantidad de líquido circule diariamente a través del capilar glomerular y penetre en el túbulo proximal implica varias condiciones relacionadas con el proceso de filtración glomerular.
El sistema de filtración debe ser adaptado de modo especial para permitir la formación de esos volúmenes, ya sea disponiendo de un gran número de unidades de filtración, de una elevada presión de filtración, o de una membrana altamente permeable al agua.
El proceso de filtración glomerular debe ser meticulosamente regulado para evitar cambios bruscos en el volumen extracelular y en el volumen total del organismo.
El proceso de filtración debe funcionar coordinadamente con el mecanismo de reabsorción tubular, para que no se pase de una capacidad límite de reabsorción.
La filtración glomerular se produce por la interacción de diferentes fuerzas físicas. El volumen de filtración glomerular está determinado, por una parte, por la diferencia entre la presión hidrostática y coloidosmótica transcapilares, y, por otra parte el coeficiente de ultrafiltración.
La presión hidrostática trnascapilar es la diferencia entre la presión hidrostática en el interior del capilar glomerular y la que existe en el espacio de Bowman, diferencia que favorece el proceso de filtración glomerular. La presión coloidosmótica transcapilar es la diferencia que existe entre la presión coloidosmótica en el capilar glomerular, menos la presión coloidosmótica que existe en el espacio de Bowman, diferencia que tiende a oponerse a la filtración glomerular. La presión neta de filtración (Puf) puede expresarse en la siguiente fórmula:
Puf = (Pcg - Peb) - ncg
(Pcg = presión hidrostática capilar glomerular; Peb = Presión espacio de Bowman; ncg = Presión coloidosmótica capilar glomerular)
El flujo plasmatico renal (FPR) no aparece explicitamente en las fórmulas que regulan la filtración glomerular, su acción es evidente, ya que influye de manera decisiva en los cambios de la presión coloidosmótica a lo largo de los capilares. Por lo tanto el volumen de la filtración glomerular depende de los flujos sanguíneo y plasmático renales. Pero a pesar de ello el FPR y la FG se mantienen constantes gracias a los mecanismos de autorregulación para los valores de presión arterial media situados entre 80 y 180 mm de Hg. Por debajo de 80 mm de Hg. el FPR y la FG disminuyen en forma proporcional, por debajo de 50 mm no hay filtración glomerular.
La filtración glomerular puede ser modificada por la acción de numerosas sustancias vasoactivas. La angiotensina II ocasiona una disminución de la FG asociada a un descenso del flujo plasmático renal por vasoconstricción. La noradrenalina también otro vasoconstrictor que provoca disminución del FPR, su efecto sobre la FG es menos significativa. Las prostaglandinas (PGE1) y otros vasodilatadores renales (acetilcolina, bradicinina) ocasionan un incremento del FPR, pero su influencia sobre la FG es poco importante.
En el hombre el filtrado glomerular es alrederor de 120 ml/min. La FG disminuye por los siguientes motivos a) disminución de la presión hidrostática intracapilar (hipotensión). b) el aumento de la presión coloidosmótica del plasma (deshidratación), c) aumento de la presión en el espacio de Bowman (obstrucción urinaria) d) disminución del flujo sanguíneo renal (insuficiencia cardíaca), e) dsiminución del coheficiente de ultrafiltración (enfermedad renal intriseca).
2.- FUNCION TUBULAR
Normalmente de los 600 ml. de plasma que fluyen por los riñones en un minuto, se filtran 120 ml., este ultrafiltrado llega al túbulo contorneado proximal, asa de Henle, túbulo contorneado distal y tubo colector, en todo ese recorrido sufre una serie de modificaciones en su composición, hasta la formación de orina final, para ello se vale de mecanismos de transporte iónico de reabsorción tubular, secreción y extreción tubular, estos movimientos iónicos pueden ser activos o pasivos.
Conforme el filtrado glomerular circula a lo largo del túbulo renal la mayor parte del agua y de los solutos sufren de un proceso de reabsorción desde la luz tubular hacia los capilares peritubulares. Esta reabsorción se caracteriza por ser cuantitativamente elevada, asi el agua se filtra en el glomérulo en el lapso de 24 horas, la cantidad de 180 litros, reaborbiéndose en los túbulos 178.5 lts.eliminándose con la orina aproximadamente 1.5 litors. Otras substancias como la glucosa, aminoácidos son reabsrobidos casi totalmente, la urea se reabsorbe solo parcialmente, eliminándose con la orina en cantidades variables.
La mayor parte de los iones existentes en el filtrado glomerular como el sodio, cloro, potasio, calcio, fósforo y magnesio se reabsorben casi completamente, sobre todo para mantener constante la composición quìmica del medio interno. Otra función importante que se realiza a nivel de los túbulos renales, es la secreción tubular, constituye la vía de eliminación de difersas substancias extrañas al organismo. La reabsorción de agua y de los solutos así como la secreción en los diferentes segmentos del túbulo se realizan en forma activa o pasiva. El transporte activo determina un consumo de energía, ello implica siempre consumo de oxígeno, producción de CO2 y liberación de lactato, la energía proviene del metabolismo celular y es utilizada por las bombas de transporte. Las bombas son del tipo ATPasa que utiliza la energía desprendida de la hidrólisis de transformación de ATP a ADP. La energía se utiliza para el transporte de los solutos como el Na+; Ca+; o el H+ fuera de la célula (Bombas Na+K+ - ATPasa, Ca++ -ATPasa e H+ - ATPasa) Algunas substancias como la glucosa, para que se realice la reabsorción requiere de mecanismos de trasnporte tubular (capacidad de transporte máximo) Tmg, que fluctúa entre 300 a 375 mg/min
En condiciones normales, toda la glucosa fiiltrada es reabsorbida y no aparece en la orina. Si la concentración de glucosa en sangre aumenta (diabetes) por encima de un nivel critico (umbral), la capacidad filtrada sobrepasa la máxima capacidad de reabsorción tubular y la glucosa aparece en la orina. El transporte tubular pasivo se realiza gracias a un gradiente ya sea de concentración o electroquímico, ello no requiere consumo de energía.
El agua sigue en forma pasiva a los solutos reabsorbidos, primero hacia el interior de la célula y luego hacia el capilar peritubular, gracias al gradiente de presión osmótica que genera el transporte de los solutos. El cloro se reabsorbe en forma pasiva debido a un gradiente eléctrico. Por su parte la urea es reabsorbida parcialmente en base a mecanismos pasivos, conforme el agua se reasborbe aumenta la concentración de urea en la luz tubular, lo que determina un aumento del gradiente de concentración, que favorece la difusión de la urea hacia el interior de la célula.
2.1.-TUBULO PROXIMAL.
En el túbulo contorneado proximal se realiza la regulación del equilibrio ácido-base, a este nivel se reabsorbe casi en su totalidad el bicarbonato, tomando en cuenta que en 24 horas de filtran aproximadamente 5.000 mEq y se eliminan solamente 1 - 2 mEq, en realidad no se trata de un proceso de reabsorción, ya que los iónes de bicarbonato del fluído tubular, no atraviezan la barrera celular, por el contrario el bicarbonato se comporta como un ión no reabsorbible, aqui juego un papel importante la anhidrasa carbónica, en este mecanismo de "pseudoreaborción" en las células tubulares, por su acción catalizadora acelera la formación de ácido carbónico a partir del anhidrido carbónico y agua según la siguiente ecuación: CO2 + H2O =ac CO3H- + H+
En el túbulo proximal se reabsorbe aproximadamente al rededor del 50 al 60% del filtrado glomerular, el sodio y el agua son reabsorbidos en proporciones isosmóticas, en vista de ello la osmolalidad del líquido tubular se mantiene semejante a la del plasma durante todo su recorrido.
La reabsorción a nivel del túbulo proximal se realiza en forma obligatoria como consecuencia de las modificaciones de las fuerzas de Starling que la filtración glomerular determina en los capilares peritubulares. Ello condiciona una recuperación de un volumen importante de líquido filtrado y contribuye fundamentalmente a mantener el líquido del espacio extracelular. En los capilares peritubulares se presenta una disminución de la presión hisdrostática versus una presión coloidosmótica aumentada, como consecuencia del filtrado glomerular libre de proteinas.
3.- ASA DE HENLE
El asa de Henle presenta un configuración muy similar a una horquilla, se halla formada una una rama delgada descendente, de una rama delgada ascendente y de una rama gruesa ascendente. Fisiológicamente el asa de Henle reabsorbe aproximadamente un 25% del sodio y cloro filtrados y alrededor de un 15% de agua que ha sido filtrada. El líquido que llega al asa de Henle es isotónico con el plasma, tiene una osmolaridad de 285 mOsm/l. el que sale forzosamente será hipotónico (150 mOsm/l.)
Este pasaje de sodio al tejido intersticial determina una hipertonicidad, que será muy importante para que el riñón pueda concentrar o diluir la orina y mantener el balance hìdrico del organismo. Esa hipertonicidad del líquido intersticial del riñón se incrementa conforme el asa de Henle penetra en la zona medular, alcanzando hasta su máximo de 1.200 mOsm/kg. a nivel de la papila renal.
3.1.-MECANISMO MULTIPLICADOR DE CONTRACORRIENTE.-
Uno de los mecanismos más importantes del riñón, consiste en la formación de una orina concentrada, cuya característica principal es que la osmolalidad exceda a la del plasma, niormalmente una orina puede sufrir un proceso de concentración hasta cuatro veces, con una osmolalidad de 1.200 mOms/lt., ello se realiza mediante la rebsorción del agua y el mecanismo multiplicador de contracorriente, este se lleva a cabo gracias a la disposición anatómica que tiene el asa de Henle, la proximidad de sus dos ramas favorece el movimiento del sodio; el principio físico que explica este mecanismo se halla basado en las experiencias realizadas por WRS,HRGITAY y KUHN, que utilizaron tubos arquados en forma de orquilla, cuyas ramas se hallan separads por una membrana semipermeable.
La rama descendente del asa es muy permeable al agua, poco permeable a la urea y totalmente impermeable al sodio. Por su parte la rama ascendente es muy permeable al sodio, poco permeable a la urea, e impermeable al agua. El líquido isotónico que proviene del túbulo proximal, conforme recorre la rama descendente se vuelve hipertónico, debido a la salida de agua hacia el tejido intersticial, alcanzando una osmolaridad de 1.200 mOsm.Este liquido que circula por la rama ascendente del asa de Henle pierde esa hipertonicidad, debida a la salida del sodio hacia el intersticio renal. Esa salida del sodio no se acompaña de auga. El sodio que ha salido de la rama descendente determina aumento de la osmoliridad en el intersticio, y como la rama descendente del asa de Henle no permite la salida del sodio, pero sí su entrada desde el intersticio, la osmolaridad de éste aumenta. En cambio el agua pasa de una rama descendente del asa de Henle hacia el intersticio y de éste a la rama ascendente. La disposición anatómica entre ambas ramas permite el pasaje de los solutos a contracorriente desde la rama ascendente al intersticio, y de éste a la rama descendente, este efecto se multiplica a medida que se profundiza en la zona medular.
3.2.-INTERCAMBIO A CONTRACORRIENTE
Este mecanismos permite conservar la hipertonicidad del intersticio, creada por el asa de Henle, la disposición anatómica de los vasos rectos permite la realización del intercambio a contracorriente. Los vasos rectos descendentes (arteriolas) se continuan con los vasos rectos ascendentes (vénulas), de trayecto paralelo y sentido contrario. En su recorrido descendente, los vasos pierden agua y ganan solutos, mientras que en su trayecto ascendente, el agua pasa hacia el interior y los solutos hacia afuera. La sangre que circula por el interior de los vasos rectos medulares se equilibra con la osmolaridad intersticial. En condiciones normales, la sangre que ingresa a los vasos descendentes tiene una osmolaridad de 285 mOsm/kg., mientras que la que sale de los vasos ascendentes tiene 315 mOsm/kg. de osmolaridad. Este incremento de la osmolaridad indica que el mecanismo de intercambio a contracorriente de los vasos medulares supone la retirada de los solutos del intersticio renal e impedir su acumulación
3.-TUBULO DISTAL.-
En el túbulo distal se produce la reabsorción del sodio y cloro, que no ha sido reabsrobido en el túbulo proximal, ello representa aproximadamente el 9% del sodio filtrado. La reabsorción es de tipo activa, mediada por la acción de la bomba de Na+K+ -ATPasa. La reabsorción del cloro es de tipo pasiva, favorecida por la gradiente de potencial eléctrico.
La secreción de H+ en el túbulo distal es activa, condicionada por la presencia de una bomba en la membrana celular, la excreción del H+ está potenciada por la aldosterona. Referente a la secreción del potasio es de tipo pasivo y se halla regulado por el elevado contenido intracelular de K+

4.- BALANCE DE SODIO
En condiciones de normalidad en el organismo, el metabolismo del sodio se mantiene constante, es decir, existe un equilibrio entre las entradas y las salidas, siempre y cuando no exista pérdidas cutáneas: excesiva sudoración, o gastrointestinal: diarreas.
La principal vía de eliminación del sodio es el riñón, que interviene directamente en la regulación de su equilibrio, como quiera que este catión es el mas importante del espacio extracelular, el funcionamiento renal se halla directamente relacionado con el volumen del líquido extracelular. Diferentes mecanismos fisiológicos contribuyen a mantener constante el balance del sodio. El principal estímulo sobre el riñón constituye las modificaciones del volumen arterial efectivo. La deshidratación o la hemorragia determinan una disminución del volumen arterial efectivo, que provoca una mayor reabsorción tubular de sodio, mientras que una perfusión salina condiciona un aumento del volumen arterial efectivo, dterminando una disminución de la reabsorción tubular de sodio.
Se han mencionado diferentes mecanismos que regulan las variaciones de volumen arterial efectivo que influeyen en la eliminación urinaria de sodio, ellos son:
El flujo sanguíneo entrarrenal (mayor o menor grado de vasoconstricción), regula la reabsorción tubular de sodio y agua, mediante las modificaciones que se presentan en las fuerzas físicas que controlan la filtración glomerular y el trasnporte tubular de agua y solutos en el túbulo proximal. Si existe disminución del flujo plasmàtico renal (FPR), se presenta vasoconstricción en la arteria eferente que mantiene la presión hidrostática en el glomérulo, por lo tanto la filtración glomerular (FG) disminuye en menor proporción que el FPR. Este incremento de la fracción de filtración (FF) ocasiona una mayor concentración de las proteinas en el plasma, que del glomérulo pasa a los capilares peritubulares El incremento de la presión coloidosmótica en estos capilares determina una mayor reabsorción en el túbulo proximal. Este fenómeno ha sido denominado "Balance glomerulo-tubular", constituye el Factor I ó Primer Factor.
La aldosterona, constituye el segundo mecanismo o Segundo Factor. Cuando existe una disminución de la presión de perfusión renal, de un aumento excesivo de sodio que detecta la mácula densa, o la hiperactividad del sistema simpático, determinan un aumento de la secreción de renina y secundariamente de aldosterona. Esta estimula la reabsorción de sodio en el túbulo distal.
La hormona natriurética, que corresponde al Tercer Factor, determina una mayor eliminación de sodio por la orina, cuando existe una expansión de agua del volumen extracelular. Se ha sugerido su origen en el hipotálamo, su actividad se halla relacionada con la volemia asrterial efectiva. También se ha descrito el factor natriurético atrial (FNA), que aumenta la eliminación de sodio, en respuesta a los estímulos que distienden la aurícula derecha.
La aldosterona, constituye el segundo mecanismo o Segundo Factor. Cuando existe una disminución de la presión de perfusión renal, de un aumento excesivo de sodio que detecta la mácula densa, o la hiperactividad del sistema simpático, determinan un aumento de la secreción de renina y secundariamente de aldosterona. Esta estimula la reabsorción de sodio en el túbulo distal.
La hormona natriurética, que corresponde al Tercer Factor, determina una mayor eliminación de sodio por la orina, cuando existe una expansión de agua del volumen extracelular. Se ha sugerido su origen en el hipotálamo, su actividad se halla relacionada con la volemia asrterial efectiva. También se ha descrito el factor natriurético atrial (FNA), que aumenta la eliminación de sodio, en respuesta a los estímulos que distienden la aurícula derecha.
5.- BALANCE DEL AGUA
El riñón tiene la propiedad de regular al balance hídrico del organismo y sobre todo de separar la eliminación del agua de los solutos. La reabsorción de el agua se realiza a lo largo del túbulo renal, pero la mayor parte se efectúa en el túbulo proximal (reabsroción obligada). La disociación de agua y solutos se efectúa en el túbulo distal, que se halla condicionada a los niveles plasmáticos de la hormona antidiurética. La cantidad de HAD se halla regulada por los cambios de osmolaridad plasmática o una dsiminución de la volemia que pueden ser debidos a una pérdida de líquidos, por ejemplo diarreas, vómitos, hemorragia etc., originando aumento de la osmolaridad con mayor liberación de HAD, reabsorbiendo mayor cantidad de agua y eliminando una orina concentrada.
6.- BALANCE DEL POTASIO
El riñón es el encargado de regular el metabolismmmo del potasio, prácticamente la totalidad de este ión filtrado (35 grs.) es reabsorbido a nivel del túbulo proximal (70%) y en el asa de Henle entre el 20 a 30% restante. El túbulo distal juega un papel importante en regular las necesidades metabólicas del potasio, la cantidad eliminada por la orina, se halla en relación directa con la cantidad ingerida.
Además de la ingesta de potasio en la alimentación y el catabolismo celular, la eliminación por la orina se halla regulada por varios factores: 1) el nivel sérico de potasio, 2) la secreción de aldosterona, 3) el equilibrio ácido-base, 4) el volumen del flujo urinario y 5) la reabsorción de sodio en el túbulo distal.
La hiperpotasemia, el hiperaldosteronismo, la alcalosis, la poliuria y los diuréticos, que favorecen un mayor aporte de sodio al túbulo distal (furosemida, tiazidas). Por su parte la deplesión de potasio (hipopotasemia), el hipoaldosteronismoo, la acidosis, la oliguria, algunos diuréticos ahorradores dee potasio (espirolactonas, amiloride) disminuyen la eliminación urinaria de potasio.
7.- METABOLISMO DE LA UREA
La urea constituye el producto final del metabolismo proteico. Se filtra por el glomérulo y se reabsorbe pasivamente por difusión a lo largo de los túbulos.. La cantidad excretada está determinada sobre todo por la ingesta proteica y es de 10 grs. de urea nitrogenada. Debido a su abundancia como producto de deshecho, su alta solubilidad, y su baja toxicidad, la urea desempeña un papel importante en la conservación del agua. La urea fué aislada por primera vez de la orina humana en 1773. Bright demostró que la urea se acumulaba en la sangre en caso de enfermedad renal. Addis postuló que la diferencia de la concentracioón de la urea en sangre y orina refleja un volumen sanguíneo completamente libre de urea en unidad del tiempo.
Van Slyke, introdujo el término de depuración (Clearance). Esta prueba de depuracción ureíca actualmente no pasa de tener un interés histótico, debido a que tiene una serie de limitaciones, la cantidad de urea producida diariamente varía considerablemente, de acuerdo a la ingesta proteica, el catabolismo y finalmente la conversión hepática. Asi mismo las variaciones en la depuración ureíca se hallan no sólo determinadas por la cantidad filtrada por los glomérulos, sino también por el flujo urinario, cuando éste se halla reducido como sucede en la oliguria, puede reasorberse entre un 80 a 90% de urea filtrada, en tanto, cuando existen flujos elevados, la reabsorción puede descender al 30 o 40%.
8.- FLUJO SANGUINEO RENAL (FSR)
La irrigación renal representa en el hombre alrededor del 20% del gasto cardíaco, lo que significa en un hombre adulto aproximaadamente de 1 a 1.2 litros de sangre por minuto, con un hematocrito de 45%, ello significa alrededor de 600 ml. de plasma por minuto (FPR) Esta irrigación se realiza con una mínima pérdida de la presión desde el ventrículo izquierdo, es decir, que a la salida de la aorta, la sangre circula por las arterias renales, terminando en la arteria aferente del glomérulo. La disrtribución intrarenal del flujo sanguíneo no es uniforme, mientras que la zona cortical recibe un 75% del flujo sanguíneo, la médula solo el 25%. Asi la papila renal, es el territorio menos irrigado, solo recibe el 1% del aporte sanguíneo. De la cantidad de sangre que circula a través de los capilares glomerulares, el 20% del volumen plasmático atraviesa la pared para constituir el filtrado glomerular. En condiciones normales, la cantidad de líquido filtrado por el glomérulo fluctúa alrededor de 120 ml/min., que representa la quinta parte del flujo plasmático renal. La relación entre filtrado glomerular (FG) y el flujo plasmático renal o fracción de filtración


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