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TEMA 2 Sistema renal
Fisiologia II
Universitat Autònoma de Barcelona
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TEMA 6: SISTEMA RENAL El sistema renal está constituido por 2 riñones (derecho e izquierdo). El izquierdo viene la circulación de la arteria aorta y luego está la arteria renal. El Hilio renal, entra la arteria renal, sale la vena renal y el uréter. El uréter llega hasta la vejiga urinaria, y esta se conecta con el exterior a través de la uretra. En la observación macroscópica de un riñón podemos ver dos regiones bien diferenciadas: • Una región más externa: corteza renal • Una región interna o central: medula renal, formada por 6 a 18 estructuras cónicas, son las pirámides renales, cuya base contacta con la corteza renal y su vértice o papila penetra dentro de un cáliz menor. Cada pirámide renal está separada de su vecina, por prolongaciones de tejido cortical llamadas columnas de Bertin. 1 Unidad funcional del riñón La unidad estructural o funcional del riñón es la nefrona o nefrón. Ambos riñones poseen unos 2 millones de nefronas. Cada nefrona es capaz por si misma de producir orina. Estructuralmente cada nefrona está constituida por varias regiones: 1. Corpúsculo renal de Malpighi: es la región inicial de la nefrona y está formado por el glomérulo y la cápsula de Bowman. A nivel del glomérulo es donde se produce la filtración del plasma sanguíneo. El líquido que resulta de la filtración se conoce como filtrado glomerular (esto no es orina). 2. Túbulo contorneado proximal: es un tubo de diámetro no superior a 60 um. Este sistema tubular comienza a nivel de la cápsula de Bowman y sigue un trayecto sinuoso. El túbulo contorneado proximal es la región donde se produce la reabsorción de un gran número de sustancias del filtrado glomerular. 3. Asa de Henle: es la continuación del túbulo contorneado proximal. Se divide en la porción gruesa descendente, porción delgada descendente, porción delgada ascendente y porción gruesa ascendente. El asa de Henle empieza en la corteza va a la médula y termina en la corteza. La función principal del asa de Henle es la de crear y mantener un gradiente osmótico entre la corteza y la médula renal, necesario para el proceso de excreción de orina concentrada de solutos. 4. Túbulo contorneado distal: es la continuación del asa de Henle, también presenta un trayecto sinuoso y desemboca en los tubos colectores. 2 Generalidades funcionales del riñón Los riñones participan en una serie de funciones corporales muy importantes: • Excreción de los productos finales del metabolismo • Regulación de las concentraciones iónicas de los líquidos corporales • Regulación del equilibrio ácido-básico de los líquidos corporales (ácido sulfúrico o ácido clorídrico el riñón evita que vaya a la sangre regulando el ph) • Regulación del volumen de los líquidos corporales • Regulación a largo plazo de la presión arterial • Liberación de hormonas: eritropoyetina (para la síntesis de hematíes) y renina (sistema de renina angiotensina aldosterona) Excreción renal Desde el punto de vista de la excreción, los riñones son capaces de excretar una serie de productos bioquímicos, que en general se pueden agrupar en 3 grandes tipos: 1. Productos finales del metabolismo: en general son productos no reutilizables, liberados por las células al torrente circulatorio y que deben de ser eliminador ya que su acumulación produciría intoxicación. La mayoría de sustancias nitrogenadas, provenientes del metabolismo de las proteínas: ácido úrico, urea, amonio, creatina y creatinina. También pigmentos como la bilirrubina conjugada o diglucuronato de bilirrubina. 2. Productos de importancia fisiológica: son productos necesarios o reutilizables por el cuerpo humano, pero por encontrarse en exceso son excretados por la orina (glucosa, aa, fosfatos, iones, agua…) 3. Drogas o fármacos: son productos exógenos cuya función es actuar sobre las células y que su eliminación requiere degradación previa a nivel hepático. Posteriormente puede ser eliminados por el riñón. Función de la nefrona La función principal de la nefrona es aclarar o eliminar del plasma todas las sustancias innecesarias o tóxicas para el organismo Los mecanismos por los cuales la nefrona aclara el plasma son los siguientes: • Filtración: el plasma se filtra a nivel de os capilares glomerulares hacia los túbulos de la nefrona. • Reabsorción: cuando el filtrado sigue por los túbulos, las sustancias de importancia fisiológica se pueden reabsorber (glucosa, aa y sodio), penetrando de nuevo en la circulación a nivel de los capilares peritubulares; mientras que las sustancias de desecho no se reabsorben y son eliminador por la orina. 4 • Secreción: a nivel tubular determinadas sustancias son transportadas desde el plasma de los capilares peritubulares hacia el interior de los túbulos. Filtración glomerular y flujo sanguíneo Los riñones representan el 0% del peso corporal y reciben 1200ml/min. De sangre (20-25% del total de sangre bombeada por el corazón). Es lo que llamamos flujo sanguíneo renal. De la cantidad de sangre que circula por los riñones, solo una parte muy pequeña se puede filtrar y que corresponderá al plasma sanguíneo. Los elementos formes y las proteínas no se pueden filtrar. La filtración glomerular ocurre de forma similar a como sale el líquido de cualquier capilar corporal, cuando está a presión elevada. • Presión en el interior de los capilares glomerulares = 60 mm Hg • Presión en la cápsula de Bowman = 18 mm Hg • Presión generada por las proteínas plasmáticas = 23 mm Hg Este gradiente de presiones entre los capilares y la cápsula de Bowman es lo que se conoce como presión de filtración = 10 mm Hg La presión de filtración permite que las nefronas filtren el plasma sanguíneo a una velocidad determinada y que el filtrado glomerular circule por el sistema tubular de la nefrona. Esta velocidad de filtración se conoce como tasa de filtración glomerular (TFG) y su valor es de 125ml/min. Se conocen una serie de factores que pueden influir sobre la TFG: • Flujo sanguíneo renal: el incremento del flujo sanguíneo hacia las nefronas es capaz de incrementar la TGF, ya que aumenta la presión intraglomerular. Por ejemplo, si yo bebo más liquido de la cuenta se me aumenta la presión arterial. Lo que tienen que hacer los pacientes hipertensos es orinar mucho y no comer sal (porque la sal coge agua), para disminuir la presión arterial. Tenemos en cuenta los litros de sangre al día, etc. Puede variar dependiendo de diversas circunstancias. • Vasoconstricción de la arteriola aferente: disminuirá la cantidad de sangre que llega al glomérulo y por lo tanto la presión glomerular, por lo que la TFG también disminuirá. La adrenalina en función si sea copla a un receptor alfa o beta provoca una vasoconstricción. • Vasoconstricción de la arteriola eferente: al dificultar la salida de sangre del glomérulo, a corto plazo se incrementará la presión y por lo tanto la TFG. A largo plazo, esta situación genera un cúmulo de proteínas plasmáticas a nivel de red capilar del glomérulo y hace disminuir el gradiente, así como las presiones y la TFG. El riñon tiene que filtrar con una presión de 10 y la tasa de filtado es de 125 ml/min. Si la arteiorla tiene una vasoconstricción, llega menos sangre. Lo que hace el organismo, si hay una 5 Mecanismos de transporte del epitelio tubular 1. Transporte pasivo: transporte de solutos que no requiere TP (energía) a. Difusión simple: las sustancias difunden a través del epitelio. b. Difusión facilitada: las sustancias son transportadas por proteínas existentes en la pared del epitelio. 2. Transporte activo: es un transporte de solutos contra gradiente electroquímico, se consumen ATP (proteínas que hidrolizan el ATP). Filtrado glomerular célula epitelial tubular espacio intercelular célula vaso sanguíneo espacio peritubular TÚBULO CONTONEADO PROXIMAL Reabsorbe: (de todo lo que se filtra, se reabsorbe de forma directa) • 60% de los iones (Na, Cl) • 60% del agua del filtrad glomerular • 99% de la glucosa, aminoácidos y vitaminas Todo esto se reabsorbe, aunque los niveles de todas estas sustancias (Na, Cl, agua, glucosa, aa y vitaminas) estén por las nubes. Por ejemplo: diabetes. Secreta: • Sustancias de carácter ácido y básico Lo que no se aprovecha, se acaba yendo por la orina. Pero en ocasiones si se necesita se pueden reabsorben sustancias antes de que se forme la orina. 7 Reabsorción del agua: 1. Vía transcelular: el agua a traviesa las membranas celulares y pasa al espacio peritubular. Y del espacio peritubular entrará en los vasos sanguíneos o se quedará en ese espacio peritubular, dependiendo de una serie de condiciones. 2. Vía paracelular: el agua atraviesa el epitelio tubular a través de los espacios intercelulares. Reabsorción de iones de Na+ La reabsorción de iones de sodio va acompañada por una reabsorción de iones cloruro (75%) y de iones de bicarbonato (25%), lo cual mantiene la neutralidad eléctrica que permite la reabsorción. Por ejemplo: de cada 100 iones de sodio, arrastra con 75 iones de Cl y 25 iones de bicarbonato. a) Transporte unidireccional: el ión sodio penetra pasivamente en la célula epitelial tubular. Una vez en el interior de la célula es expulsado al espacio peritubular de forma activa, mediante bombas ATPasiscas. El bombeo de iones socio al espacio peritubular genera un gradiente eléctrico que induce el paso de iones cloruro, desde la luz tubular a través de los espacios intercelulares. (metro petado de gente, se abren las puerta y como hay poca gente, es mas fácil salir) b) Intercambio de Na+ por hidrogenoines (H+): en la membrana luminal de las células epiteliales existen proteínas transportadas que introducen al citoplasma iones de sodio, a la vez que secretan hidrogeniones. Estos hidrogeniones provienen de la disociación del ácido carbónico (H2CO3 y es muy inestable). La célula quiere eliminar hidrogeniones, porque sino se aumenta el pH (acidifica a célula) Esquema c) Transporte de Na+ impulsado por los iones cloruros: la existencia de un gradiente químico para el ión cloruro, induce libre absorción pasiva de iones de sodio a través de las uniones intercelulares. Transporte unidireccional Na+ ClHCO3- 8 ASA DE HENLE Reabsorbe: • Sodio • Cloro • Agua Secreta: • Urea • Potasio Además, el Asa de Henle mantiene un gradiente osmótico entre la corteza y la médula renal, lo cual permitirá la dilución o concentración de la orina a nivel del tubo colector de la nefrona. Reabsorción de sodio, cloro y agua: Esta reabsorción depende de las distintas regiones del Asa de Henle: • Segmento delgado de la rama descendente: permite una gran reabsorción de agua desde el filtrado glomerular hacia el espacio peritubular de la médula renal. Con ello se consigue concentrar el filtrado glomerular, de tal forma que la osmoralidad del mismo asciende hasta 1200 mOsm/Kg de agua. • Segmento delgado de la rama ascendente: hay una reabsorción pasiva de iones de Na+ y Cl- y en menor grado una cierta cantidad de urea. Sin embargo, no permite el paso de agua. El filtrado glomerular, al ascender, se diluye o pierde osmolalidad, hasta un valor aproximado de 400 mOm/kg de agua. Esto también se denomina mecanismo contracorriente: el filtrado baja, pero la sangre baja. Esto quiere decir que a medida que el filtrado se va concentrando, la sangre que va a contracorriente se va diluyendo, y viceversa. El mecanismo contracorriente es el responsable de que el Asa de Henle forme orina concentrada o diluida. • Segmento grueso de la rama ascendente: permite una reabsorción activa de iones de sodio y cloruro y es impermeable al paso del agua y de urea. La osmoralidad es de aproximadamente 300 mOsm/Kg cuando abandona la médula renal. Secreción urea y potasio • Segmento delgado de la rama descendente: Permite la secreción de iones K+ y en menor grado de iones de Na+ y Cl-. También se secreta una cierta cantidad de urea. • Segmento delgado de la rama ascendente. Se observa una muy pequeña secreción de urea. Normalmente, cuando estamos a punto de morir, el riñón fracasa. Si el riñón fracasa, la urea nos va intoxicando, y actúa como un sedante natural. • Segmento grueso de la rama ascendente. No se secreta nada. 10 Mecanismo contracorriente El mecanismo contracorriente se realiza gracias a que el filtrado glomerular y la sangre de los vasos rectos circulan en direcciones opuestas, estableciéndose un flujo de líquidos contra corriente. En la rama descendente del asa de Henle, se produce una reabsorción de agua que es recogida por el vaso recto. Por el contrario, los iones sodio salen del vaso recto, y son secretados a la rama descendente. Esto provoca: • Que el filtrado glomerular se concentre a medida que penetra en la médula • Que la sangre se diluya a medida que asciende de la médula. Cuando estoy deshidratado hago poco pipi, pero con muchos solutos, es decir muy concentrado. A medida que el filtrado baja, la sangre va al revés, sube. Van en mecanismo contracorriente. Empieza de una forma muy baja 200 mOsm/Kg de H2O. A medida que baja va perdiendo agua, en cambio en la sangre es al revés, va ganando agua. Por lo tanto el agua que pierde el filtrado, la capta la sangre. 11 La aldosterona se secreta cuando tenemos un exceso de K+ y un déficit de Na+ o por un déficit de Na+ y un descenso del volumen (poca agua en el plasma). Entonces se activa el sistema renina-angiotensinaaldosterona. Cuando tenemos poco Na+ y poca agua, esto ira por la sangre y cuando llega al riñón, el aparato yuxtaglomerular provoca la secreción de renina. En el plasma también tenemos angiotensinógeno, que la renina lo convierte en Angiotensina I, y otra enzima en angiotensina II. La angiotensina II induce a la secreción de aldosterona. La aldosterona actúa sobre el túbulo contorneado distal, absorbiendo agua y Na+. También actúa en el intestino absorbiendo Na+ y agua, sobre las células salivales, absorbiendo Na+ y las células sudoríparas absorbiendo K+, al plasma, y así todo se vuelve a regular. Cuando uno tiene la presión alta, lo primero que nos dicen es que comamos sin sal. Porque si comemos sin sal, tendremos deficiencia de Na+, y así nos disminuye el Volumen de agua. Esto nos hace que la presión de baje. Nos dan un medicamento porque así se nos anula la regulación de Na+ y K+. 13 Tubo colector: formación de orina diluida y concentrada El filtrado glomerular llega al tubo colector con muy pocos iones, ya que buena parte de ellos han sido reabsorbidos en segmentos tubulares anteriores, por el contrario, posee gran cantidad de agua. • Disminución ADH el agua no es reabsorbida a nivel del tubo colecto perdiéndose en forma de orina orina diluida • Aumento ADH se reabsorbe gran cantidad de agua orina concentrada Cuando tenemos poca agua o la homeostasis cae y no podemos beber. El organismo saca agua de donde puede. Y de dónde lo saca es del tubo renal, porque en el tubo renal no hace nada en sí, reabsorbiéndolo y para ello: Hipotálamo Pituitaria posterior ADH (hormona antidiurética) vasos sanguíneos Túbulos renales, propiciando la reabsorción del agua que iría sino a la orina esta agua reabsorbida ira al plasma de nuevo al organismo. Factores que afectan a la formación de orina concentrada y diluida Los factores que afectan a los niveles de ADH afectarán también a la formación de orina concentrada y orina. a) Alcohol etílico o etanol inhibe la secreción de ADH, por lo que la ingesta de bebidas alcohólicas incrementa la diuresis. b) La nicotina favorece la liberación de ADH, reduciéndose la diuresis después de fumar varios cigarrillos. c) Las dietas hipersódicas también favorecen la liberación de ADH. El sodio (sal) atrapa grandes cantidades de agua. Por eso si cenas jamón o queso antes de dormir, luego te despiertas con sed. Aclaramiento plasmático El aclaramiento plasmático es la capacidad de los riñones de limpiar (aclarar o eliminar) del plasma sanguíneo diversas sustancias 𝐶𝑥 = • Cx = aclaramiento plasmático (ml/min) • Co = concentración en orina (mg/ml) • Cp = concentración plasmática (mg/ml) • V = flujo urinario (ml/min) 𝐶𝑜 𝑥 𝑉 𝐶𝑝 14 Vías de entrada y salida de agua y sodio en el cuerpo humano Para la regulación de los niveles hídricos e iónicos del organismo, es necesario conocer las vías de entrada y salida de estos elementos del cuerpo humano. Vías de entrada y salida de agua El volumen total de agua que contiene un hombre de 70 Kg es de unos 40L, lo que representa el 57% del peso corporal. Estos 40L se distribuyen de la siguiente forma: • 22L en el LIC, el citoplasma de todas las células • 18L en el LEC que baña a estas células o 5L la sangre o 8L el líquido tisular y la linfa o 3L el tejido conjuntivo y el hueso o 2L el líquido transcelular (bilis, LCR, intraocular, pleura, etc.) Vías de entrada de agua en el cuerpo humano a) Dieta y alimentos: 800 ml/día b) Ingestión de agua: 1200 ml/día c) Metabolismo: 300 ml/día En total las entradas de agua en el cuerpo humano son 2300 ml/día. Vías de salida o pérdida hídrica del cuerpo humano a) Pérdidas insensibles: 700 ml/día (transpiración cutánea y ventilación pulmonar) b) Materias fecales: 100 ml/día c) Sudoración: muy variable, depende del clima y ejercicio d) Orina: 1300 ml/día En total las salidas de agua del cuerpo humano son de 2300 ml/día. Vías de entrada y salida de sodio en el cuerpo humano Las vías de entra de iones de Na+ en el cuerpo humano son exclusivamente de la dieta. A través de los alimentos se aporta al organismo de 100 a 400 mmol/día. Las vías de salida de Na+ son: a) Sudor: lar pérdidas de Na+ a través del sudor no superan los 0 mmol/día b) Heces: las pérdidas por esta vía son también insignificantes, siendo similares a las pérdidas del sudor. c) Orina: la excreción urinaria de Na+ oscila entre 100 y 400 mmol/día. 16 Regulación del volumen o del equilibrio hídrico El riñón posee mecanismos para regular el equilibrio hídrico del organismo tanto cuando el volumen se incrementa como cuando decrece. Si hay incremento de agua en los líquidos corporales Incremento de agua en los líquidos corporales Incremento del gasto cardíaco Incremento de la presión arterial Incremento de la P de filtración glomerular Incremento de la TFG de las nefronas Receptores de volumen (pared auricular) Aumento P Arterial Receptores de presión o baroreceptores (seno carotído y cayado aórtico) CENTROS HIPOTALÁMICOS 17 Si hay disminución de agua en los líquidos corporales Disminución de los líquidos corporales Disminución de la P. Arterial Pérdida de escitulación de los baroreceptores (dejan de enviar impulsos al hipotálamo) Liberación de ADH a la sangre Incremento del tono simpático renal Incremento absorción de agua en el tubo colector Vasoconstricción de las arteriolas eferentes Descenso de la P de filtración 19
TEMA 2 Sistema renal
Assignatura: Fisiologia II
Universitat: Universitat Autònoma de Barcelona
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