fisiología renal

FISIOLOGÍA RENAL

Contenido• Estructura glomerular y ultraestructura• Tasa de filtrado glomerular• Medición del flujo plasmático renal• Autorregulación del flujo sanguíneo renal y TFG• Transporte tubular• Transporte en segmentos específicos de la nefrona• Balance glomerulotubular• Sistema de contracorriente• Vasopresina y reabsorción de agua• Control integrado de la función renal• Conclusiones

Comprehensive Clinical Nephrology, Ed. Saunders. 2010

Introducción• La función principal de los riñones es mantener un medio interno estable.

• Esto se logra con la retención selectiva o eliminación de agua, electrólitos y otros solutos.

• Tres procesos involucrados:- Filtración de la sangre circulante (glomérulo)- Reabsorción selectiva (túbulos)- Secreción selectiva (capilares)

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Estructura glomerular y ultraestructura• La formación de la orina inicia con la producción del ultrafiltrado

del plasma a través de:

- Endotelio- Membrana basal- Podocitos (procesos podocitarios)

• El mesangio regula la superficie capilar para la filtración

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Estructura glomerular y ultraestructura• La filtración se determina por el tamaño molecular del soluto y su

carga eléctrica.

• Las moléculas menores de 2 nm se filtran libremente, mientras que las mayores de 4 nm no se filtran.

• Diámetro de estructuras: capilares 50-100 nm procesos podocitarios 25-50 nm

diafragmas (principal barrera)

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Estructura glomerular y ultraestructura• Tanto el endotelio, como la membrana basal y los podocitos

contienen diversos componentes que les confieren carga eléctrica NEGATIVA, lo que restringe la filtración de iones grandes cargados negativamente, principalmente proteínas.

• Glicoproteínas, glucosaminoglicanos, proteoglicanos, heparán sulfato.

• Esto explica por que la albúmina, con un radio de 3.6 nm, es normalmente excluida.

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Tasa de filtrado glomerular• La presión neta de ultrafiltración esta determinada por el gradiente

entre la presión hidrostática y la presión oncótica del plasma glomerular y el filtrado en la cápsula de Bowman.

• La tasa de filtrado está determinada por la presión neta de UF x el coeficiente de UF.

• Este último se compone de la superficie disponible para filtración y la conductividad hidráulica de la membrana glomerular.

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Tasa de filtrado glomerular• TFG de nefrona única

Kf [(Pgc – Pbs) – (πgc – πbs)]Kf = coeficiente de UFPgc = presión hidrostática glomerular (45 mmHg)Pbs = presión hidrostática cápsula Bowman (10 mmHg)Πgc = presión oncótica glomerular (25 mmHg)Πbs = presión oncótica cápsula Bowman (0 mmHg)

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Tasa de filtrado glomerular• Conforme se filtra el fluido de proteínas y este avanza por el

capilar glomerular, la presión oncótica AUMENTA (+ proteínas y – agua.

• Al final (arteria eferente) la presión oncótica iguala al gradiente hidrostático (35 mmHg) llegando a cero.

• A esto se le llama equilibrio de filtración (en humanos no se alcanza).

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Tasa de filtrado glomerular• LA TFG a la que el fluido es filtrado en todas las nefronas es de 120

ml/min/1.73m2.

• Se puede medir con el aclaramiento de sustancias.

• Aclaramiento = volumen de plasma requerido que provée la cantidad de sustancia excretada en la orina por unidad de tiempo.

Cy = Uy x V / Py

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Tasa de filtrado glomerular

• Si una sustancia se filtra libremente por el glomérulo y no se reabsorbe o se secreta, su aclaramiento es igual a la TFG.

• Es decir se mide el volumen de plasma filtrado por el glomérulo por unidad de tiempo.

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Flujo plasmático renal• El uso de técnicas de aclaramiento y la disponibilidad de sustancias para

dichas técnicas han hecho posible la medición del flujo plasmático renal.

• Aproximadamente 650 ml/min

• Flujo sanguíneo renal = [FPR / (100 – hematocrito)] x 100

• Aproximadamente 1200 ml/min (1600 L al día).

• Se filtran al día 180 L de sangre, con una reabsorción de 178.5 L / día.

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Autorregulación del flujo sanguíneo renal y TFG• Variaciones en la presión arterial provocan cambios en el flujo

sanguíneo renal y la TFG para mantener la PA normal.

• A esto se le llama autorregulación.

Reflejo miogénico (músculo liso arteriolar)Feedback tubuloglomerular (mácula densa)

Este último es posible gracias al aparato yuxtaglomerular.

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Autorregulación del flujo sanguíneo renal y TFG• El principal mediador del FTG es el ATP.

ATPNaClAdenosina

Receptores A1

Receptores P2X1

Vasoconstricciónaferente

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Autorregulación del flujo sanguíneo renal y TFG• La sensibilidad del FTG es modulada localmente por la producción

de angiotensina II, óxito nítrico y eicosanoides.

• Factores extrínsecos (humorales y nerviosos) afectan el componente hemodinámico renal:

- Resistencia de arterias aferentes y eferentes- Coeficiente de UF- Cambios en la resistencia vascular de la corteza

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Transporte tubular Reabsorción = paso de sustancias del túbulo a la sangre. Secreción = paso de sustancias de la sangre a los túbulos.

• Cada lado de la membrana de las células tubulares (epitelio polarizado) tiene propiedades distintas (cara luminal y basolateral), que incluyen la reabsorción y secreción de sustancias específicas a través de bombas y co-transportadores.

• Esto permite el paso transcelular de moléculas, y a su vez, las uniones estrechas entre las células adyacentes limita el paso de agua y solutos entre las células.

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Transporte tubular• Transporte de solutos pasivo:

Difusión simple: gradiente electroquímicoDifusión facilitada: interacción entre ion/molécula con proteína

transportadoraDifusión a través de canales de membrana: a través de proteínas

integrales de membrana específicas

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Transporte tubular• Transporte activo:

Movimiento de un ion en contra de un gradiente electroquímico con uso de energía

Bomba Na-ATPasa, H-ATPasa y Ca-ATPasaLa bomba Na-ATP asa es clave en los procesos de transporte

pasivo, al mantener las concentraciones de Na intracelular bajas y las de K altas, en comparación con el espacio extracelular.

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Transporte en segmentos específicos de la nefronaTúbulo proximal

• Esta adaptado para la reabsorción de grandes cantidades de solutos.

• Sus células tienen vellosidades en la superficie apical, que permite una mayor superficie de absorción, con una gran cantidad de mitocondrias.

• Sus dos primeros tercios corresponden al túbulo contorneado proximal. El tercio final es la pars recta.

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Transporte en segmentos específicos de la nefronaTúbulo proximal

• Su epitelio se subdivide en tres tipos: S1, S2 y S3• Responsable de la mayor parte de la reabsorción de Na, K, Cl y

HCO3, así como de glucosa, aminoácidos y proteínas de bajo peso molecular.

• Reabsorbe el 60% del calcio, 80% de fosfato y 50% de urea.• Altamente permeable al agua, por lo que no se establece un

gradiente osmótico significativo.• Secreción de ácidos orgánicos débiles y bases en segmentos S2 y

S3.

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Transporte en segmentos específicos de la nefronaAsa de Henle

• Comprende la pars recta del túbulo proximal (porción gruesa), las ramas descendente y ascentende (porción delgada) y porción gruesa de la rama ascendente, así como la mácula densa.

• Es responsable de la habilidad del riñón para genera una orina concentrada o diluida.

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Transporte en segmentos específicos de la nefronaTúbulo distal

• Formado por el túbulo contorneado distal, túbulo conector y el inicio del túbulo colector.

• A su vez, el túbulo colector esta formado por dos tipos de células: principales e intercaladas.

• Las primeras se encargan de la reabsorción de sodio y secreción de potasio, mientras que las segundas de la secreción de hidrogeniones y HCO3.

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Balance glomerulotubular• Una característica intrínseca de la función tubular es que la

capacidad de reabsorción del sodio en un segmento dado de la nefrona es proporcional al flujo de sodio en ese segmento.

• A esto fenómeno se le conoce como balance glomerulotubular.

• El balance perfecto se alcanzaría si un cambio en la reabsorción y secreción de sodio fuera proporcional a un cambio en la TFG.

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Balance glomerulotubular• Sus mecanismos no son entendidos del todo.

• Los efectos combinados de la autorregulación y el balance glomerulotubular aseguran que una carga constante de filtrado sea entregado al túbulo distal en condiciones normales.

• En el segmento final de la nefrona se controla la excreción diaria de sodio.

• La aldosterona incrementa los canales ENaC en las células apicales que provoca la absorción de sodio y la secreción de potasio.

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Sistema de contracorriente• Una de las mayores funciones del asa de Henle es la generación y

mantenimiento del gradiente osmótico intersticial que incrementa desde la corteza renal (290 mOsm/Kg) hasta la médula (1200mOsm/Kg).

• El asa de Henle reabsorbe aproximadamente el 40% del sodio filtrado y el 25% del agua filtrada.

• Tanto la porción delgada como la gruesa de la rama ascendenteson impermeables al agua, sin embargo el Na se reabsorbe.

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Sistema de contracorriente• La reabsorción activa en la porción grueso de la rama ascendente es a

través del cotransportador Na-2Cl-2 principalmente (en menor medida Na-H).

• Este es el sitio de acción de los diuréticos de asa.

• El sodio abandona la célula a través de la bomba Na-K ATPasa y el Cl y K a través de canales iónicos y cotransportador K-Cl.

• El potasio re-entra al lumen tubular a través de canales apicales de la membrana, para permitir el funcionamiento de Na-2Cl-K.

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Sistema de contracorriente

• La reabsorción de NaCl a lo largo de la porción gruesa de la rama ascendente en la ausencia de reabsorción de agua significa que el fluido después de este segmento es hipotónico.

• La forma del asa, las diferencias en la permeabilidad y la reabsorción de Na de forma activa son la base de la generación del gradiente osmótico medular.

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Rol de la urea• Las porciones delgadas del asa de Henle son relativamente

permeables a la urea, siendo impermeables las regiones más distales de la nefrona.

• En este punto, la reabsorción de agua dependiente de vasopresina permite una alta concentración de urea en el lumen.

• A través de los transportadores UT-A1 y UT-A3 la urea se reabsorbe de forma pasiva en el intersticio medular.

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Rol de urea• El intersticio intercambia urea con los capilares de la vasa recta,

mientras que parte de la urea entra al segmento S3 y al asa de Henle. Luego regresa a túbulo colector para ser reabsorbida.

• El resultado de este reciclaje de la urea es incrementar la osmolalidad del intersticio.

• El hecho de que las concentraciones de urea en túbulo colector e intersticio estén balanceadas permite que mayores cantidades de urea se excreten sin permitir una diuresis osmótica.

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Vasopresina y reabsorción de agua• Las acciones de la vasopresina están mediadas por sus receptores

V1a, V1b y V2.

• Los receptores V2 se encuentran en la membrana basolateral de las células principales en túbulo distal y colector.

• Inducen la inserción de acuaporinas en la membrana apical.

• La acuaporina-2 es la responsable de la permeabilidad al agua en túbulo distal y colector.

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Vasopresina y reabsorción de agua

• La vasopresina también contribuye a la eficacia del sistema de contracorriente al estimular la reabsorción de Na en la porción gruesa ascendente del asa y la reabrosción de urea a través de los receptores UT-A1 y UT-A3.

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Control integrado de la función renal• Una de las mayores funciones de los riñones es la regulación del

volumen sanguíne a través de la regulación del volumen arterial efectivo.

• Esto se logra gracias al control del contenido de sodio en el cuerpo.

• Factores involucrados: presión hidrostática renal intersticial, óxido nítrico, nervios simpáticos, SRAA, eicosanoides, péptido atrial natriurético, endotelinas y purinas.

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Óxido nítrico• La producción local de óxido nítrico regula el efecto contráctil de

las células mesangiales en respuesta a agonistas como la angiotensina II y endotelina.

• Regula el flujo medular

• Reduce la reabsorción de Na, protegiendo la medula de la hipoxia.

• Promueve natriuresis y diuresis de forma directa en los túbulos renales.

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Nervios simpáticos• La reducción de la presión arterial produce señales aferentes a los

baroreceptores arteriales.

• El efecto final es la reducción de la excreción de sodio mediante:

- Constricción de arteriolas aferentes y eferentes.- Estimulación de la reabsorción de sodio en túbulo proximal y asa

de Henle.- Estimulación de la secreción de renina.

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SRAA• Sistema clave para el control del líquido extracelular y la presión arterial.

• La renina se libera por incremento del efecto simpático a nivel renal, dilatación de arteria aferente y reducción de la entrega de NaCl en la mácula densa.

• Esta cataliza la producción de angiotensina 1, que se convierte en angiotensina 2, con efectos como:

- Vasoconstricción arteriolar- Reabsorción de sodio en túbulo proximal- Estimula la secreción de aldosterona.

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Eicosanoides• Metabolitos del ácido araquidónico producidas por ciclooxigenasa,

citocromo P-450 y lipooxigenasa.

• Prostaglandina E2 y I2 son vasodilatadores renales que actúan atenuando el efecto vasoconstrictor de la angiotensina 2, norepinefrina y tromboxano A2.

• Durante situaciones de estrés, protegen al riñón de cambios funcionales excesivos.

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Eicosanoides• COX-2 está presente en mácula densa y juega un rol importante en

la liberación de renina en respuesta a la baja entrega de NaCl en esta región.

• Una dieta baja en sodio incrementa la expresión de COX-2 y simultáneamente incrementa la secreción de renina.

• La inhibición de COX-2 se asocia a hiporreninemia.

• Se cree que el óxido nítrico es responsable del incremento de COX-2.

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Péptido atrial natriurético• Si hay aumento del volumen circulante, la dilatación auricular

estimula la liberación de este compuesto.

• Incrementa la secreción de sodio mediante la supresión de la renina y aldosterona y al inhibir la reabsorción de sodio en túbulo colector.

• ES posible que incremente la TFG, debido a que altas dosis provocan dilatación de arteria aferente y relajación de células mesangiales.

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Endotelinas• Potentes péptidos vasoconstrictores.

• La endotelina-1 se genera en la vasculatura renal y células mesangiales. Puede provocar reducción profunda en el flujo sanguíneo y la TFG.

• Su efecto en los túbulos renales es incrementar la excreción de sodio y agua..

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Purinas• Existe un incremento en la evidencia de que las purinas

extracelulares (ATP, ADP, adenosina, ácido úrico) actúan como agentes autócrinos o parácrinos en los riñones.

• Sus receptores se dividen en P1 y P2 (adenosina y nucleótidos respectivamente).

• Tienen función de fomentar la reabsorción de sodio o inhibirla en distintos segmentos de la nefrona.

Conclusiones

• Diversos mecanismos contribuyen al mantenimiento del equilibrio del medio interno y su relación es compleja.

• El conocimiento de los diversos procesos metabólicos y hemodinámicos a nivel renal permiten comprender de una mejor manera las entidades patólogicas y sus manifestaciones clínicas.