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Departamento de Biología

GUÍA DE BIOLOGÍA

OSMORREGULACION

INTRODUCCION.-

La cantidad de agua en el cuerpo, así como la concentración y distribución de los iones, debe mantenerse constante, lo mismo que la temperatura corporal, los niveles de glucosa o la concentración de los gases respiratorios. El mecanismo que controla la homeostasis de los líquidos y los iones se denomina OSMORREGULACION. En muchos organismos unicelulares como los protozoos, hay vacuolas contráctiles que eliminan los excesos de agua de la célula. En los pluricelulares el control de la cantidad de agua está asociada al Sistema Excretor.

El sistema excretor del cuerpo humano no incluye solamente el riñón y sus conductos, puesto que también el pulmón, la piel, el hígado y el aparato digestivo tienen funciones excretoras.

ANATOMIA DEL SISTEMA RENAL.-

Los riñones son órganos apareados que se encuentran en la pared abdominal posterior, uno a cada lado de la columna vertebral. Son estructuras de aproximadamente 10 cms de longitud que realizan las siguientes funciones aparte de la excretora:

- Regulan la concentración de diversas sustancias disueltas en la sangre.- Mantienen constante el volumen sanguíneo.- Controlan el equilibrio de los ácidos y las bases del organismo.- Regulan indirectamente la composición de todos los líquidos corporales.

En el polo superior de cada riñón se presentan las glándulas Suprarrenales, que cumplen funciones endocrinas.

Microscópicamente, el riñón está constituido por tres regiones diferentes: una externa llamada Corteza, una central o interna llamada Médula y finalmente una cavidad al interior de la zona medular, denominada Pelvis Renal. (Fig 1)

La Corteza o zona más externa se aprecia como una capa granulosa donde se distinguen unas estructuras puntiformes de color oscuro, los corpúsculos de Malpighi; la Médula, zona más interna del riñón con estrías longitudinales que corresponde a 10-20 estructuras en forma de pirámides (las pirámides de Malpighi) se-paradas entre sí y que confluyen hacia los Cálices Renales, que en número de 3 a 4, desembocan finalmente en la Pelvis Renal. (Fig 1)

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Instituto Nacional “José Miguel Carrera”


El riñón se continua con una estructura denominada Pelvis Renal, que recibe la orina para dirigirla a unos conductos llamados Uréteres, que desembocan en la Vejiga Urinaria, glándula ubicada en la región pélvica, de forma globosa y con una capacidad fisiológica de alrededor de 300 cc. de orina. De la vejiga sale la Uretra, que es el conducto por el cual la orina sale al exterior.

En el varón la uretra es más larga y se extiende desde el cuello de la vejiga hasta la extremidad libre del pene, en donde termina en un orificio denominado Meato Urinario. En el varón sirve de conducto de salida a la orina y al semen.

En la mujer la uretra es más corta, 3 a 4 cms y se extiende desde la vejiga hasta el meato urinario, ubicado en el vestíbulo vaginal.

El esquema siguiente ilustra las estructuras del Sistema Renal: (Fig 2)

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Fig 1.- CORTE ANATOMICO DEL RIÑON.


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Fig 2.- SISTEMA RENAL HUMANO.


En el hombre cada riñón está compuesto de aproximadamente un millón de diminutas unidades denominadas NEFRON. Este consta de un componente vascular (Glomérulo) y un componente tubular.(Fig 3)

El Nefrón consta de un Glomérulo renal, ovillo de capilares formados por una arteriola aferente y otra eferente, que provienen de la Arteria Renal; este glomérulo se encuentra rodeado por una cámara de doble pared, la Cápsula de Bowman, la pared interna de ésta, tiene células planas que se adhieren estrechamente a las células de los capilares del glomérulo (zona clave de la filtración glomerular). La cápsula de Bowman se continua en un túbulo constituido por tres segmentos: el Túbulo contorneado Proximal que se ubica en la corteza renal; luego viene un conducto recto de diámetro menor y que tiene disposición en U (penetra en la médula y luego vuelve a la corteza), llamada Asa de Henle; una vez en la corteza este tubo se ensancha constituyendo el Túbulo Contorneado Distal.

Finalmente el túbulo desemboca en un tubo recto de mayor diámetro, el que se dirige hacia la médula y que se vacía en la pelvis renal. Este último es el Tubo Colector, y en él desembocan los túbulos distales de varios nefrones.(Fig 3)

Los Tubos Colectores tienen una longitud de 20 milímetros aproximadamente, pueden rescatar agua hacia los capilares que los rodean.

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Fig 3.- ESTRUCTURA DE UN NEFRON.


FUNCION DEL NEFRON.-

Tiene la función de filtrar las sustancias de desecho que llegan a los riñones a través de la sangre para formar la orina y por otro lado retiene sustancias útiles para nuestro organismo. La formación de la orina radica en la sumatoria de tres procesos: Filtración Glomerular, Reabsorción y Secreción Tubular.

PROCESOS RENALES BASICOS.-

Se llama Procesos Renales Básicos a aquellos que permiten la eliminación de desechos metabólicos, sin eliminar componentes útiles de la sangre. Son Filtración Glomerular, Reabsorción Tubular, Secreción Tubular. (Fig 4)

FILTRACION GLOMERULAR: "Es el paso de sustancias desde la sangre a la Cápsula de Bowman". Casi todas las sustancias atraviesan las membranas siendo un factor importante el tamaño de las partículas filtradas.

El filtrado glomerular tiene una composición casi idéntica a la del plasma sanguíneo, pero no contiene proteínas las que por su tamaño molecular no pueden ser filtradas.

Cualquier molécula de aproximadamente 40 Angstrom pueden atravesar las membranas; el agua, cristaloides, iones (Na+, K+ , HCO3), aminoácidos, esteroides filtran libremente, no así las proteínas de alto peso molecular.

Los elementos figurados (células sanguíneas) no pueden atravesar y pasar a la cápsula de Bowman por su tamaño.

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1.- FILTRACION2.- SECRECION TUBULAR3.- REABSORCION TUBULAR

La única fuerza que hace posible la filtración es la Presión Sanguínea, que es la fuerza que actúa desde los capilares del glomérulo a la cápsula de Bowman y a esta se oponen: la Presión Capsular y la Presión Coloidosmótica.

La Presión de Filtración está dada por la Ecuación de Starling:

Presión de = Presión _ ( Presión + Presión ) Filtración Sanguínea Capsular Coloidosmótica

La Presión Capsular es "aquella que está dada por los líquidos en la Cápsula de Bowman" y la Presión Coloidosmótica está "representada por la fuerza generada por osmósis por las proteínas plasmáticas, especialmente las albúminas.

Otros factores que intervienen en la filtración es la vasodilatación o vasoconstricción glomerular.

REABSORCION TUBULAR: "Es el paso de sustancias desde el túbulo renal a los capilares peritubulares", es decir, aquellos que rodean al túbulo renal. Más del 99 % del filtrado glomerular es reabsorbido a la sangre en los túbulos, el resto (menos del 1 %) constituye la orina final. En efecto, la mayoría del agua, así como muchas de las sustancias disueltas de

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Fig 4.- PROCESOS RENALES BASICOS.


importancia para el organismo, son reincorporadas a la sangre. El 87 % del líquido es reabsorbido en los túbulos contorneados proximales y el 12 % restante a nivel de los distales.

La Reabsorción tubular se puede realizar por Difusión como por Transporte Activo.

Muchos de los sistemas de transporte activo de reabsorción del túbulo renal, pueden transportar únicamente cantidades limitadas de sustancia por unidad de tiempo, ante todo porque el transportador llega a saturarse y no es capaz de seguir transportando una cantidad mayor; cuando esto ocurre, indica que se ha alcanzado su Capacidad Tubular Máxima (Tm). Por ejemplo: los túbulos reabsorben toda la glucosa que son capaces, y cualquier cantidad filtrada que exceda a tal cantidad no puede ser reabsorbida y aparece en la orina.

Esto es precisamente lo que ocurre con el paciente que sufre de Diabetes mellitus. Por causa de cierta insuficiencia pancreática de insulina, la glucosa plasmática del paciente puede alcanzar valores extremadamente altos, y la cantidad de glucosa filtrada puede ser suficientemente alta para superar la Capacidad Tubular Máxima y la glucosa aparece en la orina.

Glicemia normal = 90 mg/dl Glicemia paciente diabético = 180 mg/dl - 250 mg/dl

Ejemplo: si los niveles de glucosa sanguínea en un paciente diabético sobrepasan los 200 mg/dl, se filtrarán completamente, pero la capacidad de reabsorción de los túbulos renales en el hombre es de 180 mg/dl aprox. Por lo tanto, 20 mg/dl no son reabsorbidos y pasan a la orina, como se ilustra en el esquema de la página siguiente:

SECRECION TUBULAR:

"Consiste en el transporte de sustancias desde los capilares peritubulares al lumen tubular, esto, en dirección opuesta a la Reabsorción tubular". El transporte secretorio puede ser activo o pasivo.

La mayor parte del ión hidrógeno y potasio excretados, entra a los túbulos por secreción más bién que por filtración. Así pues, la regulación renal de estas sustancias es realizada primordialmente por mecanismos que controlan las tasas de su secreción tubular. El riñón, es así mismo, capaz de secretar un gran número de sustancias químicas extrañas, permitiendo así su excreción del cuerpo; la penicilina es un ejemplo.

PROCESOS RENALES BASI COS PARA EL SODIO, CLORO Y AGUA .-

Los mecanismos tubulares encargados de la Reabsorción de éstas sustancias pueden resumirse en tres ideas: (Fig 5)

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1.- La Reabsorción del sodio es un proceso activo, esto es, requiere de energía (ATP) y puede ocurrir contra un gradiente electroquímico.

2.- La Reabsorción del Cloruro (Cl-) se realiza por Difusión pasiva y depende de la reabsorción activa del sodio.

3.- La Reabsorción del agua se realiza también por difusión pasiva (osmósis) y depende asimismo de la reabsorción activa del sodio.

Las concentraciones de todos los cristaloides en el plasma sanguíneo y en el líquido capsular de Bowman (Filtrado Glomerular) son casi idénticas en la propia iniciación del túbulo contorneado proximal, pero al descender el líquido por el túbulo, el sodio es reabsorbido por transporte activo hacia el interior de los capilares peritubulares. El sodio es un ión con carga positiva lo que atrae al cloruro que tiene carga negativa.

Este movimiento de sodio y cloro hacia los capilares peritubulares eleva la cantidad y concentración de solutos en la sangre, lo que genera una fuerza por osmósis de agua desde el túbulo renal al plasma, aumentando el volumen sanguíneo y pos consiguiente la presión arterial.

Esto explica por qué algunas personas no pueden consumir mucha sal en la dieta. En resumen:

- Un aumento de NaCl (sal común) en la dieta produce mayor reabsorción de Sodio y Cloro.- El aumento de Sodio y Cloro en la sangre aumenta la concentración de solutos.- Al aumentar la concentración de solutos, el agua pasa desde el túbulo renal a la sangre para

diluir y equilibrar las concentraciones entre el túbulo renal y la sangre.- El paso de agua aumenta el volumen sanguíneo.- Al aumentar el volumen sanguíneo aumenta la presión arterial.

Otro factor importante en la Reabsorción de agua es la Hormona Antidiurética o Vasopresina (ADH), la que se almacena en la Neurohipófisis o Lóbulo posterior de la Hipófisis y se libera desde ésta a la circulación.

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Fig 5.- PROCESOS RENALES PARA EL SODIO, CLORO Y AGUA.


La hormona Antidiurética actúa sobre el túbulo distal y colectar aumentando la permeabilidad de éstos, favoreciendo por lo tanto la reabsorción de agua lo que restablece la cantidad de agua plasmática a valores normales.

Al faltar esta hormona, disminuye la reabsorción de agua y por lo tanto se excretan cantidades altas de orina en forma muy diluida. Esta anormalidad produce la enfermedad llamada Diabetes insípida.

El consumo de alcohol inhibe la acción de esta hormona, razón por la cual las personas bajo la influencia del alcohol tienden a eliminar grandes volúmenes de orina.

REGULACION DEL pH.- Los riñones regulan la concentración de iones hidrógeno de los líquidos intra y extracelulares, excretando constituyentes ácidos o básicos cuando estos se desvían de lo normal, restaurando el equilibrio de los dos.

Esto se logra intercambiando iones H+ (secreción tubular) derivados del ácido carbónico (H2CO3), por iones sodio del líquido tubular. Los hidrógenos pasan a la orina y se combinan con el bicarbonato (HCO-

3) formando ácido carbónico (H2CO3), el cual se disocia formando Bióxido de carbono (CO2) y agua (H2O); el CO2 es reabsorbido en la sangre procedente de los túbulos y es eliminado en los pulmones.

El riñón tiene un mecanismo adicional, pues haciendo frente a un exceso de ácidos puede sustituir las bases por amoniaco (NH3), este se combina con los hidrógenos formando Amonio

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Fig 6.- REGULACION DEL pH.


(NH4) conservando iones sodio y excretando un anión ácido, el cloro en combinación con los iones amonio.

APARATO YUXTAGLOMERULAR.- Es el encargado de controlar los niveles de sodio circulante y además participa en la regulación de la Presión sanguínea.

Esta estructura se encuentra junto al glomérulo renal y está constituida por el segmento de la arteriola aferente que está adosada al túbulo distal. (Fig 7)

Fig 7.- SISTEMA YUXTAGLOMERULAR

Cada vez que baja la presión de filtración renal o los niveles plasmáticos de sodio se encuentran bajos, el Aparato Yux-taglome-rular libera Renina, enzima pro-teolítica que transforma la proteína plasmática

de origen hepático Angiotensinógeno en Angiotensina I; ésta al pasar por los pulmones es transformada por la acción de una enzima llamada Convertina en Angiotensina II, que es el agente presor más enérgico que existe y que tiene las siguientes acciones:

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Fig 8.- MECANISMO RENINA - ANGIOTENSINA


- Acción vasoconstrictora directa sobre las arteriolas, provocando un aumento de la resistencia periférica, lo que se traduce en un aumento de la presión sanguínea.

- Acción indirecta estimulando la corteza de la glándula suprarrenales, aumentando la producción de Aldosterona hormona que actúa sobre el túbulo renal permitiendo que se reabsorba agua y sodio, aumentando el volumen plasmático y en consecuencia la presión arterial. (Fig 8)

MECANISMO Y ELIMINACION DE LA ORINA.- El vaciamiento de la vejiga o micción se realiza cuando ella está muy distendida por la orina que ha penetrado en su interior. Esto origina estímulos nerviosos que producen la relajación del esfínter que separa la vejiga de la uretra, además se produce la contracción de la musculatura lisa de las paredes, ambos eventos determinarán que la orina sea evacuada al exterior.

Este es un acto reflejo involuntario en el recién nacido, pero que al cabo de 2 a 3 años puede ser entrenado y educado, de tal modo de hacerlo voluntario.

CONCENTRACION DE LA ORINA.-

Mecanismo de Contracorriente: Es un sistema que involucra principalmente al Asa de Henle y al túbulo colector y tiene por objetivo la concentración de la orina, evitando la excesiva pérdida de agua.

La rama descendente del Asa de Henle es más permeable al agua que a los iones en su interior, por lo tanto, en esta rama sale agua por osmósis a los líquidos intersticiales (que rodean al Asa de Henle) permitiendo que en la parte baja del Asa se encuentre una orina altamente concentrada.

La rama ascendente del Asa de Henle es más permeable a la sal (iones sodio) que al agua, lo cual permite que estos iones salgan al líquido intersticial. Esta salida de solutos disminuye la concentración en el túbulo hacia la parte superior, pero por otra parte, ésta salida de iones incrementa la concentración en los líquidos que rodean al túbulo, lo cual crea un gradiente de concentración que hace que el agua salga del túbulo colector, produciendo nuevamente la concentración de la orina a medida que se dirige hacia la pelvis renal.

Con este mecanismo se consigue eliminar una orina más concentrada y evitar la pérdida de agua.

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CONSTITUYENTES NORMALES DE LA ORINA.-

- Urea : es el principal producto final nitrogenado.- Creatinina : derivado de la creatina. que sirve de reservorio energético

en el músculo.- Acido úrico : derivado del catabolismo de las purinas, principal

producto nitrogenado de aves y ciertos reptiles.- Aminoácidos y proteínas : normalmente la orina es considerada libre de proteínas, sin

embargo, pequeñas cantidades están presentes.- Cloruro de sodio : junto con la urea es la sustancia más abundante en la orina.- Sulfatos : derivados de las proteínas del alimento o de la actividad celular.- Fosfatos : derivados principalmente del alimento y en menor proporción

del metabolismo celular - Alantoína : producto de la oxidación parcial del ácido úrico.- Acido oxálico, ácido cítrico, bases púricas. pigmentos (Urobilina, Urocromo) y electrolitos ( sodio,

potasio, calcio, etc.)

COMPONENTES ANORMALES DE LA ORINA.-

- Proteínas : la Albuminaria (proteínas en la orina), se presentan por daños renales (nefrosis) o inflamación renal (nefritis)

- Glucosa : la Glucosuria (glucosa en la orina) es común en los enfermos de Diabetes mellitus.

- Cuerpos cetónicos: son derivados del metabolismo de los lípidos; se incrementan en patologías metabólicas como la Diabetes mellitus.

- Pigmentos : en obstrucciones de los conductos biliares, la bilis no es excretada al intestino, y se empieza a absorber hacia la sangre. Como resultado de este fenómeno se encuentra gran cantidad de Bilirrubina en la orina, siendo el pigmento normalmente encontrado, la Urobilina.

- Sangre : la hematuria (sangre en la orina), puede resultar de daños renales o genitourinarios. Es más común la Hemoglobonuria, la que ocurre cuando la destrucción de eritrocitos es muy grande, por lo que el hígado no puede metabolizar la hemoglobina en su totalidad y algo de este pigmento aparece en la orina.

CUESTIONARIO.-

01.- Explique el concepto Osmorregulación y Excreción.

02.- Señale las partes del Sistema Excretor.

03.- Señale 5 características del riñón y 5 funciones.

04.- Averigüe la función de las glándulas Suprarrenales.

05.- Señale la función de: a) Pelvis renal b) Uréteres c) Vejiga Urinaria

06.- Señale los dos componentes principales del nefrón.

07.- Señale la función de: a) Cápsula de Bowman b) Glomérulo

c) Túbulo contorneado proximal. d) túbulo contorneado distal

e) Tubo colector.

08.- Defina: a) Filtración b) Reabsorción c) Secreción

09.- Señale 6 factores que influyen en la filtración glomerular.

10.- Defina: a) Presión capsular b) Presión coloidosmótica.

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11.- Explique qué sucede con los niveles de orina si se produce:

a) vasoconstricción glomerular b) vasodilatación glomerular

12.- Explique cuál es el objetivo de la reabsorción tubular.

13.- ¿ Qué diferencias hay entre el filtrado glomerular y el plasma sanguíneo ?

14.- ¿ En qué consiste la Capacidad Tubular máxima ?

15.- Explique por qué en los pacientes de Diabetes mellitus aparece glucosa en la orina.

16.- Defina a) glucosuria b) Glicemia

17.- Explique qué sustancias son secretadas al túbulo renal.

18.- Explique los procesos renales para el sodio, cloro y agua.

19.- ¿ Qué sucede si aumenta el consumo de sal en la dieta ?

20.- Explique la función de la hormona Antidiurética.

21.- ¿ En qué consiste la Diabetes Insípida ?

22.- ¿ Qué efecto tiene el alcohol sobre la Antidiurética ?

23.- Explique los dos mecanismos de regulación del pH.

24.- ¿ Cuál es la función del Aparato Yuxtaglomerular ?

25.- Explique el mecanismo renina-angiotensina para regular la presión arterial.

26.- Explique la función de la Aldosterona.

27.- Explique el mecanismo de eliminación de orina.

28.- ¿ Qué sucede con los niveles de orina si aumenta la reabsorción de sodio ?

29.- ¿ Qué concentración tiene la orina cuando: a) aumentan los niveles de sodio

b) aumentan los niveles de vasopresina

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