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Fisiología del aparato renal
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Está conformado por:
Riñones
Uréteres
Vejiga Urinaria
Uretra
Los riñones:
Son el sitio donde se forma la orina.
Se encuentran a cada lado de la
columna vertebral a nivel de la
onceava y doceava costilla.
La superficie cóncava de cada
riñón se orienta hacia la columna
vertebral.
Las arterias renales (ramas de la
aorta abdominal) irrigan a los
riñones. Las venas renales llevan la
sangre desde los riñones hasta la
vena cava inferior.
Regulación del equilibrio hídrico y electrolítico.
Los riñones deben de ajustar la excreción de agua y electrolitos con
respecto a la ingestión de los mismos.
Excreción de productos metabólicos y sustancias químicas. Creatinina, urea, urobilinógeno, metabolitos de hormonas, etc.
Sacarina, benzoato, etc.
Sodio
30 mEq/día
Sodio
300 mEq/día
Normal
Ingesta
Excreción
Filtración
Reabsorción y
Secreción
Regulación de la presión arterial.
En conjunto con el aparato cardiovascular mantiene un flujo sanguíneo
adecuado mediante la excreción de cantidades variables de sodio y agua.
Regulación del pH.
pH ácido Los riñones eliminan H+ y retienen iones HCO3-
pH alcalino Los riñones eliminan HCO3- y retienen H+
Presión
Arterial
Volumen del líquido
extracelular
Presenta dos regiones:
Papila renal
En la médula se encuentran entre 8 y 18 pirámides renales o de Malpighi (masas de tejido en forma de cono) con su base en el borde entre la corteza y la médula, y su vértice (denominado papila renal) apuntando hacia el centro del riñón.
Corteza o Zona Cortical:
región externa Medula o Zona Medular:
región interna
Las paredes de los cálices, la pélvis y el uréter
contienen elementos contráctiles que
empujan la orina hacia la vejiga, donde se
almacena hasta que se vacía en la micción.
La pelvis renal (porción superior del uréter con forma
de abanico) se divide en bolsas abiertas llamadas
cálices mayores las cuales se subdividen en cálices
menores que recogen la orina de los túbulos de
cada papila.
Cáliz Mayor
Cáliz Menor
Es la unidad anatomo-funcional del
riñón, responsable de la formación de
orina.
Consiste en pequeños túbulos
asociados a vasos sanguíneos.
Cada riñón en el ser humano
contiene alrededor de 1 millón de
nefronas.
El riñón no puede regenerar a las
nefronas y disminuyen con la edad:
Nefrona
Después de los 40 años, el
número de nefronas
funcionales disminuye
alrededor de 10% cada 10 años
De acuerdo a la profundidad con que se encuentran las nefronas en el rinón, se clasifican en:
1. Nefronas Corticales: Cerca del 80% de las
nefronas se ubican dentro de la corteza
renal.
Tienen asas de Henle cortas que penetran
únicamente la zona externa de la médula.
2. Nefronas Yuxtamedulares: alrededor del
20% de las nefronas del riñón penetran en
la médula.
Tienen asas de Henle grandes que llegan
hasta la zona interna de la médula.
Le proporcionan al riñón una mayor
capacidad de producir orina
concentrada.
Zo
na
Ex
tern
a
Zo
na
Inte
rna
Cada nefrona está formada por:
I. Corpúsculo Renal o de Malpighi: contiene el
conjunto de capilares glomerulares por los que se filtran grandes cantidades de líquido desde la sangre.
II. Sistema de Túbulos: en los que el líquido filtrado se
convierte en orina en su camino a la pelvis renal.
Está formado por:
1. Cápsula Glomerular o de Bowman: estructura hueca, en forma de esfera. Rodea al glomérulo.
2. Glomérulo: conjunto de capilares glomerulares derivados de la arteriola aferente.
Arteriola
Aferente
Cápsula de
Bowman Arteriola
Eferente
Arteria
Renal
Los capilares glomerulares a su vez se van reagrupando y uniendo para conformar la arteriola eferente que sale de
la nefrona.
Los túbulos renales conducen el
filtrado del corpúsculo renal hacia la pelvis renal.
De acuerdo con su cercanía al glomérulo, se subdividen en:
1. El túbulo contorneado proximal.
2. Asa de Henle.
3. Túbulo contorneado distal.
4. Túbulo colector.
1
2
3
4
Túbulo Contorneado Proximal (TCP):
inicia en el corpúsculo renal y termina
en el asa de Henle.
Es el túbulo mas largo y ancho de la nefrona.
Su epitelio cilíndrico posee microvellosidades
largas y delgadas que permiten la
reabsorción de sustancias.
Asa de Henle. Es la continuación del TCP
y consta de:
Rama recta descendente (epitelio plano,
con pocas microvellosidades).
Segmento curvo
Rama recta ascendente que se une al túbulo
contorneado distal (TCD).
1
1
2
Porción fina
ascendente del
asa de Henle
Porción gruesa
descendente del asa de
Henle
2 a
b
d
c
a
b
c
3 Túbulo Contorneado Distal (TCD).
Es más corto que el TCP y posee pocas
microvellosidades.
Se subdivide en:
a. Una parte recta, que es la prolongación de la
porción ascendente del asa de Henle. Tiene un
epitelio cuboideo y pocas microvellosidades
cortas.
b. Mácula densa. células epiteliales especializadas
del TCD que están en estrecho contacto con las
arteriolas aferentes y eferentes.
c. Una porción contorneada. Su epitelio es cuboide,
con pocas microvellosidades.
4
4
Túbulo Colector (TC).
Reciben el líquido filtrado y modificado -orina-
proveniente de los TCD de varias nefronas y lo
dirigen hacia el uréter para su excreción.
FUNCIÓN: Regula la presión arterial mediante la
producción de renina y angiotensina.
La mácula densa: células epiteliales especializadas del TCD que están en estrecho contacto con las arteriolas aferentes y eferentes.
Las células yuxtaglomerulares. Se encuentran en la pared
de la arteriolas aferente y eferente. Secretan renina
(enzima que sintetiza angiotensina II, la cual participa en
el mantenimiento del equilibrio hidrosalino).
Las células mesangiales: presentan
proyecciones citoplásmicas que les permiten contraerse y modificar el flujo sanguíneo a través de los capilares.
1
2 3
1
2
3
En las nefronas se llevan a
cabo tres procesos básicos:
1. Filtración
2. Reabsorción
3. Secreción
Filtración
Reabsorción
Secreción
Excreción
Se realiza únicamente en el corpúsculo renal
donde las paredes de los capilares glomerulares y
la cápsula de Bowman están modificadas para
permitir el flujo de grandes volúmenes de líquidos.
Es el pasaje de líquido desde la sangre
hacia la cápsula de Bowman.
El líquido que ingresa en la cápsula glomerular se
denomina filtrado debido a que se forma bajo
presión (presión hidrostática de la sangre).
Es el primer paso para la formación de orina.
Filtración
Reabsorción
Secreción
Excreción
Las sustancias que salen del plasma
deben atravesar la barrera de filtración
conformada por tres capas:
1. Endotelio del Capilar. Se caracteriza por ser
fenestrado (con grandes poros).
Reabsorción
Secreción
Excreción
La barrera de filtración tiene una gran selectividad en
función del tamaño de las moléculas.
Barrera de Filtración
Permite el paso de la mayoría de los
componentes plasmáticos: agua, iones,
compuestos orgánicos (azúcares, a.a, lípidos),
gases como el CO2 y O2, deshechos
nitrogenados.
Impide el paso de las proteínas (tamaño y
carga neta negativa) y de células sanguíneas
(globulos rojos, blancos y plaquetas).
Reabsorción
Secreción
Excreción
2. Lámina o Membrana Basal Glomerular. Es una
capa formada por colágeno y fibrillas de
proteoglucanos que actúan como un tamiz
que separa la mayoría de las proteínas
plasmáticas del líquido que se filtra (agua y
solutos).
3. Epitelio de la Cápsula de Bowman. Está
formado por células especializadas
(podocitos) que tienen largas extensiones
citoplásmicas (pedicelos).
Los pedicelos envuelven a los capilares
glomerulares y se entrelazan, dejando
entre ellos estrechas hendiduras de
filtración (diafragma de la hendidura) a
través de la cual pasan moléculas del
filtrado.
Arteriola
Aferente (sangre desde
la arteria renal)
Arteriola
Eferente (sangre a la
vena renal)
Filtración de la
sangre en la
nefrona
PH Cápsula Bowman: 15mm Hg
Presión de
Filtración neta=
10mm Hg
Permeabilidad de los capilares fenestrados
FILTRACIÓN
RÁPIDA DEL
LÍQUIDO HACIA
LOS TÚBULOS
PH Glomerular: 55mm Hg
P Coloidosmótica (π): 30mm Hg
Presión Hidrostática en la Cápsula de Bowman: La cápsula de Bowman es un espacio cerrado y por ello, la presencia de líquido dentro de ella crea una presión (15mm Hg) que se opone al pasaje hacia su interior. Por lo que el líquido que sale de los capilares debe desplazar al líquido que ya está presente en la luz capsular.
Presión Coloidosmótica: Es la presión que se genera (30 mm Hg) debido a la presencia de proteínas plasmáticas y que favorece el retorno del líquido hacia los capilares. Ésta presión es mayor que la del líquido presente en la cápsula de Bowman.
El proceso de filtración está influido por las siguientes fuerzas:
Presión Hidrostática Glomerular: La sangre que circula en los capilares glomerulares empuja el líquido a través del endotelio a una presión de 55mm Hg que favorece la filtración hacia la cápsula de Bowman.
Es el volumen de líquido filtrado por
ambos riñones por minuto.
115 ml/min 125 ml/min
7.5 L/hr o 180 L/día
El volumen total
de sangre es de
5.5 L
El volumen total de sangre
es filtrado cada 40
minutos
Todo lo que se filtra dentro de la
nefrona está destinado a ser eliminado
a través de la orina, a menos que sea
reabsorbido.
2. Reabsorción: es el paso de las
sustancias del filtrado (desde la luz
del túbulo) nuevamente hacia el
torrente sanguíneo a través de los
capilares peritubulares.
Filtración
Reabsorción
Secreción
Excreción
La reabsorción que ocurre en la nefrona le permite al riñón regresar a la sangre, de manera
selectiva, iones y agua, de acuerdo con lo que se requiera para mantener la homeostasis.
180L de líquido son filtrados
por día y pasan hacia el sistema de túbulos.
El 99% del líquido filtrado por las nefronas es reabsorbido
hacia la sangre.
Sólo se excretan 1.5L
de Orina
Persona hidratada Producción de orina: 16ml/min (por cada litro de agua que ingiere) o 23L/día.
Persona deshidratada Producción de orina: 0.3 ml/min o 400 ml/día
Es el paso de ciertas moléculas desde la
sangre hacia el filtrado.
Es un proceso más selectivo que la
filtración y suele utilizar proteínas de
membrana para transportar las
moléculas a través del epitelio tubular
por transporte activo.
Filtración
Reabsorción
Secreción
Excreción
TÚBULO PROXIMAL
Se reabsorbe el 65% de agua y
sodio.
Se secretan ácidos y bases
orgánicos como sales biliares,
oxalato, urato y catecolaminas.
ASA DE HENLE
El 20% del agua filtrada es
reabsorbida en la rama
descendente (permeable al
agua) y enviada a capilares
peritubulares. Es poco
permeable a la urea y
totalmente impermeable al
sodio.
En el segmento grueso de la
rama ascendente se reabsorben
principalmente Na+, Cl- y K+.
Este segmento es impermeable
al agua, ocasionando que
permanezca en el túbulo, lo que
genera orina muy diluida. ES EL
PRINCIPAL SITIO DE FORMACIÓN
DE ORINA DILUIDA.
Nefrona Arteriola eferente
Reabsorción
Secreción
Reabsorbe el 65% de agua y
NaCL
Reabsorbe el 20% de agua y NaCL
Nefrona TÚBULO DISTAL
Se reabsorbe Na+, Cl-, Ca++,
Mg++, K+.
Es casi impermeable al agua
y a la urea, lo que crea un
líquido muy diluido.
TÚBULO DISTAL (parte final)
y TÚBULO COLECTOR
Células Principales:
reabsorben Na+, Cl- y agua
de la luz tubular y secretan
K+ a la luz del túbulo de la
nefrona.
Células Intercaladas:
reabsorben K+, HCO3- y
secretan de manera activa
iones de H+ a la luz tubular.
Nefrona Arteriola eferente
Reabsorción
Secreción
Reabsorbe el 15% de agua y NaCL
Túbulo Contorneado Proximal
65% de reabsorción de H2O y NaCl
Asa de Henle
20% de reabsorción de H2O y NaCl
Pe
rme
ab
le a
l ag
ua
Imp
erm
ea
ble
al a
gu
a
Túbulo Contorneado Distal
y Túbulo Colector
15% de reabsorción de H2O y NaCl
NO se encuentra bajo regulación hormonal
Sujeta a regulación hormonal
ADH (agua)
Aldosterona (Na+ y K+)
No todas las sustancia del plasma se filtran, reabsorben y secretan de la misma forma, esto depende de las necesidades del cuerpo.
La mayoría de las sustancias que deben eliminarse de la sangre como la úrea, la creatinina, el ácido úrico y los uratos se reabsorben mal y por ello se excretan en grandes cantidades en la orina.
Los electrolitos como los iones Cl-, Na+ y bicarbonatos se reabsorben mucho, de manera que solo aparecen pequeñas cantidades en la orina.
Ciertas sustancias nutritivas como los a.a. y la glucosa se reabsorben completamente en los túbulos y no aparecen en la orina, aunque se filtren grandes cantidades por los capilares glomerulares.
Los ácidos orgánicos y las bases se filtran libremente en los capilares glomerulares y no se reabsorben, pero se secretan cantidades adicionales desde los capilares hacia los túbulos renales.
Sólo
Filtración
Filtración y
Reabsorción Parcial
Filtración y
Reabsorción Completa
Filtración y
Secreción
Exceso de
Na+
Filtración Na
Reabsorción Na
Mayor Excreción
de NA
1 2
3
4
5
6
NEFRONA
La ósmosis es la difusión de agua desde una zona de menor concentración de solutos a una de mayor concentración de los mismos a través de la membrana.
Osmolaridad
Líquido extracelular (LEC): El Na+ y el
Cl- son en un 80% los responsables de su
osmolaridad.
Líquido Intracelular (LIC): Los iones de
K+ son responsables de casi la mitad de
su osmolaridad.
Por qué mantener la osmolaridad es
tan importante para el cuerpo ?
El agua atraviesa
libremente la mayoría de
las membranas celulares
Si la osmolaridad del LEC cambia,
el agua entra y sale de las células
y cambia el volumen intracelular
INGESTA DE AGUA
Osmolaridad del LEC,
como resultado de la
Agua
Hincha
INGESTA DE SAL
Osmolaridad del LEC,
como resultado de la
Deshidratan
Agua
¿
Túbulo proximal
Túbulo distal
Corteza Médula
300 mOsm 300 mOsm
600 mOsm
900 mOsm
Sólo se reabsorbe agua
Se reabsorben
iónes, no agua
Asa de Henle
Túbulo colector
La permeabilidad al agua y a los solutos está regulada por hormonas
Reabsorción variable de agua y solutos
1 2 3
4
R
R
R
1200 mOsm
300 100
E
50-1200 de orina excretada
Cambios en la osmolaridad a medida que el
filtrado fluye a través de la nefrona. El líquido isosmótico que abandona el túbulo proximal se vuelve cada vez más concentrado (hiperosmótico) en la rama descendente.
1
La reabsorción de solutos en la rama ascendente gruesa crea un líquido hiposmótico.
2
Las hormonas controlan la permeabilidad de la nefrona distal al agua y los solutos
3
La osmolaridad de orina depende de la reabsorción en el túbulo colector.
4 El filtrado isotónico
(proveniente del túbulo
proximal) una vez que entra
en la rama descendente se
torna cada vez más
concentrado (hipertónico) a
medida que pierde agua.
Conservar agua por medio
de la excreción de orina
concentrada.
Eliminar el exceso de agua
mediante la excreción de
orina diluida.
Regulación del agua en el organismo
Ingesta de agua Ingesta de agua
La hormona antidiurética
(ADH) ó VASOPRESINA
inhibe la pérdida de agua.
ADH
La permeabilidad
(reabsorción) de agua
en los TCD y en los TC.
Se excreta orina concentrada
La ADH es la señal para la reabsorción de agua.
inhibe la
pérdida de
agua
Regulación del agua en el organismo Deshidratación
consumo de agua
Los solutos de los
líquidos corporales se
concentran demasiado
La osmolaridad de los
líquidos corporales
> [solutos]
< [agua]
Fusión de acuaporinas
en la membrana celular
del TCD y de los TC
Célula del TCD y de los TC Vasos rectos
Líquido intersticial medular
600 mOsm 600 mOsm
Vesículas de almacenamiento
Señal de segundos
mensajeros
Poros de agua de acuaporinas-2 ADH R-ADH
AMPc
H2O
H2O
H2O
La vasopresina se une al receptor de membrana.
1
El receptor activa al sistema de segundos mensajeros de AMPc
2
La célula inserta poros de agua de AQP2 en la membrana apical
3
El agua es reabsorbida por ósmosis en la sangre
4
1
2
3
En ausencia de ADH, los poros de agua son retirados de la membrana y almacenados en vesículas citoplasmáticas .
4
700 mOsm
H2O
Luz del
Túbulo
Alta
[solutos]
Exceso de agua en
el organismo
La osmolaridad de los
líquidos corporales
La permeabilidad de los
TCD y de los TC al agua.
Excretan grandes cantidades
de orina diluida.
Se inhibe la
secreción de la
ADH
consumo de agua
> [agua]
< [solutos]
Fusión de acuaporinas en
la membrana celular del
TCD y de los TC
La Aldosterona controla el
balance de Na+ y K+
La reabsorción de sodio en el
riñón es regulada por la
aldosterona
Aldosterona
Mayor reabsorción de
Na y secreción de K
Estimula la formación de:
Bombas ATPasa Na/K
Canales iónicos de Na y K.
En las células del
TCD y TC
El aumento de la
concentración de
K+ en el LEC
Estimula la corteza
suprarrenal que
sintetiza aldosterona
(mineralocorticoide).
K+
Regulación de electrolitos en el organismo
Célula Principales del TCD y de los túbulos colectores
Sangre Líquido intersticial
Aldosterona Receptor de Aldosterona
La aldosterona se une con su receptor citoplasmático.
1
El complejo hormona-receptor inicia la transcripción en el núcleo.
2
Se forman nuevos canales proteicos y bombas.
3
4
1
Transcripción
RNAm 2
Traducción y síntesis de proteínas
Nuevos Canales iónicos
Nuevas bombas
Las proteínas modulan los canales y las bombas existentes
ATP
ATP
K 2K
3Na
Na
4
El resultado es el aumento de la reabsorción de sodio y la excreción de potasio.
5
Luz del Túbulo
Secretado
3
K
K
Na Na
Reabsorbido
5
Cuando aumenta la
PA, las células de la
mácula densa
sintetizan sustancias
que inhiben de
manera paracrina la
síntesis de renina.
Cápsula de Bowman
Capilares Glomerulares
Podocitos
Producen renina,
enzima que sintetiza
angiotensina II
Estimula la sed. La ingestión de líquidos
expande el volumen sanguíneo y aumenta la P.A. Angiotensina II
Ante la disminución en la
P.A. se activan las células yuxtaglomerulares de la arteriola aferente que sintetizan renina, lo que en su momento conlleva a la síntesis de angiotensina II.
PA 1
2
3
4
Aldosterona
Presión arterial
Angiotensina II
enzima
convertidora de
angiotensina
(ECA),
Renina
Categoría del Diurético
Ejemplo Sitio Principal de Acción Mecanismo de
Acción
Diurético del Asa de Henle
Furosemida Segmento grueso de la rama ascendente del asa de Henle
Inhibe la reabsorción de Na+ hasta en un 25%
Tiacidas Hidroclorotiacida Parte final de la rama ascendente del asa de Henle
y primera parte del TCD
Inhibe la reabsorción de Na+ hasta en un 8%
Inhibidores de la anhidrasa carbónica
Acetazolamida TCP Inhibe la reabsorción de bicarbonato
Diuréticos osmóticos Manitol Parte final del TCD y del colector
Reduce la reabsorción osmótica de Na+ y H2O al reducir el gradiente osmótico
Diuréticos ahorradores de K+ (compiten por el R-aldosterona en células del túbulo colector)
Espironolactona Triamtereno
Parte final del TCD y del colector Parte final del TCD y del colector
Inhibe la acción de la aldosterona Inhibe la reabsorción de Na+ y la secreción de K+
Hipertensión
Volumen de
sangre y la PA (-) reabsorción
de agua
Se excreta orina
diluida
Diuresis: formación de orina
Berne y Levy (2008) Physiology. 6ª edición. Editorial Mosby, Elsevier. Canadá.
Fernández-Tresguerres JA. (2010) Fisiología Humana. 4ª edición. Editorial Mc Graw Hill.
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Silverthorn D.U. (2008) Fisiología Humana, Un Enfoque Integrado. 4ª Edición, Editorial Médica-
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Tresguerres J.A.F; Aguilar B.L.E; Cachofeiro M. V; Cardinali D; Gil L.P; Lahera J.V; Martínez V.J;
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