F I S I O L O G Í A R E N A L

LÍQUIDOS CORPORALES

Agua Total del Cuerpo

El agua representa 50-70% del peso corporal con un valor promedio de 60%. El porcentaje de agua total del cuerpo varía según el sexo y la cantidad de tejido adiposo del cuerpo. Expresados como porcentaje, 40% del peso corporal se halla en el LIC (2/3 de 60%) y 20% en el LEC (1/3 de 60%). (Es útil la regla 60-40-20: 60% del peso corporal es agua, 40% es LIC y 20% LEC.) El LEC se subdivide además en dos compartimientos menores: líquido intersticial y plasma. Cerca de tres cuartas partes del LEC se encuentran en el compartimiento intersticial y la cuarta parte restante en el plasma. Un tercer compartimiento líquido del cuerpo, el compartimiento transcelular (no mostrado), es cuantitativamente pequeño e incluye los líquidos cefalorraquídeo, pleural, peritoneal y digestivo. Es decir, un adulto varón de 22 años, 1.75 m, 70 kilos tiene: 42 kg de agua de los cuales: LIC = 28 kg LEC (42/3) = 14kg LIV (líquido intravascular) = 3,6 kg (14/4)

LIC

El LIC es el agua del interior de las células donde se disuelven todos los solutos intracelulares. Constituye dos tercios del agua total del cuerpo o 40% del peso corporal. En pocas palabras, los principales cationes son potasio (K+) y magnesio (Mg2+) y los principales aniones proteínas y fosfatos orgánicos, como trifosfato de adenosina (ATP), difosfato de adenosina (ADP) y monofosfato de adenosina (AMP).

LEC

El LEC es el agua fuera de la célula. Representa un tercio del agua total del cuerpo o 20% del peso corporal. Se divide en dos subcompartimientos: plasma y líquido intersticial. El plasma es el líquido que circula en los vasos sanguíneos; el líquido intersticial es el que baña las células. La composición del LEC difiere sustancialmente del LIC: el principal catión del LEC es el sodio (Na+) y los principales aniones son cloro (CI-) y bicarbonato (HCO3

-).

Líquido intersticial

El líquido intersticial es un ultrafiltrado del plasma: tiene la misma composición del plasma, excluyendo las proteínas y las células sanguíneas. Los poros de la pared capilar permiten el paso libre de agua y de solutos pequeños, pero no son lo bastante grandes para dejar pasar proteínas de moléculas grandes o células. También hay pequeñas diferencias en la concentración de cationes y aniones pequeños entre líquido intersticial y plasma, explicadas mediante el efecto Gibbs Donnan de las proteínas plasmáticas con carga negativa. El efecto Gibbs-Donnan predice que la concentración de cationes pequeños (p. ej., Na

+) es ligeramente mayor y la de aniones pequeños (p. ej., Cl

-

ligeramente menor en plasma, si se compara con el líquido intersticial.

Plasma

El plasma es el componente acuoso de la sangre. Es el líquido en el cual están suspendidas las células sanguíneas. Considerando su volumen, el plasma constituye 55% del volumen sanguíneo y las células sanguíneas (es decir, eritrocitos, leucocitos y plaquetas) corresponden al 45% restante del volumen sanguíneo. El porcentaje del volumen sanguíneo ocupado por eritrocitos se denomina hematocrito; en promedio es de 0.45 045% y es mayor en el sexo masculino (0.48) en comparación con, el femenino (0,42).

Principios Generales

1. El volumen de un compartimiento líquido corporal depende de la cantidad de soluto que contiene. Por ejemplo, el volumen del LEC es determinado por su contenido total de soluto. Puesto que el principal catión del LEC es Na+ (y sus aniones acompañantes Cl

- y HCO3

-), el volumen del LEC depende de la cantidad de NaCI y bicarbonato de

sodio (NaHCO3) que contiene. 2. Osmolaridad es la concentración de partículas osmóticamente activas expresada como miliosmoles por litro

(mosmlL). En la práctica, osmolaridad es lo mismo que osmolalidad (mosm/kg H2O), puesto que 1 L de agua equivale a 1 kg de agua. La osmolaridad normal de los líquidos del cuerpo es 290 mosm/L (por sencillez, 300 mosm/L).

3. En el estado estacionario, la osmolaridad intracelular es igual a la osmolaridad extracelular. Dicho de otra forma, la osmolaridad es la misma a través de todos los líquidos del cuerpo. Para mantener esta igualdad el agua se desplaza libremente a través de las membranas celulares. Así, si ocurre algún trastorno que cambia la osmolaridad del LEC, el agua se desplaza a través de las membranas celulares para igualar la osmolaridad del LIC con la nueva osmolaridad del LEC. Luego de un breve periodo de equilibrio (en tanto ocurre el desplazamiento de agua) se alcanza un nuevo estado estacionario y las osmolaridades una vez más son iguales.

4. Se asume que solutos como NaCI y NaHCO3 y azúcares de molécula grande como el manitol están confinados al compartimiento del LEC puesto que no atraviesan con facilidad las membranas celulares. Por ejemplo, si una persona ingiere una gran cantidad de NaCl esta sustancia se añade al compartimiento del LEC y el contenido total de solutos del LEC aumenta.

Contracción de volumen significa reducción del volumen del LEC. Expansión de volumen supone un incremento del volumen del LEC.

Cuando se aplican a un trastorno los términos isoosmótico, hiperosmótico o hipoosmótico (p. ej., contracción isoosmótica de volumen), el término se refiere a la osmolaridad del LEC. En consecuencia, un trastorno isoosmótico significa que no hay cambio en la osmolaridad del LEC.

Una afección hiperosmótica implica que la osmolaridad del LEC aumenta. Un padecimiento hipoosmótico supone una disminución de la osmolaridad del LEC.

Tipo Ejemplo Volumen

del LEC Volumen del LIC

Osmolaridad

Hematocrito

Proteína Plasmática

Contracción isoosmótica de volumen Contracción hiperosmótica de volumen Contracción hipoosmótica de volumen Expansión isoosmótica de volumen Expansión hiperosmótica de volumen Expansión hipoosmótica de volumen

Diarrea Sudación, fiebre, diabetes insípida Insuficiencia Suprarrenal Inyección intravenosa de NaCl isotónico Ingreso elevado de NaCl SIADH

↓↑

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN

Los dos riñones están situados en la pared posterior del abdomen, por fuera de la cavidad peritoneal. La cara interna de cada riñón tiene una región en forma de muesca, llamada hilio, a través de la cual pasan la arteria y la vena renal, los linfáticos, los nervios y el uréter, que lleva la orina final desde el riñón a la vejiga, donde queda acumulada antes de expulsarse al exterior. Si se practica un corte de los riñones de arriba a abajo, las dos regiones principales que pueden verse son la corteza externa y la región interna llamada médula. La médula está dividida en numerosas masas de tejido de forma cónica llamadas pirámides renales. La base de cada pirámide nace en el límite entre la corteza y la médula y termina en la papila que penetra en el espacio de la pelvis renal, una prolongación de la parte superior del uréter que tiene forma de embudo. El borde externo de la pelvis se divide en pequeñas bolsitas de extremos abiertos llamadas cálices mayores, los cuales se extienden por abajo y se dividen en los cálices menores, que recogen la orina de los túbulos de cada papila. Las paredes de los cálices, la pelvis y el uréter tienen elementos contráctiles que propulsan la orina hacia la vejiga, donde la orina se almacena hasta que se vacía con la micción.

Depuración renal:

Depuración renal es el volumen de plasma liberado por completo de una sustancia en los riñones por unidad de tiempo. Cuanto mayor sea la depuración renal más plasma se libera de la sustancia. Las sustancias cuya depuración renal es la más alta pueden ser eliminadas por completo en un solo paso de la sangre a través de los riñones, sustancias con menor depuración no se pierden con facilidad.

[ ]

[ ]

C= Depuración (ml/min) ; [U]= Concentración en orina (mg/ml) ; V= tasa de flujo urinario por minuto (ml/min) [P]= Concentración en plasma (mg/ml)

Nefrona y circulación renal

1, arterias interlobares ; 1a, vena interlobar; 2, arteria arcuata; 2a, vena arcuata; 3, arterias interlobulares; 3a, venas interlobulares; 4, vena estrellada; 5, arteriolas aferentes; 6, arteriolas eferentes; 7a, 7b, trama capilar glomerular; 8, vasa recta descendente; 9, vasa recta ascendente.

Disposición de la Circulación Renal: ORDENADA

Nefrona: Tipos y partes

Hay de dos tipos: Corticales (1) y Yuxtamedulares (2). Principales diferencias: Glómerulos En (1), situado en la parte más externa de la corteza, (2) situado entre la corteza y la médula. Asa de Henle En (1) Son cortas; En (2) son largas. Vasos sanguíneos En (1) Capilares peritubulares, en (2) Vasa recta. Tasa de filtración glomerular (2) Tiene mayor tasa de filtración glomerular Partes de la Nefrona

1. Capilares glomerulares y espacio de Bowman

2. Túbulo Contorneado Proximal 3. Túbulo Recto proximal 4. Rama Descendente 5. Rama Ascendende Delgada 6. Rama Ascendente Gruesa 7. Mácula Densa 8. Túbulo contorneado distal 9. Túbulo conector 10. Conducto colector cortical 11. Conducto medular exterior 12. Conducto medular interior

La principal diferencia es LA PROFUNDIDAD DE LOS GLOMÉRULOS.

ARTERIA RENAL

ARTERIAS INTERLOBULARES

ARTERIAS ARCIFORMES

ARTERIAS INTERLOBULILLARES

ARTERIAS AFERENTE

Capilares Peritubulares

Vasa Recta

ARTERIAS EFERENTE

Aparato Yuxtaglomerular

El aparato yuxtaglomerular es una estructura renal formada por el contacto entre una parte del túbulo de la nefrona y una arteriola aferente. El aparato yuxtaglomerular está compuesto de la mácula Densa (MD) de la parte gruesa ascendente, de las células mesagiales extraglomerulares (EGM), y las células granulares (G) que producen renina y angiotensina II, de las arteriolas aferentes (AA), membrana basal (MB), Espacio de Bowman (BS); EA(Arteriola Eferente); EN, células endoteliales; Prolongaciones de los Podocitos; M, células mesangiales entre capilares; P, cuerpo celular del podocito, PE, epitelio parietal, PT, célula del Túbulo proximal. Cs. Yuxtaglomerulares Renina Aldosterona (Regulación del Na+). Cs. Principales Equilibrio del Na+ Cs. Intercalares Regulación del equilibrio ácido-base. Mácula Densa: Na+, Ca2+, Cl- Se va a encargar de secretar la hormona renina. La renina actúa sobre el angiotensinógeno hepático que se convierte en angiotensina I y ésta en angiotensina II (un potente vasoconstrictor). Además el aparato yuxtaglomerolar produce la hormona eritropoyetina que estimula la formación de glóbulos rojos.

Feedback Túbuloglomerular

Un aumento de la tasa de filtración glomerular (1) aumenta [NaCl] en el líquido tubular en el asa de Henle (2). El aumento de la [NaCl] es detectado por la mácula densa y se convierte en una señal (3) que incrementa la resistencia de la arteriola aferente (AR) (4), que disminuye la TFG. El feed-back túbulo-glomerular consiste en que el túbulo contorneado distal va muy cerca de la arteriola aferente. En el túbulo contorneado distal están las células de la mácula densa, que son sensibles a la concentración de Na+. Cuando aumenta la presión arterial, aumenta la filtración y se incrementan muchos solutos del interior de los túbulos renales (entre ellos la concentración elevada de NaCl). En el túbulo contorneado distal se puede encontrar una cantidad más elevada de NaCl. Las células de la mácula densa, cuando encuentran un incremento de NaCl, produce un estímulo que provoca vasoconstricción de la arteriola aferente que comporta un descenso en la filtración. La contracción es producida por la Adenosina u otro mecanismo.Es parecido a un mecanismo de seguridad para que aunque la presión sea elevada, no se pierda Na+ de forma importante.

Flujo Sanguíneo Renal

Flujo sanguíneo renal = 25% GC (Gasto Cardiaco) 1,25 L. La presión es constante en un intervalo en la arteria renal de 80-200. Si esto cambia (<80 mmHg) las arteriolas “juegan” y tratan de retornar a lo normal.

Flujo Sanguíneo Renal: Teorías de la regulación

Miogénica: Respuesta de las arteriolas renales al estiramiento. Canales de Ca2+ generan mayor tensión en la arteriola aferente. ↑ resistencia para equilibrar la presión arterial y el flujo sanguíneo renal.

Metabólica: Los metabolitos del tejido renal mantienen cierto grado de vasodilatación.

Retroalimentación Túbuloglomerular: ↑PA ↑ TFG; Hay más suministro de agua y solutos a la mácula densa; entonces se secreta una sustancia vasoactiva a la arteriola aferente.

Nefrona regula el medio interno mediante ULTRAFILTRACIÓN y modificación selectiva de filtrado

Filtración: La sangre es filtrada en capilar glomerular.

Reabsorción (Resorción): Movimiento de una sustancia desde líquido tubular hasta la sangre. o Transcelular Transporte activo secundario o Paracelular Gradiente de concentración

Secreción Movimiento de una sustancia desde sangre hasta líquido tubular.

MED

ULA

CORTEZA

INT

EXT

5 veces más que corteza

20 veces más que corteza

Más flujo sanguíneo

FILTRACIÓN GLOMERULAR

Filtración glomerular es el primer paso para la formación de orina, mientras la sangre entra al riñón una parte se filtra hacia el interior del espacio de bowman. La barrera de filtración glomerular consta de: Endotelio: Contiene poros, pasa todo (hasta proteínas), menos células sanguíneas. Membrana Basal:

Lámina Rara Interna

Lámina Densa

Lámina Rara Externa La barrera tiene carga (-), de forma que atrae a iones con carga (+) y rechaza a los de carga (-); Sin embargo si la molécula es muy pequeña como en el caso del Na+,K+, Cl-, HCO3- , esta regla no se cumple!. Epitelio: Consta de podocitos unidos a la membrana basal por una prolongación podálica; entre estas prolongaciones existen HENDIDURAS DE FILTRACIÓN.

Fuerzas Starling

Toda Presión Hidrostática: Tiende a FORZAR LA SALIDA DE LÍQUIDO.

Toda Presión Oncótica: Tiende a RETENER LÍQUIDO.

( ) Kf= Coeficiente de Filtración

Depende de la Permeabilidad al agua (Porosidad) y el Área Total de superficie. Para los capilares glomerulares el Kf es 100 veces mayor que para los capilares sistémicos.

PGC= Presión Hidrostática del Capilar glomerular Favorece la filtración.

PBS= Presión Hidrostática del Espacio de Bowman Fuerza que se opone a la filtración.

πGC=Presión Oncótica del Capilar glomerular Fuerza opuesta a la filtración, se estima por la cantidad de proteínas presentes en la sangre de los capilares glomerulares.

IMPORTANTE: LA SUMATORIA DE LA PRESIONES, PRESIÓN NETA DE FILTRACIÓN, SIEMPRE FAVORECE LA FILTRACIÓN.

Análisis: PGC= Favorece Filtración ; PBS, πGC= Oponen a la filtración

TFG=

ORIGEN DE CAPILARES HAY UNA PRESIÓN QUE FAVORECE LA FILTRACIÓN. Presión Neta de Filtración: +16 mmHg* *Según Guyton 10 mmHg

FINAL DE LOS CAPILARES La sangre ha sido filtrada, no hay filtración, existe un EQUILIBRIO. Presión Neta de Filtración: 0 mmHg

Expansión de volumen: La expansión del volumen del LEC da lugar a una reducción de la fracción resorbida en el túbulo proximal. ¿Cómo resorbo menos?; ↓ πC

Si hay expansión de volumen hay más solvente (↑PC) y menos soluto; entonces hay menos proteínas (↓ πC); Si hay más solvente debo resorber menos.

Contracción de volumen: La contracción del volumen del LEC incrementa la fracción resorbida en el túbulo proximal. ¿Cómo resorbo más?; ↑πC Si hay contracción de volumen hay menos solvente (↓PC) y más soluto; entonces hay más proteínas (↑ πC); Si hay menos solvente debo reabsorber más.

Fracción Filtrada:

La fracción filtrada expresa la relación entre tasa de filtración glomerular (TFG) y flujo plasmático renal (FPR). La fracción filtrada está determinada por la siguiente ecuación:

Dicho de otra forma, la fracción filtrada es la parte del FPR filtrada a través de los capilares glomerulares. El valor de la fracción filtrada normalmente es de casi 0,20 o 20%. Esto es, 20% deI FPR se filtra y 80% no lo hace. El 80% del FPR no filtrado abandona los capilares glomerulares a través de las arteriolas eferentes y se convierte en flujo sanguíneo capilar peritubular.

EQUILIBRIO DEL SODIO

Transporte activo primario Utilización directa de ATP. Transporte activo secundario Utilización indirecta de energía, puede cotransporte o contrantransporte.

Manejo del Sodio

Na+ es el más importante catión del líquido extracelular (LEC). IMPORTANTE: La cantidad del Na+ determina el volumen del LEC. Equilibrio POSITIVO Si Excreción < Ingreso Equilibrio NEGATIVO Si Excreción> Ingreso Control de Na+ TCP= 67% ; 67% de agua RESORCIÓN ISOOSMÓTICA Asa de Henle(Rama gruesa)*= 25% TCD1*=5% 3% -TCD2 -Conducto colector *Impermeables al agua

TCP1(Túbulo Contorneado Principal Parte Inicial): Resorción Prioritaria

Na+ se resorbe principalmente junto con HCO3- y solutos orgánicos (glucosa, AA). Transporte activo primario: Na+-K+-ATPasa Transporte activo secundario: Cotransporte*: Na+-Glucosa; Na+-AA; Na+-Fosfato, lactato o citrato. Contratransporte: Na+-H+, lo que origina que se elimine HCO3- Difusión Facilitada: Glucosa, AA, Fosfato, lactato, citrato, HCO3- * Liberan carga (+) y dejan carga (-)

-4 mV

TCP2(Túbulo Contorneado Principal Parte terminal): Sitio del Equilibrio

Na+ se resorbe principalmente junto con Cl-PERO sin solutos orgánicos (glucosa, AA). ESTE SITIO TIENE ALTA [Cl-], porque el Na+ se ha resorbido con el HCO3- en la parte inicial, acá se resorbe principalmente NaCl. CELULAR: Transporte activo primario: Na+-K+-ATPasa *Cotransporte: Para que ingrese NaCl. Na+-H+ Cl-Formato- Difusión: Cl- PARACELULAR: Por uniones brechas que son muy permeables al NaCl y agua.

*Tiene carga (-), deja carga (+) +4mV

Reabsorción Isoosmótica

Reabsorción de agua y soluto es proporcional. Soluto: TCP1: Na+; HCO3-; TCP2: Na+,Cl-. ¡El agua sigue al soluto para conservar la isoosmolaridad! (1) Na+ entra a la célula; el agua lo sigue (2) Na+ es bombardeada por la Na-K+-ATPasa en la

membrana peritubular (2a) y Na+ es absorbido por la membrana lateral (2b).

(3) πc incrementa la reabsorción de líquido.

Asa De Henle:

El asa de Henle comprende tres segmentos: rama descendente delgada, rama ascendente delgada y rama ascendente gruesa. En conjunto, las tres secciones se encargan de la multiplicación por contracorriente indispensable para la concentración y dilución de orina. RAMAS DESCENDENTE Y ASCENDENTE DELGADAS Las ramas descendente y ascendente delgada del asa de Henle se caracterizan principalmente por su elevada permeabilidad a solutos pequeños y agua. La rama descendente delgada es permeable al agua y solutos pequeños como NaCl y urea. En la multiplicación por contracorriente, el agua se desplaza hacia fuera de la rama descendente delgada, los solutos se mueven hacia el interior de ésta y el líquido tubular progresivamente se hace hiperosmótico a medida que fluye a lo largo de dicha rama descendente. La rama ascendente delgada también es permeable a NaCI, pero impermeable al agua. Durante la multiplicación por contracorriente, el soluto se desplaza hacia fuera de la rama ascendente delgada sin acompañarse de agua y el líquido tubular progresivamente se hace hipoosmótico conforme fluye por dicha rama. A diferencia de las ramas delgadas, que sólo presentan propiedades de permeabilidad pasiva, la rama ascendente gruesa resorbe una cantidad significativa de Na+ mediante un mecanismo activo. En condiciones normales, esta rama resorbe casi 25% del Na+ filtrado.

Rama Ascendente Gruesa: Segmento Diluyente:

Reabsorbe 25% del Na+ filtrado. Mecanismo dependiente de la carga. Transporte activo primario: Na+-k+-ATPasa; El Na+ es expulsado. *Contrasportador: Na+-2Cl--K+ Difusión :Cl- y K+ K+ es reciclado; No todo lo que ingresa se mantiene; sino una parte sale. *Electrogénico

EQUILIBRIO ÁCIDO BASE Muchas personas experimentan dificultades para comprender el equilibrio ácido base, mucho se debe a la poca familiaridad con las palabras y la terminología empleada, si tenemos una mala comprensión de las palabras tales como: neutro, pH, acidosis metabólica, exceso de base, no es de extrañar que tengamos dificultades en comprender los conceptos, patrones y síndromes.

Términos químicos:

Ácido: una molécula que puede liberar un ión H+.

Base: una molécula que puede aceptar o combinarse con el ión H+.

Cuando se agrega un ácido (HA) al agua, éste se disocia en forma reversible para convertirse en H+ y aniones A

-.

HA ↔ H+ + A

-

El grado en el que un ácido se disocia y actúa como donador de H+, determina si es un ácido fuerte o débil.

Los ácidos fuertes (por ejemplo el ácido sulfúrico), se disocian por completo. Los ácidos débiles (por ejemplo el ácido acético), se disocia hasta cierto límite. Las bases fuertes, aceptan o se combinan por completo, y las bases débiles, aceptan o se combinan hasta cierto límite. La mayor parte de los ácidos y bases en el cuerpo son débiles. La concentración de H+ es muy baja, la concentración de Na+ es 1 millón de veces mayor, debido a esto es que se expresa la concentración de H+ en términos del pH.

Por ejemplo: pH = 7 ; 0,0000001 10-7 mEq/L IMPORTANTE:

pH BAJO [H+] es ALTA pH ALTO [H+] es BAJA

Producción de ácido en el cuerpo

Existen 2 formas de ácido en el cuerpo, el ácido fijo y el ácido volátil, uno y otro son producidos en grandes cantidades y constituyen una amenaza para el pH alcalino normal. CO2: Es el producto final del metabolismo aerobio de las células