IV.2.- Papel Homeostático del Sistema Urinario

Formación de la orina por el riñón: reabsorción, secreción, transporte activo y absorción

Regulación del equilibrio ácido-baseRegulación renal del volumen sanguíneo

El control de la presión arterial: sistema renina-angiotensina

Rafael Sirera Fisiología Humana

• Los fluidos corporales. – Formación de la orina por el riñón: reabsorción,

secreción, transporte activo y absorción . – Flujo sanguíneo renal y filtración glomerular. – Presiones hidrostáticas y coloidales.

• Regulación del equilibrio ácido-base– Regulación respiratoria, control renal de la

concentración de hidrogeniones. – Alteraciones clínicas del equilibrio ácido-base.

• Regulación renal del volumen sanguíneo– Mecanismos de regulación del equilibrio hídrico. – El control de la presión arterial: sistema renina-

angiotensina. – La sed.

Objetivos de aprendizajeRafael Sirera Fisiología Humana

Anatomía funcional de la nefrona, overviewRafael Sirera Fisiología Humana

Cápsula y GloméruloRafael Sirera Fisiología Humana

• La membrana filtrante contiene• Endotelio fenestrado

(glomérulo)• Lamina densa• Poros de filtración

(podocitos)• Control del flujo sanguíneo

• A cargo de las células mesangiales• Controlan tanto el diámetro

como el flujo sanguíneo en los capilares

La Filtración en el CorpúsculoRafael Sirera Fisiología Humana

• Filtración• Depende de la presión sanguínea, tamaño y

carga• Solutos grandes como las proteínas

plamáticas, no son filtradas gracias a la “lamina densa” y “filtration slits”

• Las células sanguíneas tampoco• La filtración en el corpúsculo

• Es pasiva• Los solutos que entran en la cápsula son

• Desechos metabólicos• Exceso de iones• Glucosa, ácidos grasos, aminoácidos, y

vitaminas

Tasa de Filtración GlomerularRafael Sirera Fisiología Humana

• Glomerular Filtration Rate (GFR)

• Producido por los riñones por minuto• El glomérulo genera 180 l de filtrado

diario• 99% es reabsorbido

• Media: 125 mL/min• El 10% que llega a los riñones sale de la

sangre y llega al tubo contorneado• Aclaramiento de creatinina

Fuerzas que causan el filtrado glomerular

ReabsorciónRafael Sirera Fisiología Humana

• Reabsorción: Recuperar sustancias útiles del filtrado

• Los capilares peritubulares reabsorben• Agua e Iones• Glucosa y Aminoácidos

• La mayor parte es activa• La mayor parte sucede en el tubo

contorneado proximal

• No reabsorbidos• Productos de desecho nitrogenados• Urea (protein) & Uric Acid (nucleic acid)• Creatinine: creatine metabolism in muscles

No Reabsorbidos??Rafael Sirera Fisiología Humana

• Urea • About 50 g of urea are filtered per day, of which

approximately 25–40 g are excreted in the urine

• is freely filtered• 50% are reabsorbed in the proximal tubule with

the reabsorption of water (solvent drag)• Urea is secreted in the thin ascending limb of

Henle loop• In the collecting ducts, urea is reabsorbed

together with water• If the absorption of urea (and water) is stopped in the

collecting duct, the osmolarity of the medulla decreases and the concentration mechanisms collapse.

• Uric acid • is filtered completely • is partially absorbed in the proximal tubule.• is secreted in the proximal tubule.

• Uric acid is only slightly soluble in water and easily precipitates out of solution forming needlelike crystals of sodium urate. These– contribute to the formation of kidney stones;– produce the excruciating pain of gout when deposited

in the joints.

• Curiously, our kidneys reclaim most of the uric acid filtered at the glomeruli. Why, if it can cause problems?– Uric acid is a potent antioxidant and thus can protect

cells from damage by ROS. – The concentration of uric acid is 100-times greater in

the cytosol than in the extracellular fluid. DANGER Hypothesis.

– Mammals than apes have an enzyme — uricase — for breaking uric acid down into a soluble product. A predisposition to gout is our legacy. So the risk of kidney stones and gout may be the price we pay for these protections.

SecreciónRafael Sirera Fisiología Humana

• Secreción: Eliminar sustancias de desecho, toxinas y otros solutos

• Secreción tubular• Reabsorción contrasentido• Del capilar a los túbulos

• H+ and K+• Creatinina

Características de la orinaRafael Sirera Fisiología Humana

Características de la orinaRafael Sirera Fisiología Humana

• Diuresis: 1.0 a 1.8 litros de orina• La orina y el filtrado se diferencian en

– El filtrado es como el plasma a excepción de las proteínas– La orina es el resultado de reabsorver del filtrado la mayor parte del agua,

nutrientes e iones– La orina contiene abundantes compuestos nitrogenados de desecho

• El pigmento urocromo tiñe de amarillo la orina• Es estéril• Ligeramente aromática• pH = 6, [4,5-8,0]• Densidad de 1.001 a 1.035

Composición de la orinaRafael Sirera Fisiología Humana

• Solutos que se hallan en condiciones normales• Sodio y potasio• Urea, ácido úrico y creatinina• amonio• Iones bicarbonato

• Solutos que NO se hallan en condiciones normales• Glucosa• Proteínas, aas• hematíes• Hemoglobina• leucocitos• Bilis

Umbral Renal•Glucosa

–180 mg/dL–Glicosuria

•Aminoácidos –65 mg/dL

–Aminoaciduria

Equilibrio hídrico, electrolitos y ácido-baseRafael Sirera Fisiología Humana

• La composición de la sangre depende de:• Dieta• Metabolismo celular• Formación de orina

• El vínculo entre agua y sal• Los solutos del organismo incluyen

electrolitos como iones sodio, potasio y calcio

• Cambios en el equilibrio iónico hace que el agua se mueva de un compartimento a otro

• Altera el volumen sanguíneo y la presión sanguínea

• Modifica la actividad celular

Mantenimiento del equilibrio hídricoRafael Sirera Fisiología Humana

Mantenimiento del equilibrio hídricoRafael Sirera Fisiología Humana

• La sed es la respuesta fisiológica para tomar agua

• Si se bebe demasiada agua se producirá una orina diluida. Poliuria y polidipsia

• Si se pierde agua se producirá una orina más concentrada

• Independientemente, las cantidades de los electrolitos serán la adecuadas para la homeostasia

• Osmoreceptores – Células del hipotálamo – Reacciona a cambios en la

concentración sanguínea, aumentando su actividad

Regulación de la reabsorción y secreciónRafael Sirera Fisiología Humana

• Aldosterona • Hormona producida por la corteza

suprarenal• Controla el flujo de iones (bombas y

canales)• Estimula la síntesis de las bombas

• En el contorneado y tubos colectores• Reduce la pérdida de Na+ en la orina• Hipokalemia

• Se produce si se estimula la aldsoterona prolongadamente

• Peligroso para la contractilidad muscular• Alcalosis

• Efectos prolongados de la aldosterona• Estimula la secreción de protones

• Vasopresina, argipresina o hormona antidiurética (ADH)• Regula la retención de agua en

casos de deshidratación; concentra la orina.

• Péptido Natriuretico (ANP and BNP) • Acción opuesta a la aldosterona

• Hormona paratiroidea y calcitrol• Regula la reabsorción en los tubos

contorneados y por ende la concentración

Sistema renina-angiotensinaRafael Sirera Fisiología Humana

• Mediado por el aparato yuxtaglomerular de los túbulos renales

• Al detectar baja presión se libera a la sangre renina

• Renina produce angiotensina II• Angiotensina causa

vasconstrición y liberación de aldosterona

• Resulta en un aumento del volumen sanguíneo y un aumento de la presión arterial

Effectos de la Angiotensina IIRafael Sirera Fisiología Humana

1. Constricción del músculo liso arterial2. Estimula la reabsorción de Na+

– En los túbulos renales– Que se libere aldosterone

3. Estimula a nivel hipotalámico– la liberación de ADH– activa el centro de la sed

4. Constricción de la arteriola aferente, disminuyendo la presión hidrostática

5. Induce la contracción de la células mesangiales disminuyendo el área efectiva de filtración

Otros factores que afectan a la GRFRafael Sirera Fisiología Humana

• Prostaglandin E2 – Vasodilator that counteracts

vasoconstriction by norepinephrine and angiotensin II

– Prevents renal damage when peripheral resistance is increased

Visión General

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Stretch of smoothmuscle in walls of afferent arterioles

Blood pressure inafferent arterioles; GFR

Vasodilation ofafferent arterioles

GFR

Myogenic mechanismof autoregulation

Release of vasoactive chemical inhibited

Intrinsic mechanisms directly regulate GFR despitemoderate changes in blood pressure (between 80 and 180 mm Hg mean arterial pressure).

Extrinsic mechanisms indirectly regulate GFRby maintaining systemic blood pressure, whichdrives filtration in the kidneys.

Tubuloglomerularmechanism ofautoregulation

Hormonal (renin-angiotensin)mechanism Neural controls

SYSTEMIC BLOOD PRESSURE

GFR

Macula densa cellsof JG apparatus of kidney

Filtrate flow andNaCl in ascendinglimb of Henle’s loop

Targets

Granular cells ofjuxtaglomerularapparatus of kidney

Angiotensinogen Angiotensin II

Adrenal cortex Systemic arterioles

(+) Renin

Release

Catalyzes cascaderesulting in conversion

(+)

(+)

(+)

Kidney tubules

Aldosterone

Releases

Targets

Vasoconstriction;peripheral resistance

Blood volume

Na+ reabsorption;water follows

Systemicblood pressure

(+)

(+)

(–)

Increase

Decrease

Stimulates

Inhibits

Baroreceptors inblood vessels ofsystemic circulation

Sympatheticnervous system

(+)

(–)

Vasodilation ofafferent arterioles

Regulación cardiovascularRafael Sirera Fisiología Humana

Factores que determinan la presión arterialRafael Sirera Fisiología Humana

Equilibrio ácido-base en la sangreRafael Sirera Fisiología Humana

• Entre 7.35 y 7.45– Alcalosis—pH >7.45– Acidosis—pH <7.35

• Muchos de los iones provienen del metabolismo celular

• Ácidos corporales– Ácido fosfórico, láctico, grasos– El dióxido de carbono genera ácido

carbónico

• Control– Riñones – Tampones en sangre– Respiración

The Bicarbonate Buffer SystemRafael Sirera Fisiología Humana

• Mixture of carbonic acid (H2CO3) and sodium bicarbonate (NaHCO3)• Carbonic acid is a weak acid that does not dissociate much in neutral or

acid solutions• Bicarbonate ions (HCO3–) react with strong acids to change them to weak

acids• HCl + NaHCO3 H2CO3 + NaClstrong acid weak base weak acid salt

Respiratory System Controls of Acid-Base BalanceRafael Sirera Fisiología Humana

• Carbon dioxide in the blood is converted to bicarbonate ion and transported in the plasma

• Increases in hydrogen ion concentration produces more carbonic acid• Excess hydrogen ion can be blown off with the release of carbon dioxide

from the lungs• Respiratory rate can rise and fall depending on changing blood pH

Renal Mechanisms of Acid-Base BalanceRafael Sirera Fisiología Humana

• Excrete bicarbonate ions if needed• Conserve (reabsorb) or generate new bicarbonate ions if needed• When blood pH rises

– Bicarbonate ions are excreted – Hydrogen ions are retained by kidney tubules

• When blood pH falls– Bicarbonate ions are reabsorbed– Hydrogen ions are secreted

• Urine pH varies from 4.5 to 8.0

Tablas InteresantesRafael Sirera Fisiología Humana

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