Fisiología del Aparato Urinario

Fundamentos del Aparato Urinario

• El aparato urinario consta de los riñones, uréteres, vejiga y uretra.
• Los riñones mantienen la homeostasis corporal conservando líquidos, electrolitos y eliminando desechos metabólicos.
• Los riñones, pulmones e hígado recuperan biomoléculas esenciales y eliminan desechos.
• Los riñones conservan agua, electrolitos y metabolitos para mantener el pH plasmático constante.
• Los riñones regulan el equilibrio acidobásico excretando iones de hidrógeno o bicarbonato según el pH corporal.
• Los riñones mantienen la composición y el volumen del líquido extracelular.
• Los desechos metabólicos de las células se eliminan de la sangre mediante filtración y excreción renal.
• Los riñones están muy irrigados y reciben el 25% del gasto cardíaco.
• La función renal excretora y homeostática comienza con la filtración en el glomérulo.
• El plasma se separa de células y proteínas grandes, obteniéndose un ultrafiltrado glomerular (orina primaria), que se modifica por las células del riñón.

Consideraciones Funcionales: Riñón y Vitamina D

• La vitamina D es un precursor inactivo que requiere transformaciones para regular la concentración de calcio en el plasma.
• La vitamina D proviene de la piel, donde vitamina D3 (colecalciferol) se produce por luz ultravioleta, y de la dieta, donde se absorbe vitamina D3.
• La vitamina D3 se une a la proteína fijadora de vitamina D y se transporta al hígado, donde se hidroxila a 25-OH vitamina D3.
• En los túbulos proximales del riñón, la 25-OH vitamina D3 se hidroxila a 1,25-(OH)2 vitamina D3 (calcitriol), forma activa de la vitamina.
• El proceso se regula por la concentración plasmática de Ca2+ o la reducción de fosfatos, lo que estimula la hormona paratiroidea.
• La 1,25-(OH)2 vitamina D3 estimula la absorción intestinal de Ca2+ y fosfato, y la movilización de Ca2+ de los huesos
• La vitamina D es necesaria para el desarrollo normal de huesos y dientes.
• Un compuesto relacionado, la vitamina D2 (ergocalciferol), experimenta las mismas conversiones que la vitamina D3 y produce idénticos efectos biológicos.
• Pacientes con nefropatías crónicas no pueden convertir vitamina D en metabolitos activos, lo que causa insuficiencia de vitamina D3 y conlleva alteraciones en la mineralización y reducción de la densidad ósea.
• Complementos de vitamina D3 y calcio son administrados comúnmente en pacientes con nefropatías crónicas para evitar el hiperparatiroidismo secundario.
• La insuficiencia de vitamina D3 durante la niñez causa raquitismo.

Estructura General del Riñón

• Los riñones son órganos con forma de haba ubicados a cada lado de la columna vertebral en el espacio retroperitoneal.
• Se extienden desde la duodécima vértebra torácica hasta la tercera vértebra lumbar. El riñón derecho está un poco más abajo que el izquierdo.
• Cada riñón mide aproximadamente 10 cm de largo, 6.5 cm de ancho y 3 cm de espesor.
• El polo superior de cada riñón contiene la glándula suprarrenal, dentro de la fascia renal y tejido adiposo perirrenal.
• El borde medial del riñón es cóncavo y contiene el hilio, con vasos, nervios y la pelvis renal.
• La superficie del riñón está cubierta por una cápsula de tejido conjuntivo con capas externa (fibroblastos y colágeno) e interna (miofibroblastos).
• Se desconoce el papel específico de la cápsula para resistir las variaciones en volumen y presión que acompañan a las variaciones en el funcionamiento renal
• El examen de un corte de un riñón fresco permite observar que está dividido en dos regiones diferentes: la corteza (parte externa de color pardo rojizo) y la médula (parte interna mucho más pálida)
• El color observado en la superficie de corte del riñón sin fijar es un reflejo de la distribución de la sangre dentro del órgano.
• Aproximadamente el 90-95% de la sangre que pasa a través del riñón está en la corteza, y solo el 5-10% está en la médula.
• La corteza se caracteriza por la presencia de corpúsculos renales con sus túbulos asociados
• La nefrona es la unidad funcional básica del riñón
• Los corpúsculos renales son estructuras esféricas apenas observables a simple vista.
• Constituyen el segmento inicial de la nefrona y contienen una red capilar singular denominada glomérulo.
• El examen de un corte a través de la corteza permite observar una serie de estriaciones verticales que parecen emanar desde la médula
• Esas estriaciones son los rayos medulares. Desde la médula hacia la corteza se proyectan unos 400-500 rayos medulares.
• Cada rayo medular es una aglomeración de túbulos rectos y conductos colectores.
• Cada rayo medular contiene túbulos rectos de las nefronas y conductos colectores.
• Las regiones que hay entre los rayos medulares contienen los corpúsculos renales, los túbulos contorneados de las nefronas y los túbulos conectores.
• Estas regiones se denominan laberintos corticales.
• Cada nefrona y su túbulo conector forman el túbulo urinario.
• La médula se caracteriza por túbulos rectos, conductos colectores y una red capilar especial, los vasos rectos.
• Los túbulos rectos de las nefronas y los conductos colectores continúan desde la corteza hacia la médula.
• Están acompañados por una red capilar, los vasos rectos, que discurren en disposición paralela a diversos túbulos.
• Estos vasos conforman la parte vascular del sistema de intercambio por contracorriente que regula la concentración de la orina.
• A causa de su distribución y sus diferentes longitudes, los túbulos en la médula forman en conjunto una gran cantidad de estructuras cónicas denominadas pirámides.
• Por lo general, el riñón humano tiene entre 8 y 12 pirámides, pero su número puede alcanzar hasta 18.
• Las bases de las pirámides están enfrentadas a la corteza, y sus vértices apuntan al seno renal.
• El vértice de cada pirámide, conocido como papila, se proyecta hacia un cáliz menor, una estructura en forma de copa que corresponde a una extensión de la pelvis renal.
• El extremo de la papila, también conocido como área cribosa, está perforado por las aberturas de desembocadura de los conductos colectores.
• Los cálices menores se unen para formar cálices mayores y estos a su vez convergen para formar la pelvis renal.
• Cada pirámide está dividida en una médula externa (contigua a la corteza) y una médula interna.
• La médula externa se subdivide a su vez en una franja interna y externa. Estas zonas y franjas se reconocen con facilidad en los cortes sagitales de las pirámides de muestras frescas.

Nomenclatura Estándar de las Estructuras del Riñón

• El número de lóbulos en el riñón es igual al número de pirámides medulares
• Cada estructura piramidal medular junto al tejido cortical en su base y lados forman un lóbulo del riñón.
• En el feto en desarrollo esta organización lobular está más clara y es evidente.
• Después del nacimiento estas convexidades superficiales típicas del riñón fetal pueden persistir hasta la adolescencia y, en algunos casos, hasta la edad adulta
• Los riñones de algunos animales tienen una sola pirámide (unilobulares) a diferencia del multilobular humano
• Un lóbulo está compuesto por un conducto colector y todas las nefronas que drena
• Los lóbulos del riñón se subdividen adicionalmente en lobulillos, compuestos por un rayo medular central y el tejido cortical circundante
• Si bien el centro o eje del lobulillo se identifica con facilidad, los límites entre los lóbulos contiguos no están claramente delineados por tabiques de tejido conjuntivo
• El rayo medular que contiene el conducto colector para un grupo de nefronas que drenan en él constituye la unidad secretora renal
• Es el equivalente de una unidad secretora glandular o lobulillo
• La nefrona genera la orina, y los conductos colectores concentran la orina.

Organización General de la Nefrona

• Las nefronas están compuestas por el corpúsculo renal y un sistema de túbulos
• El corpúsculo renal está formado por el glomérulo, un haz de capilares, rodeado por la cápsula renal (de Bowman).
• La cápsula renal es el inicio de la nefrona donde la sangre que fluye por los capilares glomerulares se filtra para generar el ultrafiltrado.
• Luego de la cápsula renal, continúan el segmento grueso proximal, el segmento delgado, y el segmento grueso distal.
• Segmento tubulares son designados para su trayecto (contorneado o recto), su ubicación (proximal o distal) y su pared (grueso o delgado).
• Los segmentos sécuenciales que continúan a la cápsula renal son:
  • Túbulo contorneado proximal (polo urinario, curso tortuoso y contorneado que continúa al rayo medular como túbulo recto proximal)
  • Túbulo recto proximal (rama descendente gruesa del asa renal que desciende hacia la médula renal)
  • Rama descendente delgada (continuación del túbulo recto proximal dentro de la médula)
  • Rama ascendente delgada (continuación de la rama desdente delgada después de la curva)
  • Túbulo recto distal (rama ascendente gruesa del asa renal y continuación de la rama ascendente delgada)
  • Túbulo contorneado distal (menos tortuoso que el túbulo proximal desemboca el conducto colector a través de un túbulo conector arqueado o túbulo conector).
• Asa renal, porción en de la nefrona, tiene el túbulo recto proximal, la rama descendente delgada con su asa, la rama ascendente delgada y el túbulo recto distal
• Clasificaciónes de la nefrona por localización del corpúsculo: Subcapsulares/corticales, Yuxtamedulares y Intermedias/mediocorticales.

Estructura del Córpúsculo Renal

• Estructura del corpúsculo renal y sus polos urinarios y vascular.
• Las células mesangiales están relacionadas con el endotelio capilar del glomérulo y la membrana basal glomerular.
• Las células de la mácula densa del túbulo distal se muestran estrechamente asociadas con las células yuxtaglomerulares de la arteriola aferente y las células mesangiales extraglomerulares.
• Túbulo recto distal, también denominado rama ascendente gruesa del asa renal, que es la continuación de la rama ascendente delgada.
• El túbulo recto distal asciende a través de la médula e ingresa en la corteza en el rayo medular para alcanzar la proximidad de su corpúsculo renal de origen.
• El túbulo recto distal abandona entonces el rayo medular y entra en contacto con el polo vascular de su corpúsculo renal de origen.
• En este sitio, las células epiteliales del túbulo contiguo a la arteriola aferente del glomérulo se modifican para formar la mácula densa.
• Posteriormente, el túbulo distal abandona la región del corpúsculo y se convierte en el túbulo contorneado distal.
• Túbulo contorneado distal, menos tortuoso que el túbulo contorneado proximal; por consiguiente, en un corte del laberinto cortical hay menos siluetas de túbulos distales que siluetas de túbulos proximales.
• En su parte final, el túbulo contorneado distal desemboca en el conducto colector cortical.

Aparato de Filtración del Riñón

• El corpúsculo renal, de forma esférica de 200µm, contiene los 3 componentes del aparato de filtración:
  • Endotelio de los capilares glomerulares (con fenestraciones grandes y numerosas de gran cantidad de acuaporina 1).
  • Membrana basal glomerular (MBG) (lámina basal gruesa producto del endotelio y células viscerales de la cápsula renal, compuesta de colágeno tipo IV, laminina, nidógeno y proteoglucanos de heparán-sulfato).
  • Capa visceral de la cápsula renal (contiene podocitos/células epiteliales viscerales que extienden evaginaciones alrededor de los capilares glomerulares).
• Las ranuras de filtración (40 nm), espacios alargados entre los pedicelos entrelazados en la luz de los capilares, están cubiertas por un diafragma ultradelgado.
• La nefrina es una proteína estructural importante del diafragma ultradelgado de la ranura de filtración (dominios extracelulares de nefrinas interactúan en el centro de la ranura y producen una densidad central con poros en ambos lados)
• El aparato de filtración podría describirse como una barrera que posee dos capas celulares discontinuas: el endotelio de los capilares glomerulares y la capa visceral de la cápsula renal.

Características de la MBG - Membrana Basal Glomerular

• La MBG contiene colágeno de los tipos IV y XVIII, sialoglucoproteínas, glucoproteínas no colágenas, proteoglucanos y glicosaminoglucanos, actúa una barrera física y un filtro iónico selectivo
• La capa superficial del endotelio de los capilares glomerulares consiste en una malla gruesa rica en hidratos de carbono, adherida a la superficie luminal
• El espacio subpodocítico corresponde a un espacio estrecho entre los podicelos con sus diafragmas de la ranura de filtración de un lado, y el cuerpo celular de un podocito de otro
• Dicha estructura interconectada participa en la regulación del flujo del líquido glomerular.

Glomérulo Teñido con Inmunofluorescencia y Funciones de las Células Mesangiales

• La membrana basal es exclusivamente BM-HSPG mientras que la matriz mesangial contiene BM-HSPG y BM-CSPG
• La barrera de filtración es una estructura dinámica, capaz de modificarse a sí misma variando su propia permeabilidad.
• La capa parietal de la cápsula renal que contiene células epiteliales parietales, conforman un epitelio plano simple.
• Este epitelio de transición reviste la vía urinaria que se inicia en el riñón
• A la altura del polo urinario del corpúsculo renal, el espacio urinario tiene continuidad con la luz del túbulo contorneado proximal y el mesangio confinado por la MBG produce grandes variedades de moléculas.
• Las células mesangiales participan en la fagocitosis, soporte estructural, secreciones, y la modulación de la distensión glomerular.

Componentes del Aparato Yuxtaglomerular

• El aparato yuxtaglomerular regula la presión arterial mediante la activación del sistema renina-angiotensina-aldosterona.
• Compuesto por la mácula densa (en la terminal del túbulo recto distal) y la arteriola aferente contigua (que contienen células yuxtaglomerulares con los gránulos de secreción).
• La reducción del volumen de sangre circulante o la baja perfusión renal llevan a las células yuxtaglomerulares son responsables de la activación del sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA).
• Este sistema desempeña un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis sódica y la hemodinámica renal. – En la sangre, la renina cataliza la hidrólisis de una globulina circulante (angiotensinógeno) para producir el decapéptido angiotensina I. – La angiotensina I es convertida en angiotensina II y estimula la síntesis de aldosterona para reabsorber el líquido extracelular.
• La angiotensina verifica la concentración de Na en el líquido tubular