Autorregulación del flujo sanguíneo renal PDF

Autorregulación del flujo sanguíneo renal El FSR se autorregula con un amplio intervalo de presiones arteriales (Pa ) medias. La presión arterial renal puede oscilar entre 80 y 200 mmHg, aunque el FSR se mantendrá constante. El FSR disminuye solo cuando la presión arterial renal se sitúa por debajo...

Autorregulación del flujo sanguíneo renal El FSR se autorregula con un amplio intervalo de presiones arteriales (Pa ) medias. La presión arterial renal puede oscilar entre 80 y 200 mmHg, aunque el FSR se mantendrá constante. El FSR disminuye solo cuando la presión arterial renal se sitúa por debajo de 80 mmHg. La única forma de mantener esta constancia del flujo sanguíneo ante una presión arterial cambiante es variando la resistencia de las arteriolas. Por tanto, cuando la presión arterial renal aumenta o disminuye, la resistencia renal debe aumentar o disminuir proporcionalmente (recuérdese que Q = ΔP/R). En la autorregulación renal, se cree que la resistencia se controla principalmente a nivel de la arteriola aferente, más que en la arteriola eferente. No se conoce totalmente el mecanismo de autorregulación. Está claro que el sistema nervioso autónomo no interviene, porque un riñón denervado (p. ej., trasplantado) se autorregula tan bien como un riñón intacto. Las principales teorías que explican la autorregulación renal son un mecanismo miógeno y una retroalimentación tubuloglomerular. ​ ♦ Hipótesis miógena. Establece que un aumento de la presión arterial estira los vasos sanguíneos, provocando una contracción refleja del músculo liso en las paredes de los vasos sanguíneos y, por consiguiente, un aumento de la resistencia al flujo sanguíneo. El mecanismo de la contracción inducida por estiramiento comporta la apertura de canales de calcio (Ca 2+ ) activados por estiramiento en las membranas celulares del músculo liso. Al abrirse estos canales, entra más Ca 2+ en las células del músculo liso vascular, causando más tensión en la pared del vaso sanguíneo. La hipótesis miógena explica la autorregulación del FSR de la siguiente forma: los aumentos de la presión arterial renal estiran las paredes de las arteriolas aferentes, que responden contrayéndose. La contracción arteriolar aferente aumenta la resistencia arteriolar aferente y el aumento de la resistencia compensa el aumento de la presión arterial, y el FSR se mantiene constante. ​ ♦ Retroalimentación tubuloglomerular. La retroalimentación tubuloglomerular también es un mecanismo de autorregulación, que se explica a continuación: cuando la presión arterial renal aumenta, lo hacen también el FSR y la TFG. El aumento de la TFG genera un incremento de la liberación de solutos y agua a la región de la mácula densa del túbulo distal inicial, que detecta alguno de los componentes de la carga aumentada liberada. La mácula densa, que es parte del aparato yuxtaglomerular, responde a la mayor carga liberada con la secreción de una sustancia vasoactiva que contrae las arteriolas aferentes por medio de un mecanismo paracrino. La vasoconstricción local de las arteriolas aferentes normaliza el  FSR y la TFG; es decir, hay una autorregulación. La retroalimentación tubuloglomerular se produce en los siguientes pasos: ​ 1. El aumento de la TFG provoca un mayor aporte de líquido y solutos en sentido anterógrado hacia la mácula densa. Dos de los solutos, el Na + y el Cl − , son transportados a las células de la mácula densa por el cotransportador Na + -2Cl-K +. ​ 2. El aumento resultante de la concentración intracelular de Cl − despolariza la membrana basolateral de las células de la mácula densa; la despolarización abre canales de Ca 2+ y aumenta la concentración intracelular de Ca 2+. ​ 3. El aumento del Ca 2+ intracelular libera adenosina de las células de la mácula densa. ​ 4. La adenosina actúa a nivel local, por un mecanismo paracrino, para producir vasoconstricción de las arteriolas aferentes contiguas. Esta vasoconstricción provoca una disminución del FSR y de la TFG de vuelta a la normalidad. Varios factores modifican la sensibilidad de la retroalimentación tubuloglomerular, como la expansión de volumen, el PNA y una dieta alta en proteínas. El efecto de una dieta con alto contenido en proteínas para aumentar la TFG tiene una importancia clínica especial. Dicha dieta incrementa la reabsorción de Na + y Cl − proximal a la mácula densa, con lo que disminuye la liberación de Na + y Cl − a la mácula densa y, mediante retroalimentación tubuloglomerular, se induce un aumento de la TFG. Medición del flujo plasmático renal y del flujo sanguíneo renal El flujo plasmático renal (FPR) puede calcularse a partir del aclaramiento de un ácido orgánico, el PAH. El flujo sanguíneo renal (FSR) se calcula a partir del FPR y del hematocrito. Medición del flujo plasmático renal: principio de Fick Según el principio de Fick, la cantidad de una sustancia que entra en un órgano es igual a la cantidad de sustancia que sale del mismo (suponiendo que la sustancia no es sintetizada ni degradada por el órgano). Aplicado al riñón, el principio de Fick dice que la cantidad de una sustancia que entra en el riñón por la arteria renal es igual a la cantidad de sustancia que deja el riñón por la vena renal más la cantidad excretada por la orina. El PAH es la sustancia utilizada para medir el FPR con el principio de Fick, y los fundamentos son estos: Las siguientes características hacen del PAH la sustancia ideal para medir el FPR. 1) No es sintetizado ni metabolizado por el riñón. 2) No altera el FPR. 3) Los riñones extraen (eliminan) gran parte del PAH de la sangre arterial renal mediante una combinación de filtración y secreción. En consecuencia, casi todo el PAH que entra en el riñón por la arteria renal se excreta por la orina, dejando poco en la vena renal. Dado que la concentración de PAH en la vena renal es de casi 0, el denominador de la ecuación previa ([AR] PAH − [VR] PAH ) es grande y, por tanto, puede medirse con precisión. Para ampliar en mayor detalle este punto, compárese una sustancia como la glucosa, que no se elimina de la sangre arterial renal. La sangre de la vena renal tendrá la misma concentración de glucosa que la sangre de la arteria renal y el denominador de la ecuación será 0, lo que no es matemáticamente permisible. Está claro que la glucosa no puede utilizarse para medir el FPR. Y finalmente, 4) aparte del riñón, ningún órgano elimina el PAH, de forma que la concentración de PAH en la arteria renal es igual a la concentración de PAH en cualquier vena periférica. Es fácil obtener una muestra de sangre venosa periférica, lo que no sucede con la sangre arterial renal. Medición del flujo plasmático renal efectivo: aclaramiento del PAH En el apartado anterior se explica la medición del FPR real, que comporta la infusión de PAH y la obtención de muestras de orina y sangre de la arteria y la vena renales. En humanos, es difícil, si no imposible, obtener muestras de sangre de los vasos renales. Sin embargo, a partir de las propiedades del PAH, pueden hacerse ciertas simplificaciones para medir el FPR efectivo, que se aproxima al FPR real en un 10%. La primera simplificación es asumir que la [VR] PAH es 0. Es una suposición razonable, porque la mayor parte del PAH que entra en el riñón por la arteria renal se excreta por la orina, por los procesos combinados de filtración y secreción. La segunda simplificación es que la [AR] PAH es igual a la concentración de PAH en cualquier vena periférica, de la que es fácil obtener una muestra. Con estas modificaciones, la ecuación del FPR pasa a ser: Por tanto, en la forma simplificada, el FPR efectivo es igual al aclaramiento de PAH. El FPR efectivo subestima el FPR real en aproximadamente un 10% porque la [VR] PAH no es de 0, sino de casi 0. La [VR] PAH no es de 0 porque una pequeña fracción del FPR se suministra al tejido renal que no interviene en la filtración y secreción de PAH (p. ej., tejido adiposo renal, cápsula renal). El PAH no se eliminará de esta porción del FPR y el PAH contenido en ese flujo de sangre vuelve a la vena renal. Medición del flujo sanguíneo renal El FSR se calcula a partir del FPR y el hematocrito (Hct). La fórmula para calcular el FSR es la siguiente: Por tanto, el FSR es el FPR dividido por 1 menos el hematocrito, donde este es la fracción del volumen de sangre ocupada por los eritrocitos y 1 − hematocrito es la fracción del volumen sanguíneo ocupado por el plasma. Filtración glomerular La filtración glomerular es el primer paso en la formación de orina. A medida que el FSR entra en los capilares glomerulares, una parte de la misma es filtrada hacia el espacio de Bowman, la primera parte de la nefrona. El líquido filtrado es similar al líquido intersticial y se llama ultrafiltrado. Dicho líquido contiene agua y todos los pequeños solutos de la sangre, pero no contiene proteínas ni elementos formes. Las fuerzas encargadas de la filtración glomerular son similares a las que funcionan en los capilares sistémicos, es decir, las fuerzas de Starling. Sin embargo, hay diferencias en las características y la superficie de la barrera del capilar glomerular, haciendo que las TFG sean mucho más elevadas que las tasas de filtración en los capilares sistémicos. Características de la barrera de filtración glomerular Las características físicas de la pared del capilar glomerular determinan la TFG y las características del filtrado glomerular. Estas características determinan qué se filtra y cuánto se filtra en el espacio de Bowman. Capas del capilar glomerular Endotelio La capa de células endoteliales tiene poros de 70 a 100 nanómetros (nm) de diámetro. Puesto que estos poros son relativamente grandes, los solutos fluidos disueltos y las proteínas plasmáticas son filtrados a través de esta capa de la barrera del capilar glomerular. Por otro lado, los poros no son lo bastante grandes como para que puedan filtrarse por ellos las células sanguíneas. Membrana basal La membrana basal tiene tres capas. La lámina rara interna se fusiona con el endotelio; la lámina densa está en el centro de la membrana basal y la lámina rara externa se fusiona con la capa de células epiteliales. Esta membrana basal multicapa no permite la filtración de proteínas plasmáticas y, por tanto, es la barrera más importante del capilar glomerular. Epitelio La capa de células epiteliales consta de células especializadas llamadas podocitos que están unidas a la membrana basal por pedículos. Entre ellos están las hendiduras de filtración, de 25-60 nm de diámetro, conectadas por finos diafragmas. Debido al tamaño relativamente pequeño de las hendiduras de filtración, la capa epitelial (además de la membrana basal) también es una barrera importante a la filtración. Carga negativa en la barrera del capilar glomerular Además de las barreras a la filtración constituidas por los diversos poros y hendiduras, otra característica de la barrera glomerular es la presencia de glucoproteínas cargadas negativamente. Estas cargas negativas fijas están en el endotelio, en la lámina rara interna y externa de la membrana basal, en los podocitos y los pedículos y en las hendiduras de filtración del epitelio. Una consecuencia de estas cargas negativas fijas es que añaden un componente electrostático a la filtración. Los solutos cargados positivamente serán atraídos por las cargas negativas de la barrera y se filtrarán más fácilmente; los solutos cargados negativamente serán repelidos por las cargas negativas de la barrera y se filtrarán menos fácilmente. Para solutos pequeños como el Na+ , el K+ , el Cl− o HCO3− , el efecto de la carga sobre la filtración del soluto no es importante. Independientemente de la carga, los solutos pequeños se filtran libremente por la barrera glomerular. Sin embargo, para solutos grandes como las proteínas plasmáticas, la carga no altera la filtración porque los diámetros moleculares de estos solutos más grandes son similares a los diámetros de los poros y las hendiduras. Por ejemplo, con un pH fisiológico, las proteínas plasmáticas tienen una carga negativa neta y su filtración estará restringida por su tamaño molecular y por las cargas negativas que recubren la barrera glomerular. En ciertas enfermedades glomerulares, se eliminan las cargas negativas de la barrera, aumentando la filtración de proteínas plasmáticas y causando proteinuria. Además, el efecto de la carga sobre la filtración de solutos grandes se ha demostrado en ratas midiendo la tasa de filtración de una serie de moléculas de dextrano de diferentes tamaños (radios moleculares) y con diferentes cargas netas. Para un radio molecular dado, había un dextrano neutro, un dextrano cargado negativamente (aniónico) y un dextrano cargado positivamente (catiónico). A cualquier radio molecular, el dextrano catiónico fue el más filtrable, el dextrano aniónico el menos filtrable y el dextrano neutro estaba en el medio. Los cationes fueron atraídos por las cargas negativas en los poros, los aniones fueron repelidos y las moléculas neutras no se vieron afectadas. Fuerzas de Starling a través de los capilares glomerulares Igual que en los capilares sistémicos, las presiones que dirigen el movimiento de líquido a través de la pared glomerular son las presiones o fuerzas de Starling. Teóricamente, hay cuatro presiones de Starling: dos presiones hidrostáticas (una en sangre capilar y una en líquido intersticial) y dos presiones oncóticas (una en sangre capilar y una en líquido intersticial). Al aplicar estas presiones a los capilares glomerulares, hay una pequeña modificación: se considera que la presión oncótica del espacio de Bowman, que es análoga a la del líquido intersticial, es 0 porque no hay filtración de proteínas. Ecuación de Starling El movimiento de líquido a través de la pared del capilar glomerular es la filtración glomerular. Está guiada por las presiones de Starling a través de la pared y, suponiendo que la presión oncótica del espacio de Bowman sea 0, se describe con la ecuación de Starling: Se describe cada uno de los siguientes parámetros de la ecuación de Starling como se aplica a los capilares glomerulares: ​ ♦ El Kf , o coeficiente de filtración, es la permeabilidad al agua o la conductancia hidráulica de la pared del capilar glomerular. Los dos factores que contribuyen al K f son la permeabilidad al agua por unidad de superficie y la superficie total. El K f de los capilares glomerulares es más de 100 veces mayor que el de los capilares sistémicos (p. ej., capilares del músculo esquelético) por la combinación de una mayor superficie total y una mayor permeabilidad intrínseca al agua de la barrera. La consecuencia de este K f extremadamente alto es que se filtra mucho más líquido por los capilares glomerulares que por otros capilares (es decir, la TFG es de 180 l/día). ​ ♦ La PCG , o presión hidrostática en los capilares glomerulares, es una fuerza que favorece la filtración. En comparación con los capilares sistémicos, la P CG es relativamente elevada (45 mmHg). En los capilares sistémicos, la presión hidrostática disminuye a lo largo del capilar; en los capilares glomerulares se mantiene constante en toda la longitud. ​ ♦ La PEB , o presión hidrostática en el espacio de Bowman, es una fuerza que se opone a la filtración. El origen de esta presión (10 mmHg) es el líquido presente en el lumen de la nefrona. ​ ♦ La πCG , o presión oncótica en los capilares glomerulares, es otra fuerza que se opone a la filtración; la π CG está determinada por la concentración de proteínas en la sangre capilar glomerular. La π CG no se mantiene constante a lo largo de la longitud del capilar, sino que aumenta progresivamente a medida que se filtra líquido fuera del capilar. Al final, la π CG aumenta hasta el punto en que la presión neta de ultrafiltración es 0 y la filtración glomerular se detiene (equilibrio de filtración). Es decir que la TFG es el producto de K f y la presión neta de ultrafiltración. La presión neta de ultrafiltración, la fuerza impulsora, es la suma algebraica de las tres presiones de Starling (omitiendo la presión oncótica en el espacio de Bowman). En los capilares glomerulares, la presión neta de ultrafiltración siempre favorece la filtración, por eso el movimiento de líquido siempre va hacia el exterior de los capilares. A mayor presión neta, mayor TFG. La imagen muestra una representación de las tres presiones de Starling, cada una de ellas es una flecha. La dirección de la flecha indica si la presión favorece la filtración fuera del capilar o la absorción hacia el interior del capilar. El tamaño de la flecha indica la magnitud relativa de la presión. El valor numérico de la presión (en mmHg) tiene un signo positivo si la presión favorece la filtración y un signo negativo si la presión favorece la absorción. La presión neta de ultrafiltración, que es la fuerza impulsora, es la suma algebraica de las tres presiones. La imagen A muestra el perfil de las presiones de Starling al inicio del capilar glomerular. Al principio del capilar glomerular, la sangre acaba de llegar de la arteriola aferente y aún no se ha producido la filtración. La suma de las tres presiones de Starling o la presión neta de ultrafiltración es de +16 mmHg; por tanto, la presión neta de ultrafiltración favorece claramente la filtración. La imagen B muestra las tres presiones de Starling al final del capilar glomerular. En este punto, la sangre se ha filtrado extensamente y está a punto de salir del capilar glomerular para entrar en la arteriola eferente. La suma de las tres presiones de Starling ahora es cero. Dado que la ultrafiltración neta es cero, no puede producirse ninguna filtración, un punto llamado equilibrio de filtración. De forma práctica, el equilibrio de filtración normalmente se produce al final del capilar glomerular. Una pregunta importante que plantear es: ¿Qué hace que se produzca el equilibrio de filtración? En otras palabras: ¿Qué presión de Starling ha cambiado para que la presión neta de ultrafiltración sea cero? Para responder a esta pregunta hay que comparar las presiones de Starling al principio del capilar glomerular con las del final del capilar. La única presión que cambia es la πCG , la presión oncótica de la sangre capilar glomerular. A medida que se filtra líquido hacia fuera del capilar glomerular, las proteínas se quedan atrás y la concentración de proteínas y la π CG aumentan. Al final del capilar glomerular, la πCG ha aumentado hasta el punto en que la presión neta de ultrafiltración es 0. (Una cuestión relacionada es que la sangre que abandona los capilares glomerulares se convertirá en sangre capilar peritubular que tiene, por tanto, una presión oncótica alta [πc ], que se convierte en una fuerza impulsora para la reabsorción en el túbulo proximal de la nefrona.) La PCG no disminuye a lo largo de los capilares glomerulares, como sucede en los capilares sistémicos. La diferencia en los capilares glomerulares es la presencia de un segundo grupo de arteriolas, las arteriolas eferentes. La constricción de las arteriolas eferentes impide el descenso de PCG , que, si no, se produciría a medida que el líquido fuera filtrado a lo largo de la longitud de los capilares glomerulares.