Fisiología de los Riñones - Resumen | PDF

Cocientes LT/P a lo largo del túbulo proximal Las funciones del túbulo proximal pueden apreciarse gráficamente si se representan los cocientes de concentración de LT/P de diversas sustancias en función de la longitud del túbulo proximal ( fig. 6.24 ). En el inicio del túbulo proximal (es decir, el e...

Cocientes LT/P a lo largo del túbulo proximal Las funciones del túbulo proximal pueden apreciarse gráficamente si se representan los cocientes de concentración de LT/P de diversas sustancias en función de la longitud del túbulo proximal ( fig. 6.24 ). En el inicio del túbulo proximal (es decir, el espacio de Bowman), el cociente LT/P de todas las sustancias libremente filtradas es 1,0; como aún no ha tenido lugar la reabsorción ni la secreción, las concentraciones de soluto en el líquido tubular son iguales a sus concentraciones en el plasma. Al desplazarse a lo largo del túbulo proximal, en vista de que tanto el Na + como el soluto total son reabsorbidos en proporción al agua (reabsorción isosmótica), los valores de [LT/P] Na y de [LT/P] osmolaridad siguen siendo de 1,0. Puesto que la reabsorción de glucosa, aminoácidos y HCO3 − es proporcionalmente mayor que la reabsorción de agua al comienzo del túbulo proximal, [LT/P] glucosa , [LT/P] aminoácidos y [LT/P] HCO3- descienden por debajo de 1,0. La reabsorción de Cl− es menor que la de agua en el inicio del túbulo proximal (es decir, que se prefiere HCO3− a Cl− ); por tanto, [LT/P] Cl- se eleva por encima de 1,0. Finalmente, [LT/P] inulina aumenta constantemente a lo largo del túbulo proximal porque la inulina, una vez filtrada, no se reabsorbe; [LT/P] inulina se eleva porque al reabsorberse el agua y dejarse detrás la inulina en el lumen, la concentración de inulina líquida tubular aumenta. (A lo largo de todo el túbulo proximal se reabsorben las dos terceras partes del agua; por tanto, el cociente [LT/P] inulina es de aproximadamente 3,0 al final del túbulo proximal.) Figura: 6.24 Equilibrio glomerulotubular El equilibrio glomerulotubular es el principal mecanismo regulador del túbulo proximal. Describe el equilibrio entre filtración (glomérulo) y reabsorción (túbulo proximal), que se ilustra mediante el siguiente ejemplo: si la TFG aumentara el 1% espontáneamente, la carga filtrada de Na + también aumentaría el 1% (carga filtrada = TFG × [P]x ). Por tanto, si la TFG es de 180 l/día y la (P)Na+ es de 140 mEq/l, la carga filtrada de Na + es de 25.200 mEq/día. Un aumento del 1% en la carga filtrada de Na+ se corresponde con un aumento de 252 mEq/día. Si no hubiera un aumento acompañante de la reabsorción, entonces se excretarían 252 mEq/día extra de Na+ por la orina. Como la cantidad total de Na+ en el LEC es de solo 1.960 mEq (14 l × 140 mEq/l), una pérdida de 252 mEq/día es significativa. Sin embargo, esta pérdida de Na + no se produce por el mecanismo protector del equilibrio glomerulotubular. El equilibrio glomerulotubular asegura que se reabsorba una fracción constante de la carga filtrada en el túbulo proximal, aunque la carga filtrada aumente o disminuya. Esta fracción constante (o porcentaje) se mantiene normalmente en el 67% de la carga filtrada (ahora un número conocido). ¿Cómo se «comunica» el glomérulo con el túbulo proximal para mantener constante la reabsorción fraccionaria? En el mecanismo del equilibrio glomerulotubular intervienen la fracción de filtración y las fuerzas de Starling en la sangre capilar peritubular. En el ejemplo anterior se afirma que la TFG aumenta un 1% espontáneamente, sin cambios en el FPR. En consecuencia, la fracción de filtración (TFG/FPR) aumenta, lo que significa que se filtra una fracción de líquido mayor de lo habitual en la sangre capilar glomerular. Por consiguiente, la concentración de proteínas y la presión oncótica de la sangre capilar glomerular aumentan más de lo habitual. Esta sangre se convierte en sangre capilar peritubular, pero ahora con una πc mayor de lo habitual. Debido a que la πc es la fuerza impulsora más importante en la reabsorción de líquido isosmótico en el túbulo proximal, la reabsorción aumenta. En resumen, los aumentos en la TFG aumentan la fracción de filtración, lo que a su vez incrementa la πc y la reabsorción en el túbulo proximal; los descensos en la TFG reducen la fracción de filtración, lo que disminuye la πc y la reabsorción. Por tanto, se mantiene la proporcionalidad entre filtración y reabsorción en el túbulo proximal (es decir, existe un equilibrio glomerulotubular). Cambios en el volumen de líquido extracelular El equilibrio glomerulotubular asegura que el 67% del Na+ y agua filtrados se reabsorban en el túbulo proximal. Este equilibrio se mantiene porque el glomérulo se comunica con el túbulo proximal por cambios en la πc de la sangre capilar peritubular. Sin embargo, el equilibrio glomerulotubular puede alterarse por cambios en el volumen de LEC. Los mecanismos subyacentes a estos cambios pueden explicarse por las fuerzas de Starling en los capilares peritubulares ( fig. 6.25 ). ​ ♦ La expansión del volumen de LEC reduce la reabsorción fraccionaria en el túbulo proximal (v. fig. 6.25 A). Cuando aumenta el volumen de LEC (p. ej., por infusión de NaCl isotónico), la concentración de proteínas plasmáticas disminuye por dilución y la presión hidrostática capilar (Pc) aumenta. En los capilares peritubulares, estos cambios provocan un descenso de la πc y un aumento de la Pc. Ambos cambios de las fuerzas de Starling en el capilar peritubular producen un descenso de la reabsorción fraccionaria de líquido isosmótico en el túbulo proximal. Una porción del líquido que se habría reabsorbido vuelve al lumen tubular (a través de la unión hermética) y es excretado. Esta alteración del equilibrio glomerulotubular es uno de los mecanismos que ayuda a excretar el exceso de NaCl y agua cuando hay una expansión del volumen de LEC. ​ ♦ La contracción del volumen de LEC produce un aumento de la reabsorción fraccionaria en el túbulo proximal (v. fig. 6.25 B). Cuando disminuye el volumen de LEC (p. ej., por diarrea o vómitos), aumenta la concentración de proteínas plasmáticas (se concentran) y la presión hidrostática capilar disminuye. En consecuencia, aumenta la πc y desciende la Pc de la sangre capilar peritubular. Estos cambios en las fuerzas de Starling en los capilares peritubulares producen un aumento de la reabsorción fraccionaria del líquido isosmótico. Esta alteración del equilibrio glomerulotubular es un mecanismo protector lógico, porque los riñones están intentando restaurar el volumen de LEC reabsorbiendo más soluto y agua de lo habitual. ​ Además de las fuerzas de Starling, un segundo mecanismo contribuye al aumento de la reabsorción en el túbulo proximal que se produce en la contracción del volumen de LEC. Un descenso del volumen de LEC provoca el descenso del volumen sanguíneo y de la presión arterial que activa el sistema renina-angiotensina-aldosterona. La angiotensina II estimula el intercambio de Na+ -H+ en el túbulo proximal y, por tanto, la reabsorción de Na+ , HCO3− y agua. Debido a que el mecanismo de la angiotensina II estimula específicamente la reabsorción de HCO3 − (junto con Na+ y agua), la contracción del volumen de LEC produce una alcalosis por contracción. Figura 6.25: Diuréticos osmóticos Los diuréticos osmóticos inducen aumento de la excreción de Na+ y agua, por presencia de una sustancia mal reabsorbida en el lumen del túbulo proximal. Un ejemplo de diurético osmótico es el manitol, un azúcar que se filtra, pero no se reabsorbe. Otro ejemplo se da en la diabetes mellitus no tratada, en la que la elevada carga filtrada de glucosa supera la capacidad de reabsorción de este azúcar del túbulo proximal. En ambos ejemplos el azúcar no reabsorbido está presente en el lumen del túbulo proximal, elevando la osmolaridad del líquido tubular. Dado que el túbulo proximal debe reabsorber en condiciones isosmóticas, el Na+ «extra» ha de ser reabsorbido para cumplir con los requisitos isosmóticos. En consecuencia, la concentración de Na+ en el líquido tubular se reduce inicialmente en el túbulo proximal. A medida que este líquido fluye por el túbulo proximal, debido a la baja concentración de Na+ luminal, se reabsorbe menos Na+ (y menos agua). Así pues, en la diuresis osmótica, no solamente aumenta la excreción de azúcar no reabsorbido (manitol o glucosa), sino también la de Na+ y agua. Por ejemplo, en la diabetes mellitus no tratada, la diuresis osmótica causa contracción del volumen de LEC. Asa de Henle El asa de Henle consta de tres segmentos: la rama descendente delgada, la rama ascendente delgada y la rama ascendente gruesa. Juntos, los tres segmentos se encargan de la multiplicación por contracorriente, esencial en la concentración y dilución de la orina. La multiplicación por contracorriente se trata más adelante en este capítulo. Rama descendente delgada y rama ascendente delgada Las ramas delgadas descendente y ascendente del asa de Henle se caracterizan principalmente por su alta permeabilidad a los solutos pequeños y al agua. La rama descendente delgada es permeable al agua y a pequeños solutos como NaCl y urea. En la multiplicación por contracorriente, el agua sale de la rama descendente delgada, los solutos van hacia su interior y el líquido tubular se vuelve progresivamente hiperosmótico a medida que fluye por la rama descendente. La rama ascendente delgada también es permeable al NaCl, pero impermeable al agua. Durante la multiplicación por contracorriente, el soluto sale de la rama ascendente delgada sin agua acompañante y el líquido tubular se vuelve progresivamente hiposmótico a medida que fluye por la rama ascendente. Rama ascendente gruesa A diferencia de las ramas delgadas, que solo tienen propiedades de permeabilidad pasiva, la rama ascendente gruesa reabsorbe una cantidad significativa de Na+ mediante un mecanismo activo. Normalmente, la rama ascendente gruesa reabsorbe alrededor del 25% del Na+ filtrado. El mecanismo de reabsorción es dependiente de la carga (una propiedad compartida por el túbulo distal). Dependiente de la carga significa que a más Na+ liberado a la rama ascendente gruesa, más se reabsorbe. Esta propiedad de dependencia de la carga explica que la inhibición de la reabsorción de Na+ en el túbulo proximal produzca aumentos en la excreción de Na+ inferiores a los esperados. Por ejemplo, un diurético que actúa en el túbulo proximal normalmente produce solo una diuresis leve. Aunque el diurético no inhibe la reabsorción proximal de Na+ , parte del Na+ «extra» liberado al asa de Henle es reabsorbido por el mecanismo dependiente de la carga. Por tanto, el asa de Henle (y el túbulo distal) compensa parcialmente el efecto diurético proximal. En la figura 6.26 se muestra el mecanismo celular en la rama ascendente gruesa. Como muestra la figura, la membrana luminal contiene un cotransportador de Na + -K + -2Cl − (cotransportador de tres iones). La energía para el cotransportador procede del ya conocido gradiente de Na + , mantenido por la Na+ -K+ ATPasa en las membranas basolaterales. La reabsorción neta de Na+ , K+ y Cl− en la rama ascendente gruesa se produce de la siguiente forma: los tres iones son transportados a la célula con el cotransportador; el Na+ es bombeado hacia el exterior de la célula por la Na+ -K+ ATPasa, y el Cl− y el K+ se difunden por canales en la membrana basolateral, a favor de sus gradientes electroquímicos correspondientes. Como se muestra en la figura, la mayor parte del K +(no todo) que entra en la célula por el cotransportador de tres iones sale de la célula a través de la membrana basolateral. Sin embargo, una porción del K + vuelve a difundirse al lumen. Una consecuencia de este reciclaje de K+ a través de la membrana luminal es que el cotransportador es electrogénico: lleva ligeramente más carga negativa que positiva al interior de la célula. La propiedad electrogénica del cotransportador de Na+ -K+ -2Cl− produce una diferencia de potencial positivo en el lumen en las células de la rama ascendente gruesa. La función del potencial positivo en el lumen en la reabsorción de cationes divalentes como Ca2+ y Mg2+ se explica más adelante en este capítulo. Figura 6.26: La rama ascendente gruesa es el lugar de acción de los diuréticos más potentes, los diuréticos del asa (p. ej., furosemida, bumetanida, ácido etacrínico). Los diuréticos del asa son ácidos orgánicos relacionados con el PAH. En condiciones de pH fisiológico, los diuréticos de asa son aniones que se unen al lugar de fijación del Cl− del cotransportador de Na+ -K+ -2Cl−. Cuando el diurético se une al lugar de fijación del Cl− , el cotransportador de tres iones no puede seguir el ciclo y el transporte se detiene. A dosis máximas, los diuréticos de asa inhiben completamente la reabsorción de NaCl en la rama ascendente gruesa y, teóricamente, pueden causar la excreción de hasta el 25% del Na +filtrado. Las células de la rama ascendente gruesa son impermeables al agua, una característica poco habitual porque prácticamente todas las membranas celulares son muy permeables al agua. Como consecuencia de esta impermeabilidad, el NaCl es reabsorbido por la rama ascendente gruesa, pero el agua no lo acompaña. Por esta razón, la rama ascendente gruesa también se llama segmento diluyente: el soluto es reabsorbido, pero el agua se queda, diluyendo el líquido tubular. Se ve una prueba de esta función diluyente en los valores de la concentración de Na+ y la osmolaridad del líquido tubular. El líquido tubular que sale de la rama ascendente gruesa tiene una concentración de Na+ y una osmolaridad menores que la sangre y, en consecuencia, Túbulo distal y túbulo colector El túbulo distal y el túbulo colector forman la nefrona terminal y juntos reabsorben alrededor del 8% del Na+ filtrado. Igual que la rama ascendente gruesa, la reabsorción en la nefrona terminal depende de la carga, con una capacidad considerable para reabsorber el Na+ extra que puede liberarse del túbulo proximal. El mecanismo de transporte del Na+ en el túbulo distal inicial difiere del que actúa en el túbulo distal final y el túbulo colector y cada segmento se explica por separado. Túbulo distal inicial El túbulo distal inicial reabsorbe el 5% del Na + filtrado. A nivel celular, el mecanismo es un cotransportador de Na + -Cl − en la membrana luminal, la energía para la cual deriva del gradiente de Na + ( fig. 6.27 ). Hay una reabsorción neta de Na+ y Cl− en el túbulo distal inicial que se explica a continuación: los dos iones entran en la célula con el cotransportador de Na+ -Cl− ; el Na+ es bombeado después al exterior de la célula, a la sangre, por la Na+ -K+ ATPasa y el Cl− sale de la célula por los canales de Cl− en la membrana basolateral. El cotransportador de Na+ -Cl− del túbulo distal inicial difiere del cotransportador de Na+ -K+ -2Cl− de la rama ascendente gruesa en los siguientes aspectos: transporta dos iones (no tres), es electroneutro (no electrogénico) y se inhibe con una clase diferente de diuréticos, los diuréticos tiazídicos (p. ej., clorotiazida, hidroclorotiazida y metolazona). Igual que los diuréticos de asa, las tiazidas son ácidos orgánicos, que son aniones en condiciones de pH fisiológico. Los diuréticos tiazídicos se unen al lugar de Cl− del cotransportador de Na+ -Cl− e impiden el ciclo, inhibiendo, por tanto, la reabsorción de NaCl en el túbulo distal inicial. Igual que la rama ascendente gruesa, el túbulo distal inicial es impermeable al agua. Por tanto, reabsorbe soluto, pero deja el agua atrás, que luego es diluida por el líquido tubular. Por esta razón, el túbulo distal inicial se llama segmento diluyente cortical («cortical» porque los túbulos distales están en la corteza renal). Recuérdese que el líquido tubular que entra en el túbulo distal inicial ya está diluido (en comparación con la sangre) por la función de la rama ascendente gruesa; el túbulo distal inicial lo diluye más. Túbulo distal final y túbulo colector Anatómica y funcionalmente, el túbulo distal final y el túbulo colector son similares y pueden explicarse juntos. Hay dos tipos de células principales intercalados entre estos segmentos: las células principales y las células α-intercaladas. Las células principales intervienen en la reabsorción de Na+ , la secreción de K+ y la reabsorción de agua; las células α-intercaladas intervienen en la reabsorción de K+ y la secreción de H+. La explicación en este apartado se centra en la reabsorción de Na+ por las células principales. El túbulo distal final y el túbulo colector reabsorben solo el 3% del Na+ filtrado. Cuantitativamente, esta cantidad es pequeña en comparación con las cantidades reabsorbidas en el túbulo proximal, la rama ascendente gruesa e incluso el túbulo distal inicial. Sin embargo, el túbulo distal final y el túbulo colector son los últimos segmentos de la nefrona que influyen en la cantidad de Na + que debe excretarse (es decir, ajustan la reabsorción de Na+ ). En la figura 6.28 se muestra el mecanismo de reabsorción del Na+ en las células principales del túbulo distal final y el túbulo colector. En vez de los mecanismos de transporte acoplados observados en otros segmentos de la nefrona, la membrana luminal de las células principales contiene canales de Na + (canales de Na+ epiteliales o ENaC ). El Na + difunde a través de estos canales a favor de su gradiente electroquímico, del lumen al interior de la célula. El Na+ es bombeado después fuera de la célula por la Na+ -K+ ATPasa en la membrana basolateral. El anión que acompaña al Na+ es principalmente Cl− , aunque no se ha dilucidado el mecanismo de transporte del Cl−. Dado el papel fundamental del túbulo distal final y del túbulo colector en los ajustes de la excreción de Na+ , no sorprende que la reabsorción de Na+ en estos segmentos esté regulada hormonalmente. La aldosterona es una hormona esteroidea que actúa directamente sobre las células principales para aumentar la reabsorción de Na +. La aldosterona se segrega en la zona glomerulosa de la corteza suprarrenal, es liberada a las células principales por la circulación y se difunde a las células a través de la membrana celular basolateral. En la célula, la hormona es transferida al núcleo, donde dirige la síntesis de ARN mensajeros (ARNm) específicos. Estos ARNm luego dirigen la síntesis de nuevas proteínas que intervienen en la reabsorción de Na + por las células principales. Las proteínas inducidas por la aldosterona incluyen el propio canal de Na + (ENaC) de la membrana luminal, la Na+ -K+ ATPasa y enzimas del ciclo de Krebs (p. ej., citrato sintasa). La reabsorción de Na+ por las células principales está inhibida por los diuréticos ahorradores de K+ (p. ej., amilorida, triamtereno, espironolactona). La espironolactona, un esteroide y antagonista de la aldosterona, impide la entrada de aldosterona en el núcleo de las células principales y, por tanto, bloquea la síntesis de ARNm y nuevas proteínas. La amilorida y el triamtereno se unen a los canales de Na + en la membrana luminal e inhiben el aumento inducido por la aldosterona en la reabsorción de Na+. Los diuréticos ahorradores de K+ producen solo una diuresis leve porque inhiben un pequeño porcentaje de la reabsorción total de Na+. Sin embargo, como su nombre indica, su principal indicación, combinados con otros diuréticos, es inhibir la secreción de K+ por las células principales, como se explica en el apartado sobre el control del K+. La reabsorción de agua por el túbulo distal final y el túbulo colector es variable, como se explica más adelante en este capítulo. La permeabilidad al agua de las células principales está controlada por la ADH, segregada por el lóbulo posterior de la hipófisis según la necesidad corporal de agua. Cuando las concentraciones de ADH son bajas o ausentes, la permeabilidad al agua de las células principales es baja y se reabsorbe poco o nada de agua junto con el NaCl. Cuando las concentraciones de ADH son elevadas, se insertan canales de acuaporina 2 (AQP2) en las membranas luminales; así, en presencia de ADH, el agua se reabsorbe juntamente con NaCl. Regulación del equilibrio de Na + El Na+ y sus aniones asociados Cl− y HCO3 − son los solutos mayores del LEC. A su vez, la cantidad de Na+ del LEC determina su volumen. Por consiguiente, un aumento en la cantidad de Na+ en el cuerpo produce un aumento del volumen de LEC, del volumen sanguíneo y de la presión arterial; un descenso de la cantidad de Na+ produce un descenso del volumen de LEC, del volumen sanguíneo y de la presión arterial.