Equilibrio Externo del K+: Mecanismos Renales PDF

Equilibrio externo del K+ : mecanismos renales La excreción urinaria diaria de K+ es exactamente igual al K+ ingerido (menos pequeñas cantidades de K+ perdido por el organismo por vías extrarrenales, como el tracto gastrointestinal o el sudor). El concepto fisiológico de equilibrio ahora ya resulta...

Equilibrio externo del K+ : mecanismos renales La excreción urinaria diaria de K+ es exactamente igual al K+ ingerido (menos pequeñas cantidades de K+ perdido por el organismo por vías extrarrenales, como el tracto gastrointestinal o el sudor). El concepto fisiológico de equilibrio ahora ya resulta familiar. Una persona está en equilibrio de K + cuando la excreción de K+ es igual a su ingesta. Si la excreción de K+ es menor que la ingesta, entonces el organismo tiene un equilibrio positivo de K + y puede producirse hiperpotasemia. Si la excreción de K+ es mayor que la ingesta, el organismo tiene un balance negativo de K + y puede producirse hipopotasemia. Mantener el equilibrio del K+ es un reto especial por la gran variabilidad de la ingesta dietética de K+ (50-150 mEq/día); varía de una persona a otra y de un día a otro en la misma persona. Por tanto, los mecanismos renales responsables del equilibrio externo del K+ deben ser lo bastante flexibles para asegurar que la excreción de K+ sea equiparable a la ingesta de K+ en un intervalo extenso. Para conseguirlo, una combinación de mecanismos de filtración, reabsorción y secreción controla el K+ los riñones. ​ ♦ Filtración. El K+ no se une a las proteínas plasmáticas y es filtrado libremente a través de los capilares glomerulares. ​ ♦ El túbulo contorneado proximal reabsorbe alrededor del 67% de la carga filtrada de K+ como parte de la reabsorción de líquido isosmótico. ​ ♦ La rama ascendente gruesa reabsorbe otro 20% de la carga filtrada de K+. Recuérdese de la explicación sobre la reabsorción de Na+ que el K+ entra en las células de la rama ascendente gruesa a través del cotransportador de Na+ -K+ -2Cl− y luego sale por dos vías posibles: el K+ puede difundirse por la membrana basolateral a través de los canales de K+ para ser reabsorbido, y el K+ puede volver a difundirse al lumen, lo que no altera la reabsorción, pero crea una diferencia de potencial positivo en el lumen a través de las células de la rama ascendente gruesa. ​ ♦ El túbulo distal y los túbulos colectores son responsables de ajustar la excreción de K+ que se produce cuando el K+ dietético varía. Estos segmentos reabsorben o segregan K+ según convenga para mantener el equilibrio del K+. ​ En el caso de una persona con una alimentación pobre en K+ , hay una reabsorción de K+ por las células α-intercaladas del túbulo distal final y los túbulos colectores. Con una alimentación baja en K+ , la excreción urinaria puede ser de solo el 1% de la carga filtrada. ​ Sin embargo, más habitualmente, en personas que toman una alimentación normal o rica en K+ , el K+ es segregado por las células principales del túbulo distal final y el túbulo colector. La magnitud de esta secreción de K+ es variable, según la cantidad de K+ ingerida en la dieta y otros factores, como  los mineralocorticoides, el estado acidobásico y el flujo de orina. La excreción urinaria de K+ puede ser de hasta el 110% de la carga filtrada. Debe prestarse especial atención al control del K+ por el túbulo distal final y los túbulos colectores porque estos segmentos ajustan la excreción de K+ para mantener el equilibrio del K+. (La reabsorción de K+ en el túbulo contorneado proximal y en la rama ascendente gruesa es constante en la mayoría de las condiciones.) Reabsorción de K+ por las células α-intercaladas Cuando una persona sigue una dieta pobre en K+ , el K+ puede reabsorberse en los segmentos de la nefrona terminal por las células α-intercaladas ( fig. 6.33 A). Brevemente, la membrana luminal de estas células contiene una H + -K + ATPasa, similar a la H+ -K+ ATPasa de las células parietales gástricas. La H+ -K+ ATPasa es un mecanismo de transporte activo primario que bombea H+ desde la célula al lumen y simultáneamente bombea K+ desde el lumen hacia la célula. El K+ se difunde luego de la célula a la sangre (es reabsorbido) por canales de K+. (Para que sea más completa, en la figura 6.33 A también se muestra otra ATPasa, la H+ ATPasa, en la membrana luminal. No está relacionada con la función reabsortiva del K+ de las células α-intercaladas. Figura 6.33: Secreción de K+ por las células principales La función de las células principales es segregar K+ , más que reabsorberlo. Por tanto, los mecanismos celulares en las células principales difieren de los de las células α-intercaladas. La secreción de K+ es la transferencia neta de K+ de la sangre al lumen. El K+ se lleva a la célula desde la sangre por la Na+ -K+ ATPasa, encargada de mantener la elevada concentración intracelular de K+. Las membranas luminal y basolateral tienen canales de K+ ; por tanto, teóricamente el K+ puede difundirse al lumen (secreción) o volver a la sangre. La permeabilidad al K+ y el tamaño del gradiente electroquímico del K+ son mayores en la membrana luminal; por tanto, la mayor parte del K+ se difunde a través de la membrana luminal en vez de reciclarse a través de la membrana basolateral hacia la sangre. El principio más importante para entender los factores que alteran la secreción de K + es que la magnitud de la secreción de K + se determina por el tamaño del gradiente electroquímico del K + a través de la membrana luminal. Aplicando este principio, es fácil predecir los efectos de la aldosterona, las alteraciones acidobásicas, el K+ dietético y el flujo de orina (diuréticos). Cualquier factor que aumente la magnitud del gradiente electroquímico del K+ a través de la membrana luminal aumentará la secreción de K+ ; por el contrario, cualquier factor que disminuya el tamaño del gradiente electroquímico, disminuirá la secreción de K+ ( tabla 6.9 ). ​ ♦ K+ alimentario. Se ha señalado que el mecanismo fundamental para mantener el equilibrio externo del K+ comporta cambios en la secreción de K+ por las células principales. Sabiéndolo, es fácil entender la respuesta del cuerpo a una alimentación rica en K+ : el K+ ingerido entra en las células (ayudado por la respuesta de la insulina a una comida) y el contenido y la concentración intracelular de K+ aumentan. Cuando la concentración intracelular de K+ de las células principales aumenta, la fuerza impulsora de la secreción de K+ a través de la membrana luminal también se incrementa y el K+ ingerido se excreta por la orina. Por el contrario, cuando se toma una alimentación pobre en K+ , las células principales tienen una reducción relativa de K+ ; la concentración intracelular de K+ disminuye, lo que a su vez hace disminuir la fuerza impulsora de la secreción de K+. En una alimentación pobre en K+ , además del descenso de la secreción de K+ por las células principales, aumenta la reabsorción de K+ por las células α-intercaladas. Juntos, los dos efectos explican las bajas tasas de excreción de K+. ​ ♦ Aldosterona. La aldosterona aumenta la secreción de K+ por las células principales. Recuérdese el efecto de la aldosterona sobre la reabsorción de Na+ , que se ha explicado antes: la aldosterona aumenta la reabsorción de  Na+ en las células principales al inducir la síntesis de los canales de Na+ de la membrana luminal y la Na+ -K+ ATPasa de la membrana basolateral. Estas acciones sobre la reabsorción de Na+ están relacionadas con la secreción de K+ de la siguiente forma: primero, la aldosterona induce la síntesis de más canales de Na+ en la membrana luminal, que aumentan la entrada de Na+ en la célula y ofrece más Na+ a la Na+ -K+ ATPasa. Al bombear más Na+ al exterior de la célula, debe bombearse más K+ simultáneamente hacia su interior. Segundo, la aldosterona aumenta la cantidad de Na+ -K+ ATPasa, aumentando aún más la cantidad de K+ bombeado hacia el interior de la célula. Juntos, los dos efectos aumentan la concentración intracelular de K+ , que hacen crecer la fuerza impulsora para la secreción de K+ desde la célula hacia el lumen. Por último, y de manera separada, la aldosterona aumenta el número de canales de K+ en la membrana luminal, efecto que se combina con la mayor fuerza impulsora para aumentar la secreción de K+. ​ Esta explicación sobre los efectos de la aldosterona en la reabsorción de Na+ destaca la estrecha relación entre la reabsorción de Na+ y la secreción de K+ en las células principales. Como se ha descrito, gran parte del efecto de la aldosterona sobre la secreción de K+ es secundario al efecto de la aldosterona sobre la reabsorción de Na+. Otras situaciones también demuestran esta relación y aquí se incluyen dos ejemplos. El primero es el de una persona con una dieta rica en Na+. Esta persona presentará una excreción de Na+ aumentada, como es de esperar, para mantener el equilibrio del Na+ , y también una excreción incrementada de K+. La explicación de la mayor excreción de K+ es el aumento de la liberación de Na+ a las células principales. Cuanto más Na+ se libera a las células principales, más Na+ entra en las células a través de la membrana luminal, más Na+ es bombeado por la Na+ -K+ ATPasa y más K+ es bombeado hacia el interior de la célula, lo que hace aumentar la fuerza impulsora para la secreción de K+. El segundo ejemplo es el de una persona tratada con diuréticos. Los diuréticos de asa y los tiazídicos inhiben la reabsorción de Na+ en un nivel anterior a las células principales, aumentando por tanto la liberación de Na+ a las células principales. El mecanismo explicado para una dieta rica en Na+ puede volver a aplicarse aquí: se libera más Na+ a las células principales, se reabsorbe más Na+ y se segrega más K+. ​ ♦ Alteraciones acidobásicas. Los trastornos acidobásicos pueden ejercer profundos efectos en la concentración sanguínea de K+ , atribuibles a las alteraciones en la secreción de K+ por las células principales. Habitualmente, la alcalosis aumenta la secreción de K+ y la acidosis la disminuye. El intercambio de iones H+ y K+ a través de las membranas celulares basolaterales es el mecanismo que subyace a estos efectos de la siguiente forma: en la alcalosis hay una deficiencia de H+ en el LEC. El H+ sale de  las células para ayudar en el tamponamiento y el K+ entra para mantener la electroneutralidad. El incremento de la concentración intracelular de K+ aumenta la fuerza impulsora para la secreción de K+ , provocando hipopotasemia. En la acidosis , hay un exceso de H+ en el LEC. El H+ entra en las células para tamponar y el K+ sale para mantener la electroneutralidad. La concentración intracelular de K+ disminuye, reduciendo la fuerza impulsora para la secreción de K+ y provocando hiperpotasemia. ​ ♦ Diuréticos. Los diuréticos más empleados habitualmente, los diuréticos de asa y los tiazídicos, aumentan la excreción de K+ o potasuria. Por tanto, un efecto secundario importante del tratamiento diurético es la hipopotasemia. La base del aumento de la excreción de K+ inducida por un diurético es el aumento de la secreción de K+ por las células principales, mediante el mecanismo explicado en el apartado anterior. Los diuréticos de asa y los tiazídicos inhiben la reabsorción de Na+ en un nivel anterior al lugar de secreción de K+ (en la rama ascendente gruesa y en el túbulo distal inicial, respectivamente), liberando por tanto más Na+ a las células principales. Entonces se introduce más Na+ en las células a través de la membrana luminal y la Na+ -K+ ATPasa bombea más Na+ hacia el exterior de las células. Simultáneamente, se bombea más K+ a las células, lo que aumenta la concentración intracelular de K+ y la fuerza impulsora para la secreción de K+. ​ Un segundo factor que contribuye al aumento de la secreción de K+ es el incremento del flujo de orina producido por estos diuréticos. Cuando crece el flujo en el túbulo distal final y el túbulo colector, la concentración luminal de K+ se diluye, lo que aumenta la fuerza impulsora para la secreción de K+. (La fuerza impulsora a través de la membrana luminal puede aumentar, bien aumentando la concentración intracelular de K+ , bien disminuyendo la concentración luminal de K+.) ​ Además de incrementar la excreción de K+ al aumentar la secreción de K+ distal, los diuréticos de asa (no así los tiazídicos) también aumentan la excreción de K+ al inhibir el cotransporte de Na+ -K+ -2Cl− y, en consecuencia, la reabsorción de K+ en la rama ascendente gruesa. Este efecto directo en la rama ascendente gruesa, junto con la mayor secreción de K+ por las células principales, predice que los diuréticos de asa producirán una gran potasuria e hipopotasemia. ​ ♦ Los diuréticos ahorradores de K+ (p. ej., espironolactona, amilorida, triamtereno) son los únicos que no producen potasuria. Como se ha explicado, estos diuréticos inhiben todas las acciones de la aldosterona en las células principales y, por tanto, inhiben la secreción de K+. La principal aplicación de los diuréticos ahorradores de K+ es en combinación con los diuréticos de asa o tiazídicos para compensar la potasuria y la hipopotasemia producidas por estos fármacos. ​ ♦ Aniones luminales. La presencia de aniones grandes (p. ej., sulfato y HCO3 − ) en el lumen del túbulo distal y del túbulo colector aumenta la  secreción de K+. Estos aniones no reabsorbibles aumentan la electronegatividad del lumen e incrementan la fuerza impulsora electroquímica para la secreción de K+. Equilibrio del fosfato, el calcio y el magnesio Fosfato El fosfato tiene una función esencial en el organismo como componente del hueso y como tampón urinario para el H+. Dado que los riñones regulan la concentración sanguínea de fosfato, los mecanismos renales merecen una atención especial. El fosfato se encuentra principalmente en la matriz ósea (85%) y el resto se distribuye entre el LIC (15%) y el LEC (