Fisiología Renal - Stuart Ira Fox PDF

C O NT E N I D O D E L CAPÍ TU LO 17.1 Estructura y función de los riñones 575 CAPÍTULO Estructura macroscópica del sistema urinario 575...

C O NT E N I D O D E L CAPÍ TU LO 17.1 Estructura y función de los riñones 575 CAPÍTULO Estructura macroscópica del sistema urinario 575 Control Cont tro ol de la l micción 576 Estructura E stru st ruct c ura microscópica ct m del riñón 577 17.2 Filtración glomerular g 580 U rafiltrado Ultrafiltrado Ultra o glomerular 581 Regulación Regu gulación de la tasa de filtración glomerular gl lom o erul ula 582 17.3 Reabsorció Reabsorción de sal y agua 583 Reabsorción R eabs ea bsor bs o cióón en el túbulo contorneado proximal prrox oxima al 584 Ell sist sistema stem ema m multiplicador contracorriente 585 Tubo Tu o co ub colect colector: ct efecto de la hormona Fisiología antidiurética anti idi diuurét ét (ADH) 588 17.4 Depuración plasmática renal 591 de los riñones Procesos de transporte que afectan la depuración renal 592 Depuración renal de la inulina: medición de la GFR 593 Depuración de PAH: medición del flujo sanguíneo renal 595 Reabsorción de glucosa 596 17.5 Control renal de electrólitos y equilibrio acidobásico 597 Función de la aldosterona en el balance de Na+/K+ 598 Control de la secreción de aldosterona 599 Péptido natriurético auricular 600 Interrelación entre Na+, K+ e H+ 601 Regulación acidobásica renal 602 C O NC E PTOS Q UE DE BE TE NER 17.6 Aplicaciones clínicas 604 E N M E NTE Uso de diuréticos 604 Antes de empezar este capítulo, tal vez sea Pruebas funcionales renales y enfermedad conveniente revisar estos temas de capítulos renal 605 previos: Interacciones 607 Difusión y ósmosis 131 Resumen 608 Transporte mediado por transportador 140 Actividades de revisión 609 Transporte de dióxido de carbono 558 Equilibrio acidobásico de la sangre 559 574  Fisiología de los riñones 575 Estructura macroscópica Investigación de caso del sistema urinario Emily, una experimentada profesora del equipo El par de riñones yace a ambos lados de la columna vertebral de atletismo del bachillerato, fue a visitar a su médico a por debajo del diafragma y el hígado. Cada riñón adulto pesa causa de la preocupación que le causó el color de su alrededor de 160 g y tiene cerca de 11 cm (4 pulg) de largo y 5 orina y a que sentía dolor en la fosa lumbar; sin embargo, a 7 cm (2 a 3 pulg) de ancho —parecido al tamaño de un nunca tuvo dolor al orinar. Admitió que tuvo dolor de gar- puño—. La orina producida en los riñones es drenada en una ganta durante un mes, pero que continuó el entre- cavidad conocida como pelvis renal (“vasija”) y luego es cana- namiento con su equipo de atletismo. Un cultivo de su lizada desde cada riñón a través de unos conductos largos garganta reveló que Emily tenía una infección, por lo cual —los uréteres— a la vejiga urinaria (fig. 17-1). el médico le prescribió un antibiótico. Emily también pre- Una sección coronal del riñón muestra dos regiones dife- sentó un edema leve, a raíz del cual el médico le recetó un rentes (fig. 17-2). La corteza más externa es de aspecto café diurético; se solicitaron pruebas de sangre y orina y sus rojizo y granular debido a la abundancia de capilares. La síntomas desaparecieron en unas pocas semanas. region más profunda, o médula, es de aspecto rayado debido Algunos de los nuevos términos y conceptos que a la presencia de túbulos microscópicos y vasos sanguíneos. se encontrarán son: La médula está compuesta por 8 a 15 pirámides renales cóni- Hematuria y oliguria cas separadas por columnas renales. Creatinina y depuración plasmática renal La cavidad del riñón está dividida en varias porciones. Cada Glomerulonefritis pirámide se proyecta en una pequeña depresión llamada cáliz menor (el plural es cálices). Varios cálices menores se unen para formar un cáliz mayor. Por su parte, los cálices mayores se unen para formar la pelvis renal, una estructura infundibuliforme. La 17.1 ESTRUCTURA Y FUNCIÓN pelvis renal colecta la orina desde los cálices y la transporta a los DE LOS RIÑONES uréteres y éstos a su vez a la vejiga urinaria (fig. 17-3). Cada riñón contiene numerosos túbulos diminutos que se vacían en una cavidad drenada por el uréter. Cada uno de APLICACIÓN CLÍNICA los túbulos recibe un filtrado de la sangre desde un lecho capilar llamado glomérulo. El filtrado es modificado a Los cálculos del riñón están compuestos de cristales y proteínas medida que pasa a través de las diferentes regiones del que crecen hasta que se sueltan y pasan al interior del sistema túbulo y de esta forma se convierte en orina. recolector de orina. Los cálculos pequeños que se encuentran fijos suelen pasar inadvertidos, pero los cálculos grandes que se hallan en los cálices o en la pelvis pueden obstruir el flujo de orina. R E S ULTA D O S D E L A PR E ND I Z AJ E Cuando un cálculo se libera y pasa al interior de un uréter, produce una sensación dolorosa que se incrementa de manera acentuada. Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de: Con frecuencia, el dolor se vuelve tan intenso que el paciente ✔ Describir la estructura macroscópica y microscópica del requiere medicación narcótica. La mayor parte de los cálculos del riñón. riñón contiene cristales de oxalato de calcio, pero los cálculos también pueden estar compuestos de cristales de fosfato de cal- ✔ Delinear el flujo de la sangre y el filtrado a través del cio, ácido úrico o cistina. De manera usual, estas sustancias están riñón. presentes en la orina en un estado supersaturado, desde el que pueden cristalizarse por diversas causas. Los cálculos pueden extraerse por medios quirúrgicos o destruirse mediante un proce- La función primaria de los riñones es la regulación del dimiento no invasivo llamado litotripsia por onda de choque. líquido extracelular (plasma y líquido intersticial) en el cuerpo, la cual realiza a través de la formación de orina, que no es más que el filtrado del plasma modificado. En el proceso de forma- ción de la orina, los riñones regulan: 1. el volumen de plasma sanguíneo (y de esa manera contribuyen en forma significativa a la regulación de la Investigación de caso INDICIOS presión arterial); Emily padece un dolor en la fosa lumbar, entre 2. la concentración de los productos de desecho en el plasma; la duodécima costilla y la vértebra lumbar. Su orina 3. la concentración de electrólitos (Na+, K+, HCO3 y otros exhibe una hematuria (sangre en la orina) leve. iones) en el plasma, y 4. el pH del plasma. ¿Cuál es el órgano en el que probablemente se origina el dolor? A fin de comprender cómo los riñones efectúan estas fun- ¿Será probable que Emily tenga un cálculo en el riñón? ciones, se requiere conocer la estructura del riñón. 576 Capítulo 17 necesita la estimulación neural para que la vejiga se vacíe. El estímulo principal del vaciamiento vesical es la acetilcolina (ACh) liberada por los axones parasimpáticos, los que estimu- lan a los receptores ACh muscarínicos del músculo detrusor. Vena cava Como se explicó en el capítulo 9, fármacos novedosos que inferior bloquean de manera específica los receptores ACh muscaríni- Riñón cos de la vejiga se hallan disponibles para tratar una vejiga hiperactiva (músculo detrusor). Arteria Vena renal Dos esfínteres musculares circundan la uretra. El esfínter renal Arteria superior, compuesto de músculo liso, se designa como esfínter Vena renal uretral interno; el esfínter inferior, compuesto de músculo renal Aorta esquelético voluntario, se designa como esfínter uretral externo. abdominal Las acciones de tales esfínteres son las de regular la emisión Uréter de orina, la que también se conoce como micción. Cuando la vejiga está llena, neuronas sensitivas propias activadas por el estiramiento estimulan a interneuronas locali- zadas en el segmento S2 al segmento S4 de la médula espinal. La médula espinal controla entonces el reflejo de defensa, en el Vejiga cual los nervios parasimpáticos del músculo detrusor se inhi- urinaria ben, mientras que neuronas somáticas motoras estimulan el Uretra músculo estriado del esfínter uretral externo, que evita el vacia- miento involuntario de la vejiga. Cuando la vejiga se estira lo suficiente, la estimulación de las neuronas sensitivas puede des- encadenar el reflejo de vaciamiento. Durante el reflejo de vaciamiento, la información sensitiva recorre la médula espinal Figura 17-1 Órganos del sistema urinario. Se muestra el sistema urinario de una mujer; el de un varón es igual, excepto que la hasta el puente, donde un grupo de neuronas funge como el uretra transcurre a través del pene. centro de la micción. Este centro de la micción activa los nervios parasimpáticos hacia el músculo detrusor, lo que origina con- tracciones rítmicas. La inhibición de las neuronas simpáticas El uréter experimenta peristalsis, contracciones tipo ondas puede también causar relajación del esfínter uretral interno. En similares a las que acontecen en el tubo digestivo. (Resultan este punto, el individuo siente una sensación de urgencia, pese en dolor intenso cuando un cálculo renal se libera.) Es de a lo cual de manera habitual todavía conserva el control volun- apreciable interés que el marcapaso de tales ondas peristálti- tario sobre el esfínter uretral externo, al cual inervan neuronas cas se localiza en los cálices y pelvis renales (fig. 17-2), que somáticas motoras del nervio pudendo. La incontinencia tendrá contienen músculo liso. Los cálices y la pelvis también experi- lugar a un determinado volumen vesical, a menos que regiones mentan contracciones rítmicas, las cuales contribuyen en el cerebrales más altas inhiban el reflejo de vaciamiento. vaciamiento de la orina desde el riñón. Algunos investigadores El reflejo de defensa permite el llenado vesical debido a que han sugerido que estas contracciones peristálticas pueden regiones cerebrales más altas inhiben el centro de la micción afectar las propiedades del transporte de los túbulos renales, y de esa forma influir en la concentración de la orina. La vejiga urinaria es un saco de almacenamiento para la APLICACIÓN CLÍNICA orina, y su forma depende de la cantidad de orina que contiene. Una vejiga urinaria vacía es piramidal; cuando se llena, adquiere La incontinencia es una micción involuntaria, una afección que una conformación ovoidea y protruye hacia arriba dentro de la puede tener varias causas. Un recurso diagnóstico que puede cavidad abdominal. La vejiga urinaria es drenada desde abajo usarse es un cistometrograma, una gráfica del volumen vesical por la uretra tubular. En las mujeres, la uretra tiene 4 cm (1.5 respecto de la presión. En forma lenta, la vejiga se llena con solu- pulg) de longitud y se abre en el espacio que media entre los ción salina normal, mientras se mide y grafica la diferencia de labios menores (fig. 20-24). En los varones, la uretra tiene alre- presión entre el interior y el exterior (la presión abdominal) de la dedor de 20 cm (8 pulg) de longitud y se abre en el extremo del vejiga. La gráfica representa la distensibilidad de la vejiga —cómo pene, desde el cual éste puede dar salida a la orina o al semen. repercute un incremento del volumen vesical en la presión del órgano—. Una mayor distensibilidad de la vejiga se expresa en una expansión más fácil, y el mantenimiento de un volumen mayor a una presión más baja. La contracción del músculo detru- Control de la micción sor (como puede producirla una vejiga hiperactiva) incrementa la presión a un determinado volumen, y es una entre numerosas La vejiga urinaria tiene una pared muscular llamada músculo causas posibles de incontinencia. En varones, otra posible causa detrusor. Numerosas uniones comunicantes (sinapsis eléctricas; es el agrandamiento de la próstata (hiperplasia prostática benigna; fig. 7-21) interconectan sus células de músculo liso, de manera sección 20.3), la que presiona contra la vejiga. En mujeres, el piso que los potenciales de acción se propagan de célula a célula. pélvico puede descender con el envejecimiento o después del Aunque los potenciales de acción pueden generarse en forma parto, y de esa manera determinar que el cuello de la vejiga des- automática y en respuesta al estiramiento, el músculo detrusor cienda e incremente la presión contra los esfínteres uretrales. cuenta con una rica inervación de neuronas parasimpáticas y se  Fisiología de los riñones 577 pontino. Estas regiones cerebrales más altas, entre las que se Estructura microscópica incluyen la corteza prefrontal y la ínsula, controlan el cambio desde el reflejo de defensa al reflejo de vaciamiento, y de ese del riñón modo permiten que la persona tenga el control voluntario de la micción. Cuando se toma la decisión de orinar, el centro pontino La nefrona (fig. 17-2) es la unidad funcional del riñón respon- de la micción se activa por información sensitiva y vigila el esti- sable de la formación de orina. Cada riñón contiene más de un ramiento de la vejiga. Como consecuencia, se inhibe la actividad millón de nefronas. Una nefrona consiste en tubos pequeños, o del nervio pudendo y así el esfínter uretral externo puede rela- túbulos, y pequeños vasos sanguíneos asociados. El líquido jarse, al tiempo que se activan los nervios parasimpáticos del derivado de la filtración capilar ingresa en los túbulos, donde músculo detrusor, lo que determina la contracción de la vejiga resulta modificado de manera subsecuente por procesos de y la emisión de orina. La capacidad de inhibir en forma volunta- transporte; el líquido resultante que abandona los túbulos es la ria la micción aparece por lo general entre los dos y tres años. orina. Corteza renal Corteza renal Nefrona Médula renal Cáliz menor Cáliz mayor Pirámide renal Médula renal Arteria renal Vena renal Columna renal Uréter Papila Pelvis renal renal Papila renal (a) Cáliz menor (b) Cápsula glomerular Túbulo contorneado distal Tubo colector Túbulo contorneado proximal Asa de Henle (c) Figura 17-2 Estructura del riñón. La figura muestra a) una sección coronal de riñón y b) una vista ampliada del contenido de una pirámide renal. c) Muestra en forma aislada un túbulo nefrónico, que es microscópico en tamaño real. 578 Capítulo 17 Duodécima Arteria y vena vértebra interlobulillares torácica Corteza renal Duodécima costilla Arteria y vena arqueadas Cáliz Médula renal menor Arteria y vena interlobulares Pelvis renal Arteria renal Pelvis renal Riñón Vena renal Uréter Uréter Vejiga Figura 17-4 Principales vasos sanguíneos del riñón. Se Figura 17-3 Radiografía seudocoloreada del sistema ilustran los vasos que llevan la sangre a la médula y la corteza renales, urinario. En esta fotografía se asignaron colores a los distintos y aquellos que la conducen fuera del órgano. matices de gris. Son visibles los cálices de los riñones, las pelvis renales, los uréteres y la vejiga urinaria. Capilares Glomérulo peritubulares Túbulo contorneado Cápsula glomerular distal Arteriola eferente Arteriola aferente Arteria interlobulillar Túbulo contorneado proximal Vena interlobulillar Arteria y vena arqueadas Arteria y vena interlobulares Capilares peritubulares (vasos rectos) Rama Asa de la descendente nefrona (de Henle) Rama Tubo ascendente colector Figura 17-5 Túbulos de la nefrona y vasos sanguíneos inherentes. En esta ilustración simplificada, se indica con flechas el flujo sanguíneo desde un glomérulo a una arteriola eferente, a los capilares peritubulares y hasta formar parte del drenaje venoso de los riñones. Los nombres de las diferentes regiones de los túbulos de la nefrona se indican en negritas.  Fisiología de los riñones 579 Vasos sanguíneos renales APLICACIÓN CLÍNICA La sangre arterial ingresa al riñón a través de la arteria renal, la La enfermedad renal poliquística (PKD) es una afección de pre- cual se divide en arterias interlobulares (fig. 17-4) que pasan dominio hereditario debida a un rasgo autosómico dominante que entre las pirámides a través de las columnas renales. Las arterias afecta a una de cada 600 a 1 000 personas. Ambos riñones se arqueadas nacen en las arterias interlobulares en el límite entre hallan muy agrandados debido a la presencia de cientos a miles de la corteza y la médula. Varias arterias interlobulillares se irra- quistes que se forman en todos los segmentos de los túbulos de la dian desde las arterias arqueadas hacia la corteza para a su vez nefrona. Al final, los quistes se separan del túbulo en el que se for- subdividirse en numerosas arteriolas aferentes (fig. 17-5), que maron y se llenan con líquido. Más de 50% de las personas con la son microscópicas. Las arteriolas aferentes liberan sangre en los forma autosómica dominante de la enfermedad (se la designa con glomérulos —redes capilares productoras de un filtrado de la la sigla ADPKD) desarrolla insuficiencia renal progresiva durante la sangre que ingresa en los túbulos urinarios—. La sangre que edad media, por lo que requiere diálisis o un trasplante renal. Cerca permanece en un glomérulo lo abandona a través de la arteriola de 85% de los individuos con ADPKD presenta una mutación en el eferente, la cual libera la sangre en otra red capilar —los capila- cromosoma 16, mientras que los restantes tienen una mutación en res peritubulares que circundan los túbulos renales. el cromosoma 4. Esos dos genes codifican las proteínas denomi- Esta disposición de vasos sanguíneos es exclusiva, ya que es nadas policistina-1 y policistina-2, respectivamente, las cuales in- la única en el cuerpo en la cual un lecho capilar (el glomérulo) es teractúan para formar un complejo encontrado en diferentes drenado por una arteriola en lugar de que lo haga una vénula y, localizaciones en las células epiteliales del túbulo renal. El com- a su vez, el único cuya sangre es liberada en un segundo lecho plejo de policistina se relaciona con el cilio primario, un cilio único capilar localizado corriente abajo (los capilares peritubulares). que protruye dentro de la luz tubular y se arquea en respuesta al Desde los capilares peritubulares, la sangre es drenada por venas flujo de líquido a través del túbulo. En el cilio primario, la policisti- que siguen un recorrido paralelo al de las arterias ya descritas. na-1 funciona como un mecanosensor, donde el arqueo del cilio a Tales venas reciben los nombres de venas interlobulillares, venas causa del movimiento del líquido en el túbulo renal promueve la arqueadas y venas interlobulares (de acuerdo con la dirección de entrada de Ca2+ en la célula tubular a través de un canal provisto por la policistina-2. La entrada de Ca2+ sirve entonces como un la circulación venosa o de retorno). Las venas interlobulares des- segundo mensajero para diversas funciones celulares, y la altera- cienden entre las pirámides, convergen y dejan el riñón como ción de estas funciones por mutaciones que afectan a las proteínas una sola vena renal, que se vacía en la vena cava inferior. policistina produce la enfermedad poliquística renal. Túbulos de la nefrona torneado distal. El túbulo contorneado distal es más corto La porción tubular de una nefrona consta de una cápsula glo- que el túbulo proximal y cuenta con relativamente pocas merular, un túbulo contorneado proximal, una rama descen- microvellosidades. El túbulo contorneado distal termina donde dente del asa de Henle, una rama ascendente del asa de Henle se une al tubo colector. y un túbulo contorneado distal (fig. 17-5). Los dos tipos principales de nefronas se clasifican de La cápsula glomerular (de Bowman) rodea el glomérulo. acuerdo con su posición en el riñón y la longitud de sus asas La cápsula glomerular y su glomérulo acompañante se locali- de Henle. Las nefronas que se originan en el tercio interno de zan en la corteza del riñón y juntos constituyen el corpúsculo renal. La cápsula glomerular contiene una capa visceral interna de epitelio alrededor de los capilares glomerulares y una capa Nefrona parietal externa. El espacio entre estas dos capas es continuo cortical con la luz del túbulo y recibe el filtrado glomerular, como se Corteza renal Nefrona describirá en la siguiente sección. yuxtamedular El filtrado que ingresa en la cápsula glomerular pasa hacia (a) la luz del túbulo contorneado proximal. La pared del túbulo contorneado proximal consta de una capa simple de células cuboidales que contienen millones de microvellosidades; estas microvellosidades incrementan el área superficial de reabsor- ción. Durante el proceso de reabsorción, sal, agua y otras Médula renal moléculas necesarias para el cuerpo son transportadas desde Glomérulo la luz, a través de las células tubulares, hacia los capilares peritubulares circundantes. El glomérulo, la cápsula glomerular y el túbulo contor- Flujo Tubo colector sanguíneo neado están localizados en la corteza renal. El líquido pasa desde el túbulo contorneado proximal al asa de la nefrona, o (b) asa de Henle. Este líquido es conducido hacia la médula por Figura 17-6 Contenido de una pirámide renal. a) Se ilustra la la rama descendente del asa y regresa a la corteza por la rama posición de las nefronas cortical y yuxtamedular en la pirámide renal. ascendente del asa. De regreso a la corteza, el túbulo adquiere b) La dirección del flujo sanguíneo en los vasos de la nefrona se indica otra vez su disposición helicoidal y se denomina túbulo con- con flechas. 580 Capítulo 17 la corteza —llamadas nefronas yuxtamedulares debido a que bles al agua y los solutos disueltos en el plasma que los capi- se ubican junto a la médula— tienen asas de Henle más lares de los músculos esqueléticos. Aunque los orificios de los extensas que las más numerosas nefronas corticales, las que capilares glomerulares son amplios, son todavía lo suficiente- se originan en los dos tercios más externos de la corteza (fig. mente pequeños como para impedir el paso de los glóbulos 17-6). Las nefronas yuxtamedulares desempeñan un papel rojos, glóbulos blancos y las plaquetas en el filtrado. importante en la capacidad del riñón para producir una orina Antes que el líquido del plasma sanguíneo pueda entrar concentrada. en el interior de la cápsula glomerular, debe ser filtrado a tra- Un tubo colector recibe líquido desde los túbulos contor- vés de tres capas que sirven como filtros selectivos. El líquido neados distales de varias nefronas. Después, el líquido es dre- que ingresa en la cápsula glomerular comienza a referirse nado por el tubo colector desde la corteza a la médula ya que como el filtrado, que es el líquido que deberá modificarse a el tubo colector pasa a través de la pirámide renal. Este líquido, medida que pase a través de los diferentes segmentos de los desde ya llamado orina, avanza hasta un cáliz menor. Enton- túbulos de la nefrona para convertirse en la orina. ces la orina es vaciada a través de la pelvis renal y fuera del La primera barrera de filtración potencial la constituyen riñón hacia el uréter. los orificios capilares, que cuentan con dimensiones suficien- tes como para permitir que las proteínas los atraviesen, pero que están rodeados por cargas que representan algún obstáculo | PUNTO DE CONTROL al paso de las proteínas plasmáticas. La segunda barrera poten- cial es la membrana basal glomerular, una capa de colágena 1. Describa el “asunto” de la función renal en una sola IV y proteoglucanos (sección 1.3) situada inmediatamente oración. Listar los componentes de ese asunto por fuera del endotelio capilar. Ésta puede representar un funcional. cierto obstáculo para las proteínas plasmáticas, y asimismo 2. Describa el curso del flujo sanguíneo a través del riñón un defecto genético en la colágena IV puede causar glomeru- desde la arteria renal a la vena renal. lonefritis hereditaria (síndrome de Alport). La membrana basal 3. Describa el curso del líquido tubular desde la cápsula glomerular es más de cinco veces más gruesa que la mem- glomerular al uréter. brana basal de otros vasos y es la estructura que más limita la 4. Dibuje un diagrama de los componentes tubulares de tasa de flujo líquido hacia la luz capsular. una nefrona. Nombre los segmentos e indicar cuáles A continuación, el filtrado debe pasar a través de la capa partes se ubican en la corteza y cuáles están en la interna (visceral) de la cápsula glomerular, donde se localiza médula. la tercera barrera de filtración potencial. Esta capa está com- puesta por células llamadas podocitos, cuya forma recuerda a la de un pulpo con un cuerpo celular bulboso y varios brazos gruesos. Cada brazo presenta cientos de extensiones citoplás- 17.2 FILTRACIÓN GLOMERULAR micas conocidas como pedicelos, o pies (fig. 17-7). Estos pedi- celos se interdigitan, como los dedos de las manos entrelazadas Los capilares glomerulares tienen grandes poros en (para mezclar analogías), a medida que envuelven los capila- sus paredes, y la capa de cápsula de Bowman que está en contacto con el glomérulo muestra hendiduras de filtración. El agua, junto con los solutos disueltos en la Cuerpo del misma, pueden de este modo pasar desde el plasma podocito sanguíneo al interior de la cápsula y los túbulos de la nefrona. Proceso primario R E S ULTAD O S D E L A PR E N D I Z A J E del podocito Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de: Pedicelos ramificados ✔ Describir la filtración glomerular y las estructuras participantes. ✔ Explicar el significado de tasa de filtración glomerular y cómo se regula. Figura 17-7 Micrografía electrónica de barrido de los capilares y la cápsula glomerulares. La capa interna (visceral) de Las células endoteliales de los capilares glomerulares pre- la cápsula glomerular (de Bowman) está compuesta por podocitos, sentan grandes orificios (200 a 500 Å de diámetro) llamados como se muestra en esta micrografía electrónica de barrido. Extensiones muy finas de estos podocitos forman procesos en forma ventanas; por ello, se dice que el endotelio glomerular es de pies, o pedicelos, que se interdigitan alrededor de los capilares fenestrado. Como una consecuencia de tales grandes orificios, glomerulares. Los espacios entre pedicelos adyacentes forman las los capilares glomerulares son 100 a 400 veces más permea- “hendiduras de filtración” (véase también fig. 17-8).  Fisiología de los riñones 581 Glomérulo Túbulo contorneado proximal Arteriola Cápsula glomerular (de Bowman) aferente Podocito de la capa visceral de Pedicelos Flujo la cápsula glomerular sanguíneo Diafragma de la hendidura Filtrado Arteriola eferente Capa parietal de la cápsula glomerular Membrana basal Orificios Pedicelo (proceso en forma de pie) Orificio Luz capilar Orificio Plasma Eritrocito Hendiduras de filtración Endotelio capilar Figura 17-9 Micrografía electrónica de la barrera de Membrana basal filtración. Esta micrografía electrónica muestra la barrera que glomerular separa a la luz capilar de la cavidad de la cápsula glomerular (de Diafragma de la hendidura Bowman). Pedicelo En realidad, una baja cantidad de albúmina (la clase prin- cipal de las proteínas plasmáticas) ingresa de manera habitual Figura 17-8 Estructura del glomérulo y la al filtrado, pero menos de 1% de esa cantidad se excreta con cápsula. Ilustración de la interrelación entre los capilares la orina. Ello se debe a que la mayor parte de la pequeña can- glomerulares y la capa interna de la cápsula glomerular (de Bowman). tidad de albúmina que ingresa al filtrado se reabsorbe y trans- Note que las moléculas del filtrado pasan por los orificios de los capilares y a través de las hendiduras de filtración para ingresar a la porta a través de las células del túbulo contorneado proximal cavidad de la cápsula. Las proteínas plasmáticas son excluidas del a la sangre circundante. En el caso de la albúmina filtrada, la filtrado por la membrana basal glomerular y el diafragma de la reabsorción se consuma por endocitosis mediada por un recep- hendidura. tor (véase fig. 3-4). Así, la proteinuria acontece cuando el daño del diafragma de la hendidura de la barrera de filtración con- diciona un paso de proteínas al filtrado mayor que el que puede reabsorberse por este mecanismo. res glomerulares. Las estrechas hendiduras entre pedicelos adyacentes proveen un pasadizo a través del cual deben pasar las moléculas del filtrado para ingresar al interior del filtrado glomerular (fig. 17-8). En algunas micrografías electrónicas, puede verse una línea delgada entre los pedicelos (fig. 17-9). Se la denomina diafragma de la hendidura y representa la Investigación de caso INDICIOS tercera barrera de filtración potencial. La orina de Emily sólo contiene escasa canti- Todos los solutos plasmáticos disueltos pasan con facili- dad de proteína. dad a través de las tres barreras de filtración potenciales e ingresan al interior de la cápsula glomerular. Sin embargo, las ¿Qué evitó que grandes cantidades de proteína proteínas plasmáticas resultan masivamente excluidas del fil- ingresaran en su orina? trado debido a su gran tamaño y carga negativa neta. Hasta Si ella tiene proteinuria (cantidades de proteína en hace poco, la mayoría de los investigadores creía que la mem- su orina mayores que una cantidad escasa), ¿qué brana basal glomerular era el filtro primario que excluía a las podría estar indicando? proteínas plasmáticas del filtrado. Evidencia más reciente indica que el diafragma de la hendidura representa la barrera principal al paso de las proteínas plasmáticas al filtrado. Una evidencia de ello la representan las consecuencias de los defec- Ultrafiltrado glomerular tos genéticos de las proteínas que componen el diafragma de las hendiduras. Tales defectos resultan en una fuga masiva El líquido que ingresa en la cápsula glomerular se llama fil- de proteínas hacia el filtrado, y por tanto aparece proteinuria trado o ultrafiltrado (fig. 17-10) debido a que se forma bajo (proteínas en la orina). presión —la presión hidrostática de la sangre—. Este pro- 582 Capítulo 17 Cápsula Arteriola aferente fica la tasa de filtración glomerular. Los cambios en el diáme- glomerular tro de la arteriola aferente responden tanto a mecanismos (de Bowman) Proteína reguladores extrínsecos (producidos por inervación de los ner- vios simpáticos) como a mecanismos reguladores intrínsecos (aquellos que se encuentran dentro de los riñones, también lla- mada autorregulación renal). Estos mecanismos son necesa- rios para asegurar que la GFR será lo suficiente alta para permitir que los riñones eliminen los desechos y regulen la Otros presión arterial, pero no tan alta como para causar una pérdida solutos de agua excesiva. Ultrafiltrado Efectos nerviosos simpáticos glomerular Un incremento en la actividad nerviosa simpática, como ocu- Arteriola rre durante la reacción de lucha o huida y el ejercicio, estimula eferente la constricción de la arteriola aferente. Esto ayuda a preservar el volumen de sangre y desvía sangre hacia los músculos y el Figura 17-10 Formación del ultrafiltrado glomerular. Sólo se filtra una proporción muy pequeña de proteínas plasmáticas (esferas corazón. Un efecto similar se produce durante el choque car- verdes), pero solutos plasmáticos más pequeños (esferas púrpuras) diovascular, cuando la actividad nerviosa simpática estimula ingresan con facilidad en el ultrafiltrado glomerular. Las flechas indican la vasoconstricción. La disminución de la GFR y la disminu- la dirección de filtración. ción resultante de la tasa de formación de orina contribuyen a compensar la caída rápida de la presión arterial bajo estas cir- cunstancias (fig. 17-11). ceso es similar al de la formación de líquido tisular por parte de otros lechos capilares del cuerpo en respuesta a las fuer- zas de Starling (véase la figura 14-9). La fuerza que favorece la filtración recibe la oposición de la fuerza contraria que Estímulos desarrolla la presión hidrostática del líquido de la cápsula Presión arterial Ejercicio glomerular. También, en vista de que la concentración de pro- teína del líquido tubular es baja (menor de 2 a 5 mg por 100 ml) Reflejo barorreceptor comparada con la del plasma (6 a 8 g por 100 ml), la mayor presión coloidosmótica del plasma promueve el retorno osmó- tico del agua filtrada. Cuando estas fuerzas opuestas se restan de la presión hidrostática de los capilares glomerulares, se Actividad nerviosa simpática obtiene una presión de filtración neta de sólo alrededor de 10 mm Hg. Ya que los capilares glomerulares son en extremo permea- bles y cuentan con una extensa área superficial, esta modesta presión de filtración neta produce un extraordinario volumen Vasoconstricción en la piel y el tubo GI de filtrado. La tasa de filtración glomerular (GFR) es el volu- men de filtrado producido por ambos riñones por minuto. La Gasto Vasoconstricción GFR promedia 115 ml por minuto en las mujeres y 125 ml por cardiaco de las arteriolas aferentes renales minuto en los varones. Lo anterior equivale a ¡7.5 L por hora o 180 L por día (cerca de 45 galones)! Como el volumen de Resistencia sangre total (volemia) promedia alrededor de 5.5 L, significa periférica GFR que el volumen de sangre total es filtrado en los túbulos urina- total rios cada 40 minutos. La mayor parte del agua filtrada debe ser regresada de inmediato por causas obvias al sistema vascular, Producción o una persona que orinara moriría en forma literal en cuestión de orina de minutos. Volumen de sangre Regulación de la tasa Correcciones por retroacción negativa de filtración glomerular Figura 17-11 Efectos nerviosos simpáticos. Se ilustra el La vasoconstricción o vasodilación de la arteriola aferente efecto del aumento de la actividad nerviosa simpática en la función afecta la tasa de flujo sanguíneo al glomérulo y por tanto modi- renal y otros procesos fisiológicos.  Fisiología de los riñones 583 Autorregulación renal distante del túbulo distal y al tubo colector cortical. En estos momentos, los investigadores creen que el ATP es la señal Cuando el efecto directo de la estimulación simpática se neu- química liberada por la mácula densa, aunque la adenosina traliza de manera experimental, puede observarse el efecto de derivada del ATP puede producir en forma más directa la la presión arterial sistémica en la GFR. Bajo estas condiciones, vasoconstricción de la arteriola aferente por retroacción de manera sorprendente, la GFR permanece relativamente tubuloglomerular. constante, pese a los cambios en la presión arterial media en un rango de 70 a 180 mm Hg (la presión arterial media normal es de 100 mm Hg). La capacidad de los riñones para mantener una tasa de filtración glomerular relativamente constante | PUNTO DE CONTROL frente a fluctuaciones de la presión arterial se llama autorre- 5. Describir las estructuras que el líquido plasmático debe gulación renal. atravesar antes de ingresar en la cápsula glomerular. En la autorregulación renal, la arteriola aferente se dilata Explicar cómo se excluyen las proteínas del filtrado. cuando la presión arterial media cae por debajo de 70 mm Hg, 6. Describir las fuerzas que afectan la formación del y se constriñe cuando la presión arterial media asciende por ultrafiltrado glomerular. encima de lo normal. Se considera que los cambios que pueden suscitarse en la arteriola eferente son de importancia secundaria. 7. Describir el efecto de la inervación simpática sobre la tasa de filtración glomerular y explicar qué se entiende En esa medida, el flujo sanguíneo a los glomérulos y la por autorregulación renal. GFR pueden permanecer relativamente constantes dentro del espectro autorregulatorio de los valores de presión arterial. Los efectos de los diferentes mecanismos reguladores sobre la GFR se resumen en el cuadro 17-1. 17.3 REABSORCIÓN DE SAL Y AGUA Dos mecanismos generales son responsables de la autorre- La reabsorción de agua desde el filtrado glomerular tiene gulación renal: 1) la constricción miógena de la arteriola afe- rente debido a la capacidad del músculo liso de percibir y lugar por ósmosis, que resulta del transporte de Na+ y responder a un incremento de la presión arterial, y 2) los efectos Cl a través de la pared del túbulo. El túbulo contor- de sustancias químicas de origen local sobre la arteriola afe- neado proximal reabsorbe la mayor parte de la sal y el rente, lo cual es parte de un proceso llamado retroacción agua filtradas y casi todo lo que resta se reabsorbe a tubuloglomerular. El sensor en la retroacción tubuloglomeru- través de la pared de tubo colector bajo estimulación de lar es un grupo de células especializadas llamado mácula densa, el cual se localiza en la porción gruesa de la rama ascen- la ADH. dente, donde ésta realiza un asa hacia atrás y se pone en con- tacto con las arteriolas aferente y eferente en la corteza renal. En este sitio, la mácula densa es parte de una unidad funcional R E S ULTAD O S D E L A PR E N D I Z A JE más grande conocida como el aparato yuxtaglomerular (fig. Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de: 17-26), que será descrito en la sección 17.5. Cuando se produce una liberación más alta de NaCl y ✔ Describir las propiedades reabsortivas de sal y agua de cada segmento nefrónico. H2O hacia el túbulo distal (como ocurre cuando un incre- mento de la presión arterial determina un ascenso de la GFR), ✔ Explicar el sistema multiplicador contracorriente. la mácula densa envía una señal química que determina la ✔ Explicar cómo actúa la ADH para promover la constricción de la arteriola aferente. Ello reduce la GFR, de reabsorción de agua. manera que ingresa menos líquido a los túbulos de la nefrona, una respuesta que protege contra sobrecargas a la parte más Aunque cada día se producen alrededor de 180 L de ultra- filtrado glomerular, de manera habitual los riñones excretan Cuadro 17-1 | Regulación de la tasa sólo 1 a 2 L de orina en un periodo de 24 horas; por tanto, de filtración glomerular (GFR) aproximadamente 99% del filtrado debe recuperarse para des- tinar al sistema vascular, mientras que el 1% restante se Arteriola Regulación Estímulo aferente GFR excreta en la orina. El volumen de orina, sin embargo, varía de acuerdo con las necesidades del cuerpo. Cuando una persona Nervios Activación por el Constricción Disminuye bien hidratada bebe un litro o más de agua, la producción de simpáticos reflejo barorreceptor o por centros orina se incrementa a 16 ml por minuto (el equivalente a 23 L cerebrales más altos por día si ésta continuara por 24 horas). En la deshidratación grave, cuando el cuerpo necesita conservar agua, sólo se pro- Autorregulación Disminuye la presión Dilatación Sin cambio arterial ducen 0.3 ml de orina por minuto o 400 ml por día. Un volu- men de 400 ml de orina por día es el mínimo necesario para Autorregulación Aumenta la presión Constricción Sin cambio excretar los desechos metabólicos producidos por el cuerpo; lo arterial anterior se llama pérdida obligatoria de agua. Cuando se 584 Capítulo 17 Reabsorción Filtración Cápsula Transporte activo y pasivo glomerular (de Bowman) Las células epiteliales que componen la pared del túbulo proxi- mal se mantienen juntas a través de uniones estrechas que establecen sólo en sus lados apicales —que son los lados de la célula que están más cerca de la luz del túbulo (fig. 17-24)—. De este modo, cada célula cuenta con cuatro superficies expuestas: el lado apical que mira hacia la luz, y que contiene microvellosidades; el lado basal que mira hacia los capilares peritubulares, y los lados laterales que miran hacia las hendi- duras estrechas situadas entre células epiteliales adyacentes. La concentración de Na+ en el ultrafiltrado glomerular —y en correspondencia con ello en el líquido que ingresa en el túbulo contorneado proximal— es la misma que la del plasma; sin embargo, el citoplasma de las células epiteliales del túbulo tiene una concentración de Na+ mucho más baja. Esta concen- tración más baja del Na+ se debe parcialmente a la escasa per- Glomérulo meabilidad de la membrana plasmática al Na+ y parcialmente al transporte activo de Na+ fuera de las células que efectúa la Figura 17-12 Filtración y reabsorción. El agua plasmática y bomba de Na+/K+ (sección 6.3). En las células del túbulo proxi- los solutos disueltos (excepto proteínas) entran al ultrafiltrado glomerular por filtración, pero la mayoría de las moléculas del filtrado mal, la bomba de Na+/K+ se localiza en los lados (caras) basal son reabsorbidas. El término reabsorción se refiere al transporte de y laterales de la membrana plasmática, pero no en la membrana moléculas desde el filtrado tubular a la sangre. apical. Como resultado de la acción de estas bombas de trans- porte activo, se crea un gradiente de concentración que favorece la difusión de Na+ desde el líquido tubular, a través de la mem- excreta el agua que excede de esta cantidad, la orina se diluye brana plasmática apical, hacia las células epiteliales del túbulo y aumenta de volumen en forma progresiva. proximal. De esta manera, la bomba de Na+/K+ saca el Na+ Sea cual fuere el estado de hidratación del cuerpo, está claro hacia el líquido intersticial circundante (tisular). que la mayor parte del agua filtrada debe reintegrarse al sistema El transporte de Na+ desde el líquido tubular al líquido vascular para mantener el volumen y la presión de la sangre. El intersticial circundante del túbulo contorneado proximal crea retorno de moléculas del filtrado desde los túbulos a la sangre se una diferencia de potencial a través de la pared del túbulo, con llama reabsorción (fig. 17-12). El túbulo contorneado proximal la luz como el polo negativo. Este gradiente eléctrico favorece y la rama descendente del asa nefrónica reabsorben de una el transporte pasivo de Cl– hacia la concentración más elevada forma constante que no exige regulación alrededor de 85% de de Na+ del líquido intersticial. En conclusión, los iones cloro los 180 L de filtrado glomerular formado cada día. Esta reabsor- siguen en forma pasiva a los iones sodio fuera del filtrado ción, así como la reabsorción regulada del volumen de filtrado hasta el líquido intersticial. Como resultado de la acumulación restante, sucede por ósmosis. Para ello, es necesario generar un de NaCl, la osmolalidad y la presión osmótica del líquido gradiente de concentración entre el filtrado tubular y el plasma intersticial circundante a las células epiteliales se incrementan de los capilares circundantes que promueva la ósmosis de agua por arriba de las que presenta el líquido tubular. Esto tiene hacia el sistema vascular desde el que se origina. una expresión más cierta en el líquido intersticial situado entre las membranas laterales de las células epiteliales adyacentes, donde los espacios angostos permiten que el NaCl acumulado Reabsorción en el túbulo alcance una concentración más alta. Así se genera un gradiente osmótico entre el líquido tubular contorneado proximal y el líquido intersticial circundante al túbulo proximal. Ya que las Habida cuenta de que todos los solutos plasmáticos, con excep- células del túbulo contorneado proximal son permeables al agua, ción de las proteínas, pueden ingresar en el ultrafiltrado glo- ésta se mueve por ósmosis desde el líquido tubular hacia las merular en forma libre, la concentración de solutos total células epiteliales y a través de las caras basal y laterales de (osmolalidad) del filtrado es en esencia la misma que la del estas células hacia el líquido intersticial. La sal y el agua que fue- plasma. Tal concentración de solutos total es igual a 300 milios- ron reabsorbidas desde el líquido tubular se hallan en condicio- moles por litro, o 300 miliosmolal (300 mOsm), como se des- nes de moverse de manera pasiva hacia los capilares peritubulares cribió en el capítulo 6. En consecuencia, se dice que el filtrado circundantes y de esa forma retornan a la sangre (fig. 17-13). es isoosmótico con el plasma (sección 6.2). La reabsorción por ósmosis no puede ocurrir a menos que las concentraciones de Significancia de la reabsorción soluto del plasma de los capilares peritubulares y del filtrado se alteren por medio de procesos de transporte activo. Lo ante- en el túbulo proximal rior se logra mediante el transporte activo de Na+ desde el fil- Alrededor de 65% de la sal y el agua del ultrafiltrado glomeru- trado a la sangre peritubular. lar original se reabsorbe a través del túbulo proximal y regresa  Fisiología de los riñones 585 Reabsorción Filtración El sistema multiplicador Cápsula contracorriente Transporte Transporte El H2O sigue glomerular (de Bowman) El agua no puede transportarse en forma activa a través de la de Cl– de Na+ a la sal por (pasivo) (activo) ósmosis pared del túbulo, y la ósmosis de agua no tiene lugar si el líquido tubular y el líquido intersticial circundante son isotónicos entre sí. Para que el agua se reabsorba por ósmosis, el líquido intersti- cial circundante debe ser hipertónico. La presión osmótica del líquido intersticial en la médula renal es, de hecho, más de cua- tro veces más alta que la del plasma en la nefrona yuxtamedu- lar. Lo anterior es una consecuencia parcial de la incurvación del túbulo; la geometría del asa de Henle permite la interacción entre las ramas descendente y ascendente. Debido a que la rama ascendente es la parte activa en esta interacción, sus propieda- des se describirán antes que las de la rama descendente. Líquido reducido a Rama ascendente del asa de Henle 1 /3 del volumen original, pero todavía isoosmótico La rama ascendente se divide en dos regiones: un segmento del- gado, más próximo al extremo del asa, y un segmento grueso, Figura 17-13 Reabsorción de sal y agua en el túbulo que conduce el filtrado hasta el túbulo contorneado distal en la contorneado proximal. El sodio se transporta fuera del filtrado en corteza renal. La sal (NaCl) es sacada en forma activa desde el forma activa (véase fig. 17-24) y el cloro lo sigue en forma pasiva por atracción eléctrica. El agua sigue a la sal fuera del filtrado tubular hacia segmento grueso de la rama ascendente hacia el líquido intersti- los capilares peritubulares por ósmosis. cial circundante (fig. 17-14). Lo anterior se consigue por un mecanismo diferente al utilizado para sacar el NaCl desde el túbulo contorneado proximal. En las células de la porción gruesa de la rama ascendente, el movimiento de Na+ reduce su gra- al sistema vascular. El volumen de líquido tubular remanente diente electroquímico desde el filtrado hacia las células y genera se reduce en forma correspondiente, pero este líquido todavía el poder necesario para que se produzca el transporte activo es isoosmótico con la sangre, la cual tiene una concentración secundario intracelular de K+ y Cl–; esto sucede en una propor- de 300 mOsm. Lo anterior se explica porque la membrana plas- ción de 1 Na+ por 1 K+ por 2 Cl–. Después, el Na+ se transporta en mática del túbulo contorneado proximal es libremente per- forma activa a través de la membrana basolateral hacia el líquido meable al agua, de manera que agua y sal son removidas en intersticial gracias a la acción de la bomba de Na+/K+. El Cl– cantidades proporcionales. sigue al Na+ de manera pasiva por atracción eléctrica y el K+ se Una cantidad de sal y agua adicional de menor cuantía difunde en forma pasiva de regreso hacia el filtrado (fig. 17-15). (cercana al 20%) es devuelta al sistema vascular por reabsor- Aunque el mecanismo de transporte del NaCl es diferente ción a través de la rama descendente del asa de Henle. Esta en la rama ascendente comparado con el del túbulo contor- reabsorción, similar a la del túbulo contorneado proximal, se neado proximal, el efecto neto es el mismo: la sal (NaCl) es produce en forma constante y no guarda relación con el estado sacada hacia el líquido intersticial circundante. A diferencia de de hidratación del individuo. A diferencia de la reabsorción en las paredes epiteliales del túbulo contorneado proximal, sin las regiones finales de la nefrona (túbulo distal y tubo colec- embargo, las paredes de la rama ascendente del asa de Henle tor), ésta no se sujeta a regulación hormonal. Por tanto, alre- son impermeables al agua. En consecuencia, el filtrado de la dedor de 85% de la sal y el agua filtrados se reabsorbe de rama ascendente se diluye cada vez más conforme asciende manera constante en las regiones iniciales de la nefrona hacia la corteza; en contraste, en la médula, el líquido inters- (túbulo contorneado proximal y asa de Henle). Esta reabsor- ticial circundante a las asas de Henle, se vuelve cada vez más ción es muy costosa en términos de gasto de energía y repre- concentrado. Por medio de estos procesos, el líquido tubular senta tanto como 6% de las calorías consumidas por el cuerpo que ingresa al túbulo distal en la corteza es hipotónico (con en reposo. una concentración cercana a 100 mOsm), mientras el líquido Dado que 85% del ultrafiltrado glomerular original se intersticial de la médula es hipertónico. reabsorbe en las regiones iniciales de la nefrona, sólo resta 15% del filtrado inicial para ingresar por el túbulo contor- neado distal y el tubo colector. Éste constituye todavía un gran Rama descendente del asa de Henle volumen de líquido —15% × GFR (180 L por día) = 27 L por Las regiones más profundas de la médula, alrededor de los día— que debe reabsorberse en grados diversos y de acuerdo extremos de las asas de las nefronas yuxtamedulares, alcanzan con el estado de hidratación del cuerpo. Tal “ajuste fino” del una concentración de 1 200 a 1 400 mOsm. Para que sea posi- porcentaje de reabsorción y del volumen de orina se consigue ble lograr una concentración tan alta, la sal bombeada hacia por intermedio de la acción hormonal sobre las regiones fina- fuera de la rama ascendente debe acumularse en el líquido les de la nefrona. intersticial medular. Lo anterior sucede gracias a las propieda- 586 Capítulo 17 300 mOsm Asa de Henle 100 0 20 Corteza 400 Médula 1 600 Na+Cl– Na+Cl– 600 2 Na+Cl– Na+Cl– H2O 800 Na+Cl– Na+Cl– 800 H2O Na+Cl– Na+Cl– H2O 1 000 1 000 Capilar 3 1 0 20 20 0 1 1 400 Rama descendente Rama ascendente Pasivamente Transporte activo de Na+, permeable al agua el Cl – lo sigue de manera pasiva; impermeable al agua Figura 17-14 Sistema multiplicador contracorriente. (1) La salida de cloruro de sodio desde la rama ascendente concentra más al líquido intersticial circundante. La multiplicación de esta concentración se debe al hecho de que (2) la rama descendente presenta permeabilidad pasiva al agua, lo que determina un incremento de su concentración conforme el líquido intersticial circundante sea más concentrado. (3) La región más profunda de la médula eleva su concentración a 1 400 mOsm. (Todos los números indican miliosmoles.) Rama ascendente del asa des de la rama descendente y a que los vasos sanguíneos que rodean las asas no devuelven toda la sal sacada a la circulación general. Los capilares de la médula están ordenados de una Filtrado Espacio manera singular para conservar NaCl en el líquido intersticial, (luz intersticial tubular) como se explicará en forma breve. Membrana + 2 La rama descendente no transporta en forma activa la sal y apical Na Na+ asimismo es impermeable a la difusión pasiva de ésta; sin – – 2 Cl 2 Cl ATP embargo, es permeable al agua. Como el líquido intersticial cir- ADP + + cundante es hipertónico con respecto al filtrado en la rama des- 1 K K cendente, el agua es extraída hacia fuera de la rama descendente Na+ Na+ K+ por ósmosis e ingresa a la sangre de los capilares. Entonces, la – K+ concentración del líquido tubular se incrementa y su volumen + + Cl K K disminuye conforme desciende hacia el extremo de las asas. 3 – Cl – Cl Como consecuencia de este proceso pasivo de transporte Cl – en la rama descendente, el líquido que “da la vuelta” en el + K extremo del asa tiene la misma osmolalidad que el líquido Membrana basolateral intersticial circundante (1 200 a 1 400 mOsm). Por tanto, hay una concentración de sal más alta al comienzo de la rama Figura 17-15 Transporte de iones en la rama ascendente que la que habría si la rama descendente simple- ascendente. (1) En el segmento grueso de la rama ascendente del mente dejara salir líquido isotónico. El transporte de sal por la asa, el Na+ y el K+ junto con dos Cl— entran en las células del túbulo. (2) Entonces, el Na+ se transporta en forma activa hacia el espacio rama ascendente aumenta en correspondencia, de manera que intersticial mientras el Cl— lo sigue en forma pasiva. (3) El K+ se difunde la “salinidad” (concentración de NaCl) del líquido intersticial hacia el filtrado y en parte también ingresa al espacio intersticial. se multiplica (fig. 17-14).  Fisiología de los riñones 587 Multiplicación contracorriente Vasos rectos El flujo contracorriente (flujo en dirección opuesta) en las Para que el sistema multiplicador contracorriente sea efectivo, la ramas ascendente y descendente y la cercana proximidad de mayor parte de la sal que es sacada de la rama ascendente debe las dos ramas permite la interacción entre las mismas. Como la permanecer en el líquido intersticial de la médula, al tiempo que concentración del líquido tubular en la rama descendente el agua que abandona la rama descendente debe ser removida refleja la concentración del líquido intersticial circundante, y por la sangre. Lo anterior lo logran los vasos rectos —vasos lar- debido a que la concentración de este líquido se incrementa a gos de paredes delgadas que se extienden en forma paralela a causa de la salida activa de sal desde la rama ascendente, se las asas de Henle de la nefrona yuxtamedular (fig. 17-18)—. Los crea un mecanismo de retroacción positiva. Cuanta más sal vasos rectos descendentes tienen características de capilares y saque la rama ascendente, más concentrado resultará el líquido arteriolas porque su endotelio continuo está rodeado por rema- que le llegue desde la rama descendente. Este mecanismo de nentes de músculo liso. Estos vasos disponen de transportado- retroacción positiva multiplica la concentración del líquido res de urea (para la difusión facilitada) y de proteínas acuaporinas, intersticial y del líquido de la rama descendente, y en conse- las que funcionan como canales de agua a través de la mem- cuencia se llama sistema multiplicador contracorriente. brana (sección 6.2). Los vasos rectos ascendentes son capilares Imagine que el líquido avanza a través del asa de Henle en con un endotelio fenestrado (sección 13.6). Las amplias brechas pasos sucesivos, uno a continuación del otro. En realidad el flujo existentes entre las células endoteliales de tales capilares permi- es continuo, pero esos pasos hipotéticos ofrecen la oportunidad de ten velocidades de difusión rápidas. imaginarse el mecanismo de multiplicación contracorriente. Para Los vasos rectos mantienen la hipertonicidad de la médula iniciarlo, hay que suponer que el líquido que abandona la rama renal por medio de un mecanismo conocido como intercambio descendente y alcanza la rama ascendente es isoosmótico al prin- contracorriente. La sal y otros solutos disueltos (en primer cipio (300 mOsm). A través del transporte activo, la rama ascen- lugar la urea, que se describe en la siguiente sección) presentes dente gruesa bombea hacia fuera parte del NaCl. Este NaCl queda en altas concentraciones en el líquido intersticial se difunden atrapado en el líquido intersticial por vasos sanguíneos llamados hacia los vasos rectos descendentes. Sin embargo, después estos vasos rectos. Luego tiene lugar la siguiente sucesión de pasos: mismos solutos se difunden en forma pasiva fuera de los vasos rectos ascendentes y se integran al líquido intersticial para com- 1. Ahora el líquido intersticial es algo hipertónico debido al pletar el intercambio contracorriente. Lo anterior se debe a que, bombeo hacia fuera de NaCl de la rama ascendente. en cada nivel de la médula, la concentración de solutos es más 2. A raíz del líquido intersticial levemente hipertónico, un poco alta en los vasos ascendentes que en el líquido intersticial y en de agua abandona la rama descendente por ósmosis (e éste que en los vasos descendentes. Por consiguiente, los solu- ingresa en la sangre) a medida que el filtrado se profundiza tos recirculan y permanecen en la médula. en la médula. Lo anterior determina que el filtrado sea algo Las paredes de los vasos rectos son permeables al agua hipertónico cuando alcanza la rama ascendente. (debido a los canales de acuaporina), NaCl y urea, pero no a 3. La concentración de NaCl más alta del filtrado que ingresa las proteínas plasmáticas; por tanto, la presión coloidosmótica en la rama ascendente permite que ésta bombee hacia fuera (presión oncótica) de los vasos rectos es más alta que la del más NaCl que antes, debido a que ahora hay más NaCl líquido tisular circundante. Esto tiene por consecuencia un disponible para los transportadores. En consecuencia, el movimiento de agua desde el líquido intersticial hacia los líquido intersticial se vuelve más concentrado. vasos rectos ascendentes, de manera que se la remueve desde 4. Como el líquido intersticial está más concentrado que en la médula renal. Esta extracción de agua es necesaria para el paso 2, se extrae más agua de la rama descendente conservar la hipertonicidad del líquido intersticial. por ósmosis, lo que a su vez hace al filtrado todavía más La presión oncótica de las proteínas plasmáticas en los vasos hipertónico cuando alcanza la rama ascendente. rectos descendentes también se supondría capaz de extraer agua 5. El paso 3 se repite, pero en un grado mayor en virtud de hacia tales vasos. Sin embargo, evidencia reciente indica que en la concentración de NaCl más alta presente en la rama realidad el agua deja los vasos rectos descendentes, tal vez a raíz ascendente. de la concentración de NaCl más alta del líquido intersticial. La 6. Esta progresión continúa hasta que se alcanza la cantidad de agua removida de los vasos rectos descendentes es concentración máxima en la parte más interna de la menor que la cantidad de agua que ingresa a los vasos rectos médula. El máximo lo determina la capacidad de las ascendentes, de manera que la acción neta de los vasos rectos es bombas de transporte activo que trabajan a todo lo largo extraer agua del líquido intersticial de la médula renal (fig. 17-16). del segmento grueso de la rama ascendente. ¿Qué logra consumar el sistema multiplicador contraco- rriente? Lo más importante, incrementa la concentración de Efectos de la urea líquido intersticial renal desde 300 mOsm en la corteza a 1 200 La multiplicación contracorriente de la concentración de NaCl a 1 400 mOsm en la parte más interna de la médula. Esta gran es el mecanismo que más contribuye a la hipertonicidad del hipertonicidad de la médula renal es crítica porque sirve como líquido intersticial en la médula. Sin embargo, la urea, un pro- la fuerza directriz para la reabsorción de agua a través del tubo ducto de desecho del metabolismo de los aminoácidos (véase colector, el cual recorre la médula renal para vaciar su conte- fig. 5-16), también contribuye en forma significativa a la osmo- nido de orina en la pelvis renal. lalidad total del líquido intersticial. 588 Capítulo 17 Túbulo distal Flujo sanguíneo Corteza H2O Corteza Capilar renal Líquido tisular 300 Médula superficial H2O 350 475 Médula renal Tubo externa colector 425 625 H2O Médula H2O 575 775 profunda 2 H2O H2O 1 725 925 3 Médula renal NaCl H2O 875 1 075 interna