Tema 3. Reabsorción - Resumen Renal PDF

TEMA V.3. Reabsorción renal OBJETIVOS - Saber de qué se compone el filtrado glomerular - Saber el lugar de la nefrona y los mecanismos implicados en la reabsorción de diversas sustancias - Conocer cómo se produce la hiperosmolarización de la médula renal - Conocer los mecanismos que regulan la re...

TEMA V.3. Reabsorción renal OBJETIVOS - Saber de qué se compone el filtrado glomerular - Saber el lugar de la nefrona y los mecanismos implicados en la reabsorción de diversas sustancias - Conocer cómo se produce la hiperosmolarización de la médula renal - Conocer los mecanismos que regulan la reabsorción de sustancias en el túbulo distal y el conducto colector 1. ELEMENTOS DEL ULTRAFILTRADO - Durante el proceso de filtración, se produce el filtrado de una gran cantidad de sustancias de la sangre hacia el túbulo de la nefrona - Sin embargo, muchas de estas sustancias son necesarias para mantener la homeostasis y el buen funcionamiento del cuerpo, y el organismo no puede permitirse el lujo de perderlas en el proceso de excreción - Si analizamos la orina, la cantidad que se excreta de estas sustancias que se han filtrado es mínima - Esto se debe principalmente a que existen mecanismos de reabsorción que promueven el paso de estas sustancias desde el túbulo de la nefrona hasta la sangre % carga filtrada Sustancia Medida Filtración* Excreción Reabsorbidos reabsorbida Agua L/día 180 1,5 178,5 99.2 Na+ mEq/día 25.200 150 25.050 99.4 K+ mEq/día 720 100 620 86.1 Ca2+ mEq/día 540 10 530 98.2 HCO3- mEq/día 4.320 2 4.318 99.9+ Cl- mEq/día 18.000 150 17.850 99.2 Glucosa Nmol/día 800 0 800 100.0 Urea g/día 56 28 28 50.0 2. REABSORCIÓN EN DIVERSAS ÁREAS DE LA NEFRONA La reabsorción de las sustancias filtradas se produce a lo largo de la nefrona, pero no todas las regiones de la nefrona absorben las mismas sustancias ni tienen los mismos mecanismos de reabsorción  Por tanto, las sustancias que se reabsorben, y los mecanismos implicados en la reabsorción van a depender de la región de la nefrona en la que nos encontremos 3. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL  Proteínas A pesar de que las proteínas, debido a su gran tamaño y a su polaridad negativa, no suelen filtrarse en el glomérulo, existen proteínas de pequeño tamaño y péptidos que sí pueden pasar al túbulo de la nefrona Sin embargo, en la orina, NO DEBEN existir proteínas. Cuando existen proteínas en la orina (proteinuria) es que existe un daño en la membrana de filtración. Por tanto, todas aquellas proteínas de pequeño tamaño y péptidos que se filtran son reabsorbidos En las células peritubulares del túbulo proximal existen receptores específicos para aquellas proteínas que suelen filtrarse Cuando se une la proteína su receptor, se producen una internalización de la proteína al interior celular por un fenómeno de endocitosis, quedando la proteína en el interior de una vesícula Dentro de la vesícula se produce una proteolisis  rotura de la proteína en sus unidades fundamentales (aminoácidos) Estos aminoácidos (procedentes de la degradación de la proteína) salen a la sangre El proceso de reabsorción de proteínas se da ÚNICAMENTE en el túbulo proximal 3. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL  Glucosa La reabsorción de glucosa también ocurre ÚNICAMENTE en el túbulo proximal, mediante un proceso de transporte activo secundario por cotransporte La glucosa es capaz de entrar a la célula peritubular a través de un cotransportador SGLT (sodium-glucose linked transporter) Dado que los niveles intracelulares de glucosa son mayores que los intratubulares, la glucosa necesita la fuerza de entrada del sodio al interior celular para poder entrar a la célula La fuerza de entrada que tiene el sodio para entrar al interior celular desde el túbulo se debe a la poca concentración de sodio que hay en el interior de la célula peritubular Esta baja concentración de sodio intracelular se consigue gracias a la bomba sodio-potasio-ATPasa que se encuentra en la membrana basolateral de la célula, que expulsa sodio activamente (con gasto energético) de manera continua a la sangre La glucosa que ha entrado al interior de la célula peritubular sale a la sangre gracias a la presencia de transportadores de glucosa (GLUT) en la membrana basolateral  difusión facilitada por transportador 3. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL  Glucosa Este mecanismo de reabsorción de glucosa es ALTAMENTE eficiente, ya que la totalidad de la glucosa que se filtra es reabsorbida Esto es así porque la glucosa es una molécula imprescindible para la obtención de energía por parte de las células del cuerpo, y la pérdida de glucosa podría poner en serios problemas al organismo Sin embargo, este mecanismo es saturable, es decir, con unos niveles demasiados elevados de glucosa en el ultrafiltrado, parte de la glucosa en el túbulo no puede reabsorberse, y entonces aparece glucosa en la orina, fenómeno denominado glucosuria LA DIABETES  Durante una diabetes mal controlada hay pérdida de glucosa en orina, dado los altos niveles de glucosa en sangre. La orina que se produce es entonces dulce  probar la orina de los pacientes diabéticos era un tipo diagnóstico de diabetes durante la Edad Media 3. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL  Sodio No sólo la glucosa se reabsorbe mediante un cotransporte de sodio, sino que existen otras sustancias como diversos aminoácidos o el lactato que se reabsorben gracias a la reabsorción de sodio Estos mecanismos que van aparejados a la acción de la bomba sodio-potasio-ATPasa son muy potentes y no sólo reabsorben estas moléculas, sino que también una gran cantidad de sodio La reabsorción de sodio en el túbulo proximal es transcelular siendo el soluto cotransportado 3. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL  Ion cloruro Al reabsorberse una gran cantidad de sodio a la sangre mediante el Interior del Sangre cotransporte activo secundario con otras sustancias, se crea un túbulo - + gradiente eléctrico entre el interior del túbulo y la sangre. Na+ El lado de la sangre tendrá un valor positivo al ganar iones sodio (+) - + El lado del interior del túbulo tendrá un valor negativo al perder sodio (-) Na+ - + El cloruro, que es un anión, se verá atraído al lado positivo, y pasará a la Cl- sangre a través de las uniones estrechas entre las células peritubulares - + Na+  transporte paracelular - + Na+ - + Na+ - + - + Na+ - + - + 3. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL  Agua Al finalizar el ultrafiltrado, los niveles osmóticos entre el ultrafiltrado y la sangre del capilar Interior del túbulo Sangre peritubular son idénticos  isoosmóticos Cl- Glucosa Na+ Entonces, en el túbulo proximal se reabsorbe Na+ Glucosa glucosa y sodio mediante un transporte activo Na+ secundario Cl- Y, posteriormente se transporta ion cloruro por Cl- gradiente electroquímico Glucosa Na+ Glucosa La reabsorción de moléculas y de iones (sodio y Na+ cloruro mayoritariamente ya que son los más Cl- abundantes) hace que la sangre sea Cl- hiperosmótica con respecto al interior del Na+ túbulo Glucosa Cl- Na+ El agua se reabsorberá, y entrará a la sangre Na+ Na+ Glucosa mediante ósmosis a través de las uniones estrechas entre las células peritubulares  transporte paracelular AGUA Na+ 4. REABSORCIÓN EN EL ASA DE HENLE  El mecanismo contracorriente Tanto durante la filtración, como durante la reabsorción de agua dentro del túbulo proximal, se consigue una orina isoosmótica con respecto a la sangre de los capilares peritubulares. El paso del líquido tubular por el asa de Henle hace que la orina se vuelva hipoosmótica con respecto a la sangre La orina, por su parte puede ser hiper- o hipoosmótica con respecto a la sangre según las necesidades hídricas del cuerpo Sangre/ultrafiltrado/túbulo proximal Al final del asa de Henle Orina 275-295 mOsm/L 50-100 mOsm/L 50-1.200 mOsm/L La orina se vuelve hipoosmótica en el asa de Henle gracias al mecanismo contracorriente. Para que pueda darse el mecanismo contracorriente, el asa de Henle necesita tener unas características muy particulares: 1. Unos vasos rectos que acompañen al asa de Henle, pero en los que los flujos de sangre y orina vayan en sentido opuesto 2. Que la rama descendente del asa de Henle sea permeable al agua  esto se consigue gracias a la presencia de acuaporinas (transportadores de agua) en la membrana apical de las células peritubulares en esta región, lo que permite un transporte transcelular del agua 3. Que la rama ascendente del asa de Henle sea impermeable al agua, y transporte activamente sustratos (mayoritariamente NaCl) desde el interior del túbulo a la sangre mediante un transporte activo primario 4. REABSORCIÓN EN EL ASA DE HENLE  El mecanismo contracorriente 4. REABSORCIÓN EN EL ASA DE HENLE  El mecanismo contracorriente El mecanismo contracorriente produce: - Una hiperosmolarización de la médula con respecto a la corteza renal (a nivel capilar, tubular e intersticial) que permite la reabsorción pasiva de agua en la rama descendente del asa de Henle - Una reabsorción activa de iones, mayoritariamente NaCl, pero también HCO3- y Ca2+, en la rama ascendente del asa de Henle - La llegada de una orina hipoosmótica al túbulo distal y túbulo colector 5. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR  Iones Al final del túbulo distal y en el conducto colector existen un conjunto de células que se especializan en reabsorber una serie de iones: 1 1. Células principales: se encargan de reabsorber sodio y ion cloruro, secretando secundariamente potasio a) La bomba sodio-potasio-ATPasa de la membrana basolateral de estas células disminuye la concentración intracelular de sodio b) El sodio, entra a favor de gradiente de concentración por difusión facilitada gracias a los canales ENaC c) La reabsorción de sodio crea un gradiente eléctrico entre el túbulo (-) y la sangre (+) lo que promueve que el ion cloruro (anión) sea reabsorbido paracelularmente d) Debido a la acción de la bomba sodio-potasio-ATPasa se produce un incremente de los niveles intracelulares de potasio. Debido a este incremento y a la presencia de canales y transportadores de potasio en la membrana apical de la célula, se produce la secreción de potasio al túbulo por difusión facilitada 5. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR  Iones Al final del túbulo distal y en el conducto colector existen un conjunto de células que se especializan en reabsorber una serie de iones: 1 1. Células principales: se encargan de reabsorber sodio y ion cloruro, secretando secundariamente potasio 2. Células intercaladas alfa: se encargan de reabsorber bicarbonato y secretar protones generando una reabsorción secundaria de potasio a) En el interior de estas células se encuentra la enzima anhidrasa carbónica que cataboliza la transformación de CO2 y agua en H+ y HCO3- b) En la membrana apical de las células hay una bomba protón-potasio- 2 ATPasa (HKA) que va a secretar protones reabsorbiendo potasio. c) Existe además una bomba V-ATPasa (una bomba de protones) en la pared apical de estas células, lo que promueve que se excreten protones con gasto energético a la luz del túbulo por transporte activo primario d) El bicarbonato sobrante en el interior celular es transportado a la sangre gracias a una proteína intercambiadora ion cloruro bicarbonato (AE1) + − 𝐻𝐻 + 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻3 ⇌ 𝐻𝐻2𝐶𝐶𝐶𝐶3 ⇌ 𝐶𝐶𝐶𝐶2 + 𝐻𝐻2𝑂𝑂 Ion Ácido Dióxido de Protón bicarbonato carbónico carbono Agua 5. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR  Iones Al final del túbulo distal y en el conducto colector existen un conjunto de células que se especializan en reabsorber una serie de iones: 1 1. Células principales: se encargan de reabsorber sodio y ion cloruro, secretando secundariamente potasio 2. Células intercaladas alfa: se encargan de reabsorber bicarbonato y secretar protones generando una reabsorción secundaria de potasio 3. Células intercaladas beta: se encargan de reabsorber protones y secretar bicarbonato generando una reabsorción secundaria de ion cloruro a) En el interior de estas células se encuentra la enzima anhidrasa 2 carbónica que cataboliza la transformación de CO2 y agua en H+ y HCO3- b) El bicarbonato generado sale de la célula gracias a la acción de una proteína intercambiadora de aniones (pendrina). c) A cambio del bicarbonato entra un anión en la célula, y dado que el ion cloruro es el anión más frecuente en el túbulo, lo que se introduce con más frecuencia es este anión. d) En la membrana basolateral existen bombas V-ATPasa que bombean protones a las sangre con gasto energético mediante transporte activo 3 primario + − 𝐻𝐻 + 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻3 ⇌ 𝐻𝐻2𝐶𝐶𝐶𝐶3 ⇌ 𝐶𝐶𝐶𝐶2 + 𝐻𝐻2𝑂𝑂 Ion Ácido Dióxido de Protón bicarbonato carbónico carbono Agua 5. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR  Aldosterona La aldosterona es una hormona que regula la reabsorción de NaCl por parte de las células principales del túbulo distal y el conducto colector dependiendo de las necesidad corporales La aldosterona es una hormona regulada por el sistema renina-angiontesina-aldosterona. Cuando hay un descenso de la presión arterial: a) El riñón secreta renina, que es una enzima que transforma el angiotensinógeno producido por el hígado en angiotensina I b) La angiotensina I se transforma en angiotensina II por acción de la enzima convertidora de angiotensina producida por el pulmón, el riñón y el sistema nervioso central c) La angiotensina II promueve la producción de aldosterona en la glándula suprarrenal La aldosterona promueve la reabsorción de sodio en las células principales mediante: - El incremento de actividad de la bomba sodio-potasio-ATPasa, lo que hace que la concentración de sodio intracelular sea aún menor y entre más sodio a la célula por gradiente de concentración - Incrementando no sólo el número de canales ENaC, sino también su actividad, lo que promueve que entre más sodio en la célula El incremento de NaCl en el organismo promueve una mayor reabsorción de agua en el riñón, lo cual hace que aumente el volumen de sangre, y en consecuencia aumenta la presión arterial 5. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR  Agua La reabsorción de agua en el túbulo distal, y, sobre todo, el conductor colector, se da tanto transcelularmente, es decir, tiene que atravesar las células, como paracelularmente, es decir, a través de las uniones estrechas. A nivel transcelular, las células del túbulo distal y el conducto colector presentan acuaporinas (canales de agua) en su membrana apical que permiten la entrada de agua por difusión facilitada Por otro lado, a nivel paracelular, es importante que haya una diferencia de concentraciones osmóticas para que se produzca la ósmosis La reabsorción de agua entonces será más o menos potente atendiendo a dos factores: 1. La densidad de acuaporinas presentes en la membrana apical  a mayor densidad de acuaporinas, mayor cantidad de agua será reabsorbida transcelularmente 2. La diferencia de osmolaridad entre el interior tubular y el líquido intersticial  el líquido intersticial tiene que ser hiperosmótico con respecto al líquido tubular para que haya reabsorción paracelular. 5. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR  Hormona antidiurética (ADH) o vasopresina 1. La densidad de acuaporinas presentes en la membrana apical  a mayor densidad de acuaporinas, mayor cantidad de agua será reabsorbida La hormona antidiurética (ADH) o vasopresina es una hormona producida en el hipotálamo (cerebro) Se produce en respuesta a un incremento de la osmolaridad de la sangre La ADH se une a receptores V2 de las células peritubulares del conducto colector causando una cascada de señalización intracelular que tiene como misión la exocitosis de vesículas cargadas con acuaporinas Esta exocitosis hace que las acuaporinas presentes en las vesículas se integren en la membrana apical de las células peritubulares aumentando el número de estos transportadores Esto hace que aumente la reabsorción de agua en el riñón y que disminuya la osmolaridad de la sangre 5. REABSORCIÓN EN EL TÚBULO DISTAL Y CONDUCTO COLECTOR  El ciclo de la urea 2. La diferencia de osmolaridad entre el interior tubular y el líquido intersticial  el líquido intersticial tiene que ser hiperosmótico con respecto al líquido tubular para que haya reabsorción. a) Mecanismo contracorriente b) Ciclo de la urea La urea es un metabolito nitrogenado procedente del metabolismo de las proteínas que tiene que ser eliminado del organismo  orina En ausencia de ADH, la rama ascendente del asa de Henle, el túbulo distal y el conducto colector son impermeables a la urea, y por tanto, toda la urea que se filtra es eliminada por la orina. En presencia de ADH, la urea se reabsorbe en el conducto colector y se aloja en la médula del riñón, incrementando la osmolaridad de la médula y favoreciendo la reabsorción de agua Cuando existe un exceso de urea en la médula, ésta es reabsorbida en el asa de Henle y recircula por el túbulo hasta el conducto colector. Una vez que se ha reabsorbido el agua necesaria, deja de producirse ADH, y la urea vuelve a ser excretada con la orina.