5. Función renal - Bioquímica Clínica y Patología Molecular PDF

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BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR 5. Función renal: Anatomía y unidad funcional (nefrona): El aparato urinario normal está compuesto por dos riñones, dos uréteres, una vejiga y una uretra. El riñón es un órgano par que se encuentra localizado justo encima de las nalgas. Se encarga de la excre...

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BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR

5. Función renal: Anatomía y unidad funcional (nefrona): El aparato urinario normal está compuesto por dos riñones, dos uréteres, una vejiga y una uretra. El riñón es un órgano par que se encuentra localizado justo encima de las nalgas. Se encarga de la excreción urinaria mediante la cual: 1. Se mantiene el equilibrio hidroeléctrico y ácido-base. 2. Elimina productos metabólicos y sustancias extrañas. Además, tiene otras funciones endocrinas (eritropoyetina [EPO], vitamina D y renina) y metabólicas (gluconeogénesis), pues sobre los riñones se sitúan las glándulas suprarrenales. Descripción macroscópica: Cada riñón tiene unos 11cm de largo, 6 cm de ancho y 4 cm de grosor. Macroscópicamente, al cortar el riñón transversalmente, se distinguen dos partes de color y forma diferenciada: la corteza (externa) y la médula (interna). La médula está formada por unas doce cuñas irregulares llamadas pirámides (se trata de pirámides invertidas en 3D). Los vértices de las pirámides se unen a la pelvis renal. Irrigación: La sangre que llega al riñón tiene que tener una presión más o menos constante entre 80-180 mmHg sistólico (una tensión muy alta o baja altera la función renal). El flujo sanguíneo que recibe es de 1200 ml/min, donde más del 90% va a la corteza (glomérulos) pues la médula está poco vascularizada (hiperosmolaridad). Dada la función de los riñones de eliminar productos de desecho a través de la orina (filtrar la sangre y convertirla en orina), no es sorprendente que estos órganos sean los que reciben mayor cantidad de sangre por gramo de peso (reciben el 25% del gasto cardíaco, mucha más sangre de la que necesita para irrigar el órgano y que le lleguen los nutrientes). La sangre entra al riñón por la arteria renal, una rama de la arteria aorta descendente. En el hilio, se divide en varias ramas que se distribuyen por los lóbulos del riñón y se van ramificando formando numerosas arteriolas aferentes que forman el ovillo glomerular. Son precisamente las paredes de estos capilares las que actúan como ultrafiltros (pues son muy permeables al estar formados únicamente de una capa de células), permitiendo el paso de partículas de tamaño pequeño (aquí se da el filtrado glomerular). La sangre que sale a través de la arteriola eferente (la sangre que no ha atravesado las paredes del glomérulo) circula por los 1

BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR vasos capilares del riñón (los verdaderos capilares que aportan al riñón el oxígeno y nutrientes necesarios para su función). Estos capilares se van agrupando para formar la vena renal que, a su vez, vierte en la vena cava inferior. Unidad funcional: Cada riñón consiste en aproximadamente 1 millón de pequeñas estructuras denominadas nefronas (unidad funcional del riñón) situadas en la corteza y parte en la médula renal. Tienen una función de excreción o de formación de orina. Dentro de una nefrona, se distinguen las siguientes partes: 1. Vasos sanguíneos. 2. Corpúsculo renal (corpúsculo de Malpighi): está formado por el glomérulo y la cápsula de Bowman que envuelve a dicho glomérulo. Los glomérulos localizados en la corteza renal son filtros biológicos que conectan el plasma con los túbulos excretores. La sangre no filtrada continúa por las arterias eferentes y lo que se ha filtrado va a ser recogido por la cápsula de Bowman, y a continuación, circulará a través del túbulo renal. La cápsula de Bowman contiene: a. Epitelio plano (capa parietal). b. Podocitos (capa visceral). c. Membrana glomerular basal. 3. Túbulo renal: Es un tubo contorneado formado por una sola capa de células epiteliales que rodean una luz. Se inicia en el propio corpúsculo. Por su función y morfología, se distinguen varios segmentos (en orden): a. Túbulo contorneado proximal (TCP; en la corteza renal). b. Asa de Henle (en la médula renal). c. Túbulo contorneado distal (TCD; en la corteza renal). Los túbulos distales de distintas nefronas se fusionan para formar conductos o tubos colectores que atraviesan la corteza y médula renales para vaciarse en la pelvis del riñón, desde donde la orina pasa al uréter y de ahí a la vejiga. En el túbulo y los conductos colectores tiene lugar la reabsorción selectiva de algunos compuestos y agua en dirección a la sangre, en tanto que otras se secretan en el filtrado conforme viajan hacia el túbulo. La orina es la solución residual o no resorbida que llega a la pelvis renal.

Fisiología – Formación de la orina: El proceso de formación de la orina consta de los procesos de ultrafiltración, reabsorción y secreción. Función del riñón: Función excretora: Es la función principal del riñón y consiste en la eliminación de productos de desecho, tanto endógenos (proceden del metabolismo: urea, ácido úrico, amonio, creatinina, etc.) como exógenos (sustancias consumidas, como tóxinas o fármacos). Esta función se lleva a cabo mediante la formación de orina. Si el riñón falla, esos productos se acumulan en la sangre. Equilibrio hidroelectrostático y equilibrio ácido-base: 2

BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR Nuestro organismo mantiene dos equilibrios, el hidroelectrolítico (equilibrio entre iones cloro, potasio, sodio y agua) y el del pH interno (la sangre tiene un pH de 7.4; regulación de protones y HCO3-). El riñón, a base de formar orina, va a mantener ambos equilibrios. Si cambia uno de los equilibrios, se desencadenarán distintas alteraciones: si el riñón elimina más hidrogeniones que los que debiera, el pH del organismo resultará más básico de lo normal; y si guarda más hidrogeniones de lo normal, el pH será más ácido. Con el agua pasa lo mismo, si tienes mucha agua, eliminas más; si tienes poca agua, absorbes la mayor cantidad posible. Metabolismo calcio-fósforo: Regula los niveles de calcio y fósforo por intercambio entre la sangre y orina. Esto es necesario, ya que el hueso es un tejido activo que está continuamente intercambiando compuestos como el calcio. Función endocrina y metabólica: Participa en la función endocrina junto con las hormonas suprarrenales, para mantener la presión arterial. Para la función del filtrado se precisa de cierta tensión arterial, por tanto, si esta presión baja, el riñón excreta renina y aumenta la tensión. En última instancia, la renina estimula la aldosterona, una hormona suprarrenal que provoca una mayor reabsorción de sodio y agua. Por otro lado, secreta eritropoyetina, la cual estimula la formación de eritrocitos en la médula ósea. Por último, el riñón también participa en la activación de la vitamina D, hidroxilándola: 1-OH-VitD. Formación de orina: Filtrado glomerular: ¿Gracias a qué fuerzas es posible el filtrado glomerular? Existen una serie de fuerzas que favorecen y otras que se oponen a la filtración de la sangre. Las que favorecen la filtración o el movimiento de agua y de los solutos a través de la pared del capilar glomerular son la presión hidrostática de la sangre dentro del capilar (P gc)1 y la presión oncótica (coloidosmótica) del líquido dentro del espacio de Bowman. Mientras que la primera fuerza es de gran importancia, la segunda carece de ella, ya que, normalmente, las proteínas que se filtran son de bajo peso molecular. Las fuerzas que se oponen son la presión oncótica del plasma dentro del capilar glomerular (πb)2 y la presión hidrostática en el espacio de Bowman (Pt). La presión de filtración neta (Pf) representa la diferencia entre la presión hidrostática capilar (que favorece la filtración) y la presión oncótica capilar y la hidrostática de ultrafiltrado (que se oponen a la filtración), y se puede expresar como: 𝑃𝑓 = 𝑃𝑔𝑐 − (𝜋𝑏 + 𝑃𝑡 ) En condiciones normales, 20% de la orina que pasa por el glomérulo se filtra hacia la nefrona, lo que equivale a unos 150-180 litros/día de filtrado glomerular (120 ml/min). Esta cantidad variará dependiendo de si hay una 1

En los capilares glomerulares, la presión hidrostática es, aproximadamente, tres veces mayor que la presión en otros capilares, pues al contrario del resto de capilares que van de una arteriola a una vénula, estos van de una arteriola a otra (de la aferente a la eferente), lo que se traducen en una alta presión hidrostática. 2 La presión oncótica o coloidosmótica es una forma de presión osmótica debida a las proteínas plasmáticas que aparece entre el compartimento vascular e intersticial. Esta presión suele tender a meter agua en el sistema circulatorio. Esto puede verse en los capilares que están presentes en los riñones, o más específicamente, en los glomérulos renales. En esta región, los glomérulos son impermeables a las moléculas de proteína más grandes, por lo que éstas tienden a acumularse en los capilares, lo que favorece la entrada de agua a los capilares y dificulta la filtración.

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BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR correcta irrigación y una presión arterial adecuada, del tamaño corporal (mayor en hombres) y de la edad (desciende en mayores). Podemos vivir con un único riñón: un único riñón nos sirve para realizar la función de manera normal, pues tenemos nefronas de sobra. Sin embargo, con la edad, vamos perdiendo función renal (infartos renales van matando pequeñas zonas del riñón), o que puede significar que aquellas personas que tengan un único riñón, podrán acabar teniendo problemas. El filtrado es muy similar al plasma sanguíneo, salvo porque no contiene las proteínas plasmáticas; consiste ante todo en agua, electrolitos y otras moléculas de bajo peso (moléculas de PM < 69.000; glucosa, aminoácidos, urea, bilirrubina, metabolitos de fármacos, etc.). Esto se debe a que la membrana basal de los capilares glomerulares es relativamente impermeable a moléculas de mayor tamaño. La membrana basal glomerular tiene unos 250-400nm de grosor. Es el resultado de la fusión de láminas basales sintetizadas por podocitos y células endoteliales. Consta de colágeno IV, lamininas y compuesto polianiónicos (heparán sulfato, ácido siálico y glucosaminoglucanos). El tamaño de los poros y las cargas negativas de la membrana glomerular basal impiden el paso de células y de proteínas de mayor tamaño. Las proteínas pequeñas que se filtran se reabsorben en los túbulos. Un individuo sano presenta una concentración de proteína en sangre menor a 30mg/día, teniendo la albúmina una concentración de 10mg/día. Aparato yuxtaglomerular: Se trata de una estructura renal que regula el funcionamiento de cada nefrona. Consta de las siguientes células: 1. Yuxtaglomerulares o granulares. 2. Mácula densa. 3. Mesangiales. Este aparato se encarga de la regulación del sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona y de la regulación de la tasa de filtración glomerular (TFG). El riñón es capaz de mantener una TFG constante en un rango amiplio de presión arterial (80-180mmHg). El paso de renina a angiotensina II da lugar a: 1. Contracción del músculo liso (vasoconstricción)3. 2. Reabsorción de agua en la nefrona. 3. Mayor secreción de hormona anitidiurética (ADH = arginina vasopresina) en el hipotálamo  reabsorción de agua. 4. Mayor secreción de aldosterona por las glándulas suprarrenales  reabsorción de agua y sodio. Las células yuxtaglomerulares son miocitos especializados de la arteria aferente que secretan renina en respuesta a: 1. Disminución de la presión arterial. Constan de sensores de presión (barorreceptores). 2. Estimulación por el SN simpático: noradrenalina – receptores adrenérgicos β1. 3. Disminución de sodio en el túbulo contorneado distal (TCD – células de la mácula densa) normalmente debido a una disminución de la TFG. Las células de la mácula densa son células epiteliales diferenciadas del TCD. Detectan [NaCl] en el filtrado de TCD:

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La vasoconstricción reduciría el flujo de sangre en el glomérulo, pero esta contracción tiene mayor efecto en la arteriola eferente que en la arteriola aferente, de manera que se conseguiría mantener la TFG estable.

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BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR 1. Un aumento de sodio se debe sobre todo a un aumento de la TFG. Entonces: a. Adenosina  Vasoconstricción de la arteriola aferente. b. Adenosina  menos síntesis de renina en células yuxtaglomerulares. 2. Una disminución de sodio se debe sobre todo a una disminución de la TFG. Entonces: a. NO y prostaglandina  vasodilatación de la arteriola aferente. b. Activan células yuxtaglomerulares  secreción de renina. Las neuronas del SN simpático inervan el aparato yuxtaglomerular activando sus células y la consiguiente secreción de renina, y produciendo una vasoconstricción directa de la arteriola aferente. Reabsorción: Hemos dicho que al día se filtran 150-180 litros, no obstante, solo expulsamos 1-1,5 litros de orina. Esto indica que en el túbulo renal se da el fenómeno de reabsorción, tanto de forma pasiva como activa. La reabsorción de algunos compuestos, como la glucosa o los aminoácidos, es activa en contra de gradiente, por lo que supone un gasto de energía. En el caso del agua (se reabsorbe el 99% del agua filtrada), la urea y el cloruro, la reabsorción es pasiva por difusión simple, por lo que no requiere un gasto energético. Todo aquello que no se reabsorba formará parte de la orina. 1. TCP reabsorción isotónica: reabsorción de la mayoría de los componentes del filtrado usando una bomba ATPasa de sodio y potasio. El agua difunde al espacio intersticial para igualar concentraciones. 2. Asa de Henle descendente: permeable al agua, por lo que la reabsorción de la misma se debe al medio hipertónico fuera del túbulo. 3. Asa de Henle ascendente: reabsorción de iones con gasto energético por la bomba ATPasa Na/K. El agua no puede reabsorberse porque las membranas son impermeables, lo que crea un medio hipertónico. 4. TCD y conducto colector: reabsorción de iones con gasto de energía por la ATPasa Na/K y reabsorción de agua. La aldsoterona y vasopresina (ADH) tienen influencia en estas dos regiones: a. Hormona aldosterona: reabsorción de sodio y agua, y secreción de potasio y protones. b. Vasopresina: reabsorción del agua. Secreción tubular:

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BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR Además de la reabsorción, en el túbulo también se produce la secreción de sustancias directamente desde la sangre al líquido tubular, como el potasio, protones, amoníaco o el urato. Esta transferencia se lleva a cabo tanto por difusión como por transporte activo. Las diversas sustancias que normalmente se filtran en los glomérulos, se reabsorben en los túbulos y se excretan en la orina se enumeran en la siguiente tabla:

Estudio de la función renal: Vamos a ver qué pruebas son importantes para analizar la función renal. 1. Síntomas: malestar y disuria (molestias al orinar; cistitis). 2. Exploración física: a. Fiebre. b. Palpación/puñopercusión: la palpación directa posibilita la evaluación del tamaño y movilidad de los riñones. Con el paciente en posición supina (boca arriba), se coloca una mano bajo su espalda, de modo que los riñones estén en plano caudal a las costillas inferiores. La otra mano, con la palma hacia abajo, se sitúa por delante del riñón y con los dedos por arriba del ombligo. Se pide al paciente que inhale de manera profunda, y la mano del examinador se desplaza en sentido anterior y empuja hacia delante. Si el paciente salta del dolor, significará que tiene el riñón inflamado. 3. Pruebas de imagen: a. Radiología simple. b. Pielografía con contraste: es una radiografía con contraste (contraste opaco para los rayos X). Consiste en la administración endovenosa de un gran volumen de solución diluida de un medio de contraste para lograr la opacidad del parénquima renal y el llenado de las vías urinarias. Las placas se toman a intervalos de tiempo específicos después de iniciar el goteo. Si no observamos cómo va bajando el contraste, significará que tenemos obstruidos los uréteres, por ejemplo. c. TAC: nos permite ver si hay 1 ó 2 riñones, si el riñón tiene una forma alterada o si tiene una malformación común donde los dos riñones se han unido en uno con forma de u. También nos permite apreciar tumores. 6

BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR d. Ecografía: ultrasonido que nos permite ver la fotografía del riñón y que no tiene los efectos negativos de los rayos X. e. Gammagrafía. 4. Patología: se puede realizar una biopsia introduciendo una aguja y sacando algunas células. Estas células se mandan al laboratorio de anatomía patológica, donde se determinará si son células buenas o no. 5. Urianálisis: análisis de orina. 6. Bioquímica: análisis bioquímico de sangre y/u orina.

Estudio de la orina: La orina es un desecho orgánico producido en el aparato urinario a través del que se excretan desechos hidrosolubles del organismo. Junto con los pulmones, los riñones intervienen en el mantenimiento del equilibrio ácido-base. La orina con parámetros dentro de la normalidad demuestra el buen funcionamiento de los riñones, pero también el de otros órganos. Su composición es: 1. Agua (90%). 2. Compuestos inorgánicos. 3. Compuestos orgánicos: a. Nitrogenados. b. No nitrogenados. Recogida de muestra: Para realizar un análisis cualitativo (aparece o no aparece), nos sirve una muestra al azar o la de primera micción. No obstante, es preferible la de la primera micción del día, porque es la más concentrada y la que tiene más probabilidades de revelar anormalidades. Las muestras obtenidas al azar son satisfactorias para la gran mayoría de los análisis, siempre y cuando se recolecten en recipientes limpios (estériles) y se protejan contra la contaminación bacteriana y degradación química. Es por eso que, si el análisis de orina está programado, se hace la primera orina de la mañana; pero si sospechas que una persona tiene infección, se realiza con una orina inmediata al azar. ¿Por qué no se puede realizar un análisis cuantitativo con estas muestras? Porque es un volumen pequeño y no sabes cuánto más va a orinar durante el día. Para realizar un análisis cuantitativo, se emplean muestras de orina de 24h (diuresis en 1,850l). Se indica al paciente que vacíe la vejiga a una hora específica (por ejemplo a las 8:00) y se descarta la orina emitida en dicho momento, pues esa orina corresponde al día anterior (la vejiga debe estar vacía tanto al inicio como al final de la prueba). Acto seguido, se recolecta toda la orina que emita durante las 24h siguientes. La última muestra de las 24h coincidirá con la hora de inicio del proceso (en este caso, las 8:00 del día siguiente). Si una micción es descartada, se invalida toda la prueba. Hay casos en los que un paciente no puede orinar porque tiene una infección muy grande. En estas situaciones, se realiza un sondaje o punción suprapúbica. Se trata de pinchar y sacar orina para poder realizarle un análisis microbiológico. No suele ser habitual. 7

BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR Estudio de la muestra: El examen de orina de todo paciente abarca la evaluación de los siguientes parámetros: 1. Examen físico-macroscópico: volumen, color y claridad, y olor. 2. Análisis bioquímico: pruebas para identificar proteínas, glucosa, cuerpos cetónicos, eritrocitos y bacterias que, en su alta presencia, darían lugar a proteinuria, glucosuria, cetonuria, hematuria y bacteriuria, respectivamente. La presencia de bacterias se estudia mediante un cultivo de la muestra en una placa Petri. Además, se analizan también el pH, bilirrubina y nitruturia. 3. Examen microscópico o de sedimento urinario: examen al microscopio del sedimento urinario logrado tras centrifugación de la orina (en el sobrenadante se descarta el agua). Esto permite la detección de leucocitos o pus (piuria), cilindros4 (cilindruria) y cristales (cristaluria). 4. Pruebas especiales: hormonas y detección urinaria de drogas, tóxicos y medicamentos. Examen físico: Volumen de diuresis: El volumen normal de orina que produce diariamente un adulto es de 1-1,5l; pero, realmente, depende del día, de la ingestión de líquidos, la temperatura y el clima. De esta manera, se distinguen 4 situaciones médicas: Poliuria: Es la emisión de una elevada cantidad de orina, superior a unos 2l/24h. Puede res una respuesta fisiológica a una gran ingestión de líquidos y de alimentos ricos en agua, o a una ingestión de fármacos o alimentos diuréticos (café, té, etc.), o una respuesta a temperaturas frías. Esto último se debe a que con el frío los vasos sanguíneos se...