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FISIOLOGÍA DEL SISTEMA RENAL La principal y más conocida función de los riñones es la de filtrar la sangre, pero aparte de esta, tiene otras funciones más importantes: -

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Regulación del volumen de líquido extracelular y electrolítico Regulación del pH, excretando un exceso de protones o de bicarbonato. Cuando hacemos ejercicio, aumenta mucho la cantidad de H+, y será el propio riñón el que cree el bicarbonato ara compensarlo. Regulación de la presión sanguínea mediante la secreción de renina Excreción de productos metabólicos Producción y conversión de distintas hormonas como EPO o vitamina D (en la piel se forma el precursor gracias a la acción del sol, y acaba de formarse en los riñones) Regulación metabólica, ya que a través de distintos precursores es capaz de producir glucosa o aminoácidos.

Balance hídrico Al cabo del día, el cuerpo suele ganar unos 2500 ml de agua, a través de su ingesta y de su producción durante el metabolismo. Este incremento de agua en el cuerpo ha de ser compensado, eliminando la misma cantidad que ha aumentado mediante distintas vías.

Estructura general de los riñones La nefrona es la estructura funcional del riñón, responsable de la formación de orina. Cada riñón contiene alrededor de 1 millón de nefronas repartidas por toda la corteza renal. Una vez que se acaba de formar la nefrona, si se lesiona, esta no se puede reparar ni sustituir, por lo que a lo largo de nuestra vida, nuestros riñones irán perdiendo capacidad funcional. Se estima que a partir de los 40 años, cada 10 años se pierde un 10% de las nefronas.

La nefrona consiste en un grupo especializado de células que filtran la sangre, y posteriormente modifican de manera selectiva el líquido filtrado mediante la reabsorción y la secreción de distintas sustancias. En cada nefrona distinguimos dos componentes principales: -

El corpúsculo renal: está formado por una red de capilares interconectados que forman el glomérulo (capilares glomerulares) que se encuentran englobados dentro de la capsula de Bowman. Estos capilares se originan en la arteriola aferente, y se reúnen para formar la arteriola eferente. La capsula de Bowman constituye la parte inicial del sistema tubular de la nefrona. Se invagina para englobar el glomérulo, dejando en su interior el espacio de Bowman o espacio urinario, lugar donde se recoge el líquido filtrado en los glomérulos. Filtra únicamente las sustancias grandes, como el agua, las sales minerales, la glucosa o los aminoácidos. Normalmente, las proteínas no se suelen filtran, a excepción de pequeñas porciones de hemoglobina y mioglobina.

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Sistema tubular: Se encuentra a continuación de la cápsula de Bowman. Se divide en diferentes segmentos: o Túbulo proximal: La función primordial del túbulo proximal es la de reducir en un 70-80% la carga filtrada mediante la reabsorción de agua, sales, glucosa, aminoácidos, bicarbonato, etc. Es suficiente con que el 1% de los túbulos proximales no cumplan su función para que el organismo pierda en un solo día 20 litros de agua. o Asa de Henle o Túbulo distal o Túbulo colector: Todo lo que no se reabsorba en las porciones anteriores, pasara al tubo colector y formará la orina. No se absorberá toxinas ni exceso de agua.

Podemos diferenciar dos tipos de nefronas: -

Nefronas corticales (75%): las cuales presentan un asa de Henle muy corta Nefronas yuxtapuestas (25%): Presenta un asa de Henle muy larga y desempeña un papel muy importante en la formación de orina muy concentrada, con muchos solutos. Es el caso de cuando orinamos después de hacer ejercicio, donde orinamos muy poco pero muy concentrado.

Los riñones presentan una gran irrigación sanguínea, por parte de la arteria renal, que es una rama de la arteria aorta abdominal. Aproximadamente, pasan por ellos 1,2 litros de sangre al minuto, de los cuales se filtran 125 ml. Pero como lo único que se filtra es el plasma que pasa por los capilares glomerulares (del cual aproximadamente pasa 650 ml al minuto) podemos decir que se filtra aproximadamente un 20% de su volumen total.

MECANISMOS BASICOS PARA LA FORMACIÓN DE ORINA La orina es un producto orgánico formado por agua y una multitud de sustancias en disolución. Los mecanismos básicos para la formación de orina son tres. -

Filtración de una parte del plasma que atraviesa los capilares glomerulares Reabsorción o devolución de sustancias filtradas al plasma Secreción o eliminación desde el plasma o desde las células renales a la luz tubular.

En condiciones normales, prácticamente todos los productos, salvo las proteínas son filtrados y reabsorbidos en gran medida. Reabsorbe casi el 99% de agua y sodio, toda la glucosa, etc.

Filtración glomerular La filtración glomerular tiene lugar como consecuencia del juego de las llamadas fuerzas de Starling que determinan el intercambio de agua y solutos entre el capilar y el intersticio. Estas fuerzas son la presión hidrostática (el flujo irá de donde hay más presión a donde hay menos) y la presión oncótica (El flujo irá de presiones oncóticas bajas, con poca concentración de proteínas, hacia presiones oncóticas más elevadas). Las proteínas no pueden atravesar la membrana y salir, por lo que acabarán actuando como un retenedor de líquido. Se denomina presión efectiva de filtración (PEF) a la fuerza neta que produce el movimiento de agua y de solutos a través de la membrana glomerular, y depende de: -

Gradiente de presión hidrostática (ϪPH) es la diferencia entre la presión hidrostática del capilar glomerular (Pcg) y la capsula de Bowman (Pcg). Provoca que el agua y los solutos vayan fuera del capilar glomerular hacia la cápsula de Bowman.

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Gradiente de presión oncótica (ϪPO) Es la diferencia entre la presión oncótica del plasma de los capilares (IIcg) y la de la capsula de Bowman (IIcW), la cual es prácticamente despreciable ya que el filtrado glomerular está casi exento de proteínas. Retiene el agua y los solutos dentro del capilar glomerular.

El gradiente de presión hidrostática es prácticamente constante a lo largo del capilar. El gradiente de presión oncótica va aumentando conforme se va produciendo la filtración de agua, debido al consiguiente aumento de la concentración de las proteínas no filtrables. La diferencia entre ambos gradientes es la PEF, y esta va disminuyendo conforme nos acercamos al final del capilar. Si la PEF llega a 0, la filtración cesará y diremos que existe un equilibrio de filtración. Este no es el caso del riñón humano, en el que el PEF siempre es positivo, y la filtración se produce en toda la longitud del capilar glomerular. Existen varios factores que afectan a la presión efectiva de filtración -

Variación de la presión hidrostática glomerular: Es el principal factor que determina el valor del PEF. Su valor no está directamente relacionado con el nivel de presión arterial sistémica, sino que en un amplio rango de presiones (de 90 a 160 mm Hg), la Pcg es esencialmente constante. Fuera de este rango, el Pcg cambia de forma directamente proporcional a la presión arterial. La constancia de la Pcg se mantiene gracias a la existencia de dos segmentos de resistencia arteriolar al inicio y al final del capilar, como son la arteriola aferente (entrada) y la arteriola eferente (salida). o La arteriola aferente (mayor diámetro) es el sitio principal en el que tiene lugar los cambios de resistencia autorregulatorios. Una vasoconstricción de la arteriola aferente aumentara la resistencia al flujo sanguíneo, por lo que descenderá el flujo sanguíneo renal (FSR) y la Pcg, y con ello también la PEF. Por el contrario, una vasodilatación aumentara estos tres valores. IMAGEN o

La arteriola eferente provoca cambios del FSR y PEF en sentidos opuestos. Una vasoconstricción de la eferente, aumentara la resistencia al flujo sanguíneo, disminuyendo el FSR. Sin embargo, aumentara la Pcg y con ello la PEF. Una vasodilatación provocará los efectos contrarios.

IMAGEN Hormonas como la adrenalina y la noradrenalina regulan la vasoconstricción de la arteriola aferente.

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Variación de la presión oncótica glomerular: El proceso de filtración glomerular proporciona un casi filtrado perfecto del plasma, haciendo que la concentración de

proteínas en el líquido tubular sea mínima, y la presión oncótica en la capsula de Bowman prácticamente despreciable. La presión oncótica del capilar glomerular no es constante, sino que aumenta a lo largo de este, debido a que se va filtrando el plasma, pero no las proteínas, por lo que aumenta su concentración. Por lo tanto, a medida que se produce la filtración, la PEF va disminuyendo. Las alteraciones en la concentración de proteínas plasmáticas ejercen importantes efectos sobre la PEF: o Un aumento de la concentración de proteínas, debido a una dieta hiperproteica o como sucede en el mieloma múltiple, eleva la presión oncótica del capilar glomerular y ello hará descender la PEF IMAGEN o

En el caso de un descenso de la concentración de proteínas, como sucede en los síndromes de malnutrición, aumentarán el PEF IMAGEN

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Variación de la presión hidrostática en la capsula de Bowman: En condiciones normales, la Pcw es constante. Sin embargo, este valor puede variar por situaciones que aumenten la resistencia al flujo de la orina a lo largo de los túbulos renales, tal como sucede en la obstrucción intratubular o uretral, lo cual aumentara la Pcw y conllevará a un descenso de la PEF

La tasa de filtración glomerular (TFG) es la velocidad o ritmo con el que las nefronas filtran el plasma sanguíneo. Este valor suele ser de 120 ml/min, variando entre 90 y 125 ml/min. La TFG depende del PEF y del coeficiente de filtración (Kf). El Kf dependerá a su vez del área capilar total (a) disponible para la filtración y de la permeabilidad (P) de dicha área.

Existen distintos factores que afectan a la tasa de filtración glomerular, como es la estimulación simpática, por medio de la adrenalina y noradrenalina, la cual reduciría la TFG ya que provocará una vasoconstricción, o por el contrario, los péptidos natriurético auricular o las prostaglandinas, que aumentarían la TFG.

Transporte tubular del filtrado glomerular Dentro del sistema tubular, podemos distinguir entre dos superficies: -

Una superficie apical o luminal, que presenta gran cantidad de pliegues, villi y microvilli, los cuales aumentan su superficie

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Una superficie basal o vascular: adyacente al plexo vascular, que facilita el intercambio.

En la superficie apical, existen dos vías por las cuales pueden realizarse la secreción y reabsorción de las distintas sustancias: -

La vía transcelular, a través del epitelio La vía paracelular, utilizando para su desplazamiento los espacios existentes entre las células del epitelio. La barrera de permeabilidad de este tipo de transporte reside en las uniones estrechas, estructuras proteicas altamente organizadas que establecen puentes estructurales entre las células adyacentes.

La permeabilidad de la unión estrecha varia de un epitelio a otro. En los epitelios con uniones estrechas poco permeables (asa de Henle, tubo colector cortical sin aldosterona) la vía de transporte paracelular es poco importante frente a la vía transcelular. Los epitelios que presentan uniones estrechas permeables (tubo proximal, tubo colector cortical con aldosterona) la vía paracelular puede ser más importante que la transcelular.

Si absorbemos las moléculas, estas pasan de la luz del glomérulo al interior de la célula, luego al espacio extracelular y posteriormente a la sangre. Este proceso también se puede realizar a la inversa para la secreción.

Los iones y el agua no pueden atravesar la bicapa lipídica. La única forma que tienen de poder ser reabsorbida es que la bicapa presente una serie de canales ionicos y transportadores No hay gasto energético porque se hace a favor de gradiente. Si se hiciera en contra de gradiente, actuaría la bomba Na/K, gastaríamos ATP

Reabsorción de sodio En la célula epitelial hay muchas bombas Na/K, que sacará iones Na de la célula, hacia el líquido extracelular, bajando sus concentraciones, y haciendo que entre el Na desde la luz hasta la célula epitelial. En esta situación, hay una alta concentración de Na en el líquido extracelular, aumentando su osmolaridad. Esto provocará que el agua pase directamente desde la luz hasta el LEC, a través de proteínas transportadoras de agua (acuopolinas). De esta forma, aumentará la presión hidrostática en el líquido extracelular y pasará a la sangre. La mayor parte de la reabsorción del sodio se realiza en el túbulo proximal (67%)

Reabsorción de otros solutos Toda la glucosa que se filtra, se reabsorbe en el tubo proximal. Si encontramos glucosa en la orina, puede significar que haya un problema en los riñones o que haya un exceso de glucosa en sangre, como puede darse en el caso de la diabetes, por lo que no se filtra todo y se elimina La velocidad del flujo de sangre durante el filtrado debe ser constante. Existe un grupo de células que controla cuanto se ha filtrado. Si se filtra demasiado, significará que el flujo ha ido demasiado lento, por lo que provocará una vasoconstricción de la arteriola para aumentar la velocidad de este. Si por el contrario se filtra muy poco, significara que el flujo es demasiado rápido y se provocará una vasodilatación para regularlo. Células de la macula densa se encuentran en el tubo contorneal distal

Autorregulación

Reabsorción del agua Las acuoporinas solo permite pasar al agua cuando esta no está ionizada, ya que aumentaría su peso. Las fuerzas que producen el movimiento del agua será la presión hidrostática y la presión osmótica Si no hay acuoporinas, no se darán estos procesos de reabsorción.

Si se produce una perdida de volemia, el cuerpo activara una serie de mecanismos para compensarlo Cuando baja la volemia, también desciende la presión arterial Se activara el tracto del nucleo simpatico, que es un gran conjunto de neuronas que se encargan del sistema simpático Vasoconstricción de la arteriola aferente, se filtra menos sangre y hay menos posibilidades de perder líquido x la orina. Además, al ir más lento, se reabsorben más sales. Además, se activara la secreción de renina. Esta hormana aumentara el contenido de bombas ionicas, provocando un desequilibrio y poniendo en marcha el proceso de reabsorción, se reabsorvera más Na. Dado que aumentamos la reabsorción de agua y de Na, aumentará la volemia. La angiotensina II también es un estimulador de la sed, por lo que beberemos y aumentara nuestro líquido corporal En el caso de que, en lugar de disminuir nuestra volemia, nos deshidratáramos, aumentaría la osmolaridad de los líquidos corporales, y se activarían otros mecanismos para retener agua.

En el caso contrario, si comemos mucha sal, aumentaría la osmolaridad plasmática, y esto conllevaría un aumento de la volemia y de la presión arterial. Se filtra más, va más rápido, y se reabsorbe poco sodio, pero mediante la acción de la hormona antidiurética, se reabsorberá gran cantidad de agua y se podrá equilibrar. Este mecanismo tiene un límite, si comes mucha sal durante mucho tiempo, no podrá mantener la regulación y aumentará tu tensión arterial. Otro mecanismo será la liberación de la hormona PNA cuando aumente la volemia. Provocara una vasodilatación de la arteriola aferente y habrá más filtración. A su vez, también inhibirá la secreción de renina.

Cuando hacemos ejercicio, comenzamos a sudar. Generalmente, el sudor es hiposmótico (salada que el plasma). Debido a esto, el plasma quedara en una situación de hiperosmoticidad, alterando los volúmenes y la osmolaridad de los líquidos corporales. Se liberara adrenalina y noradrenalina, que producirá una vasoconstricción de la arteria aferente

Reflejo de micción Una vez que el líquido filtrado llega al sistema colector, se unen los sistemas colectores de diferentes nefronas que acabarán en la vejiga. Las bacterias pueden entrar a través de los orificios de la uretra, por lo que una de las funciones de la orina será la de limpiar el conducto al salir por la misma. La vejiga se encuentra inervada por nervios simpáticos y parasimpáticos. El SN simpático inhibirá las ganas de orinar, y el parasimpático lo activará. Simpático beta adrenérgicos que relaja la musculatura. En la región del trigone, se encuentran los alfa adrenérgicos, con el sistema simpatico hace la contracción para cerrar el orificio de salida. El esfínter externo está formado por músculo esquelético (voluntario) por lo que es controlado conscientemente. Los nervios parasimpáticos llegan a través de los nervios pélvicos. Necesitamos neuronas que detecten el estiramiento del musculo cuando se comienza a llenar la vejiga. Se llena y las paredes se estiran. Esta información va a la médula espinal nivel de T12L2, donde se activan unas interneuronas inhibidoras, que inhibirán las neuronas simpaticas que inervan la vejiga. Se abrirá el conducto. Tambien va información a la ME a nivel del sacro, donde se encuentra el parasimpático y lo activa, que provocará una contracción. Solo queda el esfínter externo (voluntario), y cuando lo relajemos podremos orinar. Todo esto esta regulado a nivel cortical. Puedes inhibir las ganas de orinar durante un tiempo....