Tema 21 - Regulación de Concentración de Orina y del Equilibrio Ácido-Base PDF

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Apuntes completos, limpios e ilustrados de Fisiología Moleculas de Animales. Profesoras: Beatriz Benítez, Sara Rosalía Morcuende y Esperanza Rodríguez....

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TEMA 21: REGULACIÓN DE CONCENTRACIÓN DE ORINA Y DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE 1. CAMBIOS DE OSMOLARIDAD A LO LARGO DE LA NEFRONA La concentración del ultrafiltrado va cambiando por la nefrona. Es isoosmolar con el plasma cuando sale de la cápsula de Bowman, a una osmolaridad de 300 mM. En el túbulo proximal, como se reabsorben solutos y agua en conjunto, la osmolaridad del líquido permanece constante. En el asa de Henle descendiente se reabsorbe mucha agua, la cual pasa al intersticio y de ahí pasa a la sangre. Por tanto, el líquido tubular se concentra, aumenta su osmolaridad hasta unos 600 mM. Posteriormente sube por la región ascendente del asa de Henle, donde se reabsorben solutos pero no agua, y la pérdida de solutos provoca la dilución del líquido tubular, llegando a ser hipoosmolar con respecto a la sangre al llegar al túbulo distal (donde la reabsorción de iones y solutos continúa). Por tanto, el líquido que accede al túbulo colector finalmente es hipoosmótico, muy diluido.

2. MECANISMOS DE DILUCIÓN DE LA ORINA La osmolaridad del líquido que se excrete finalmente dependerá no obstante de los niveles de ADH principalmente. A bajos niveles de ADH, el túbulo colector es impermeable al agua, por lo que no es reabsorbida, y sin embargo se siguen reabsorbiendo solutos, por lo que incluso puede bajar aún más la osmolaridad de la orina en formación, llegando a 50 mM incluso.

3. MECANISMOS DE CONCENTRACIÓN DE LA ORINA A altos niveles de ADH, el túbulo colector se hace más permeable al agua y se concentra la orina. Para que se pueda producir orina concentrada se requieren dos cosas: una concentración elevada de ADH, y una elevada osmolaridad del líquido intersticial medular renal.

A altos niveles de ADH, la orina se concentra en el asa descendente de Henle como siempre (se concentra más incluso, al estar el líquido intersticial medular más concentrado, uno de los requisitos). Al subir por el asa de Henle ascendente, se diluye igualmente, haciéndose hipoosmolar. La mayor cantidad de ADH no obstante permitirá que el agua se reabsorba en el túbulo colector. Para que se pueda reabsorber pasivamente, el agua tiene que moverse a favor de gradiente, de ahí que tenga que haber una alta concentración en el líquido intersticial de la médula renal. Con todo esto, se produce una orina concentrada, con poco volumen. El riñón tiene un gradiente de concentración que va desde la corteza hasta la médula. Llega hasta 1200 mM en las partes más internas de la médula. Es inusual, puesto que casi todos los líquidos intersticiales del cuerpo son isoosmóticos. La hiperosmolaridad del intersticio medular se debe al hecho de que existe un transporte activo muy intenso en el asa de Henle ascendente. El gradiente de concentración del riñón se genera gracias a los mecanismos de transporte activo de solutos en la región ascendente del asa de Henle: 1) En un primer momento, se tendría orina isoosmótica respecto al plasma. No se reabsorbería agua en la región descendente del asa de Henle ya que para que se dé dicha reabsorción, debe existir previamente un gradiente de concentración para que el agua se dirija a favor de gradiente desde la orina al intersticio. 2) En la región ascendente del asa de Henle existen muchos transportadores activos que reabsorben solutos, independientemente del gradiente de concentración, por lo que la orina se diluye y el líquido intersticial se concentra. 3) A continuación, en la orina que baje por la región descendente del asa de Henle sí podrá reabsorberse el agua, debido al aumento de concentración del líquido intersticial, concentrando por tanto la orina. 4), 5), 6) La orina concentrada asciende por la región ascendente del asa de Henle y se reabsorben solutos que concentran el líquido intersticial, lo que provoca más reabsorción de agua en la región descendente del Asa de Henle.

7) Tras repetirse los pasos 4, 5 y 6 continuamente, se acaba generando el gradiente de concentración del líquido intersticial renal.

Sin embargo, tiene que existir un mecanismo que retire el agua del intersticio para mantener el gradiente de concentración. Esta agua se retira por los capilares denominados vasos rectos (la red de capilares peritubulares que rodean las asas de Henle profundas), permitiendo que no se disipe el gradiente. Para comprender esto, es conveniente conocer la disposición de los vasos rectos con respecto al asa de Henle. La circulación de los vasos rectos está en disposición opuesta a la forma en la que discurre la orina, de tal forma que, en el asa ascendente de Henle, la sangre discurre hacia abajo, y la orina hacia arriba, y al contrario en la región descendente. Parte de los solutos extraídos por el asa ascendente son absorbidos por la sangre, la cual por tanto aumenta su osmolaridad. No obstante, al subir la sangre por la región descendente del asa de Henle, reabsorbe el agua que ha ido saliendo por esta región, gracias a la mayor osmolaridad que ha ganado en la región descendente. Así, se reabsorbe el agua extraída por la región descendente y se permite que no se diluya el intersticio. La finalidad de todo esto es que se pueda reabsorber el agua de la orina en caso necesario por el túbulo conductor, si hay ADH en sangre.

La urea también tiene una función a la hora de crear un intersticio concentrado. La urea se produce constantemente y, tras ser filtrada y algo reabsorbida a lo largo de la nefrona, llega al conducto colector, el cual es muy permeable a la urea. En este tramo final se reabsorbe mucho por tanto, pasando al intersticio, contribuyendo al aumento de la concentración del líquido intersticial. Esta urea es recuperada en la orina porque difunde de nuevo al túbulo, pero mientras está de paso desde el conducto colector hasta el tubo del asa de Henle aumenta la concentración del intersticio.

4. REGULACIÓN RENAL DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE El pH siempre debe ser constante en el organismo (7,4 en sangre, por ejemplo), y existen diversos mecanismos para compensar los cambios en dicho pH. La sangre cuenta con sustancias tamponadoras para neutralizar pequeños cambios en el pH. Por otra parte, el sistema respiratorio puede favorecer la retirada de CO2 para alcalinizar la sangre. No obstante, hay algunas modificaciones de pH a las que no pueden responder estos mecanismos, en las que interviene el sistema renal. Es una respuesta más lenta, pero es muy eficaz. La idea básica es retirar H+ por orina si la sangre está ácida, y eliminar menos H+ por orina si la sangre está básica.

4.1. REABSORCI ÓN DE BICARBONATO Por lo general, se da una alta reabsorción de bicarbonato a lo largo de la nefrona. El problema de la reabsorción de bicarbonato es que no existen transportadores para él en la membrana apical de ninguna zona de la nefrona, por lo que el bicarbonato no puede ser reabsorbido directamente. Por tanto, se reabsorbe de una forma indirecta siempre asociada a la secreción de H+. El bicarbonato circularía por el líquido del túbulo renal, y se une con un H+ que procede de la secreción, normalmente por un antiporte Na+/H+, el cual se encuentra en el túbulo proximal, la rama ascendente del asa de Henle y la primera parte del túbulo distal. La unión del HCO3- con H+ forma ácido carbónico (H2CO3), que se puede disociar en CO2 y H2O, los cuales pueden difundir

hacia la célula. Dentro de la célula, la anhidrasa carbónica los puede reconvertir en H2CO3 de nuevo, y este disociarse en HCO3- y H+. En la membrana basolateral sí hay un transportador que permite la salida del HCO3- hacia el intersticio. Los H+ generados en la célula tras la disociación del ácido carbónico se pueden expulsar de nuevo a la luz del túbulo para unirse con más HCO3-. Es decir, netamente la sangre no se libera de H+, se reciclan, pero se reabsorbe HCO3-.

4.2. PAPEL DE LAS CÉLULAS INTERCALADAS El ajuste del pH sanguíneo tiene lugar también en las células intercaladas de la segunda porción del túbulo distal y túbulo colector. Tienen bombas de H+ de transporte activo primario, para secretar H+ a la luz del túbulo. Supongamos que la sangre que llega y que está alrededor del tubo renal es ácida, tiene H+ de más. Por lo general, también tendrá CO2 de más si está ácida, y este CO2 puede entrar en la célula intercalada, reaccionando con agua para dar ácido carbónico, que se disocia en bicarbonato y protones, estos últimos pudiendo ser eliminados por secreción. Además, se ha generado un nuevo ion bicarbonato en la célula, el cual es devuelto a la sangre/intersticio. De esta forma, el efecto neto es la secreción de protones, y además la carga de bicarbonato en la sangre para neutralizar la acidez. Así, estas células actúan ante una acidosis para compensarla. La orina producida por tanto será más ácida. Si la sangre está alcalina, las células intercaladas detienen estos procesos, no secretan H+ ni incorporan bicarbonato, por lo que compensan la alcalosis produciendo una orina menos ácida. El pH de la orina es por lo general siempre ácido, aunque el nivel de acidez aumente aún más en la acidosis.

4.3. SECRECIÓN DE AMONÍACO Los H+ secretados por estas células no suelen por lo general ir libres en la orina, sino que suelen ser amortiguados por otras moléculas. Principalmente, la molécula amortiguadora es el amoníaco, NH3, el cual es sintetizado y secretado por las células del túbulo de la nefrona, dando lugar a amonio, NH4+, el cual será excretado en la orina.

5. MICCIÓN La orina producida llega finalmente a la vejiga. Es una estructura con forma de saco en embudo, rodeada por músculo liso, el músculo detrusor, por la parte abombada del embudo, y también rodeada por músculo liso en la boca del embudo formando el esfínter uretral interno. La salida

al exterior está controlada además por el esfínter uretral externo, el cual es músculo estriado, voluntario. El detrusor y el uretral interno recibe inervación parasimpática. En condiciones normales, con una vejiga no llena, el esfínter uretral externo tiene una activación tónica mantenida. Cuando la vejiga acumula orina y aumenta su volumen, se activan unos receptores en su superficie, y envían información a la médula espinal, iniciándose el reflejo de micción, para activar unas fibras parasimpáticas preganglionares que a su vez activan a las fibras parasimpáticas posganglionares, que inervan el músculo liso de la vejiga, produciendo la contracción de este músculo liso. Es decir, cuando la vejiga se llena, se inicia un reflejo para producir el vaciado de la misma. Pero, aunque se contraigan estos músculos lisos, el esfínter externo permanece cerrado. Por lo general, este acto reflejo también activa a las motoneuronas del esfínter externo para inhibirlas, y que dejen de contraer el esfínter. No obstante, también tienen inervación voluntaria, por lo que se puede controlar y mantenerlo cerrado....