Como ya sabemos, la principal función del riñón es regular el volumen y la composición de los líquidos extracelulares. Esto lo realiza mediante la constante filtración del plasma y la subsiguiente modificación del líquido filtrado para recuperar las sustancias necesarias para nuestro organismo y mediante la excreción de las dañinas o de las que están en exceso. El líquido final que se forma es la orina y, por lo tanto, la composición final de la orina depende de tres mecanismos que ocurren en las nefronas y que son la filtración glomerular, la readsorción tubular y la secreción tubular.
En condiciones normales se filtran en la filtración glomerular 125 ml/min, lo que hace que se filtren 180 litros/día. Sin embargo, el volumen urinario es de 1 a 1.5 litros/día. Por lo tanto en nuestros riñones se reabsorbe el 99% de agua y sodio (Na) filtrados, además de reabsorberse metabolitos importantes para el organismo que por lo que sea se han filtrado como aminoácidos o glucosa.
En condiciones normales se filtran en la filtración glomerular 125 ml/min, lo que hace que se filtren 180 litros/día. Sin embargo, el volumen urinario es de 1 a 1.5 litros/día. Por lo tanto en nuestros riñones se reabsorbe el 99% de agua y sodio (Na) filtrados, además de reabsorberse metabolitos importantes para el organismo que por lo que sea se han filtrado como aminoácidos o glucosa.
Filtración: es el proceso inicial de formación de orina y consiste en la filtración de una parte del plasma que atraviesa los capilares glomerulares. Esta filtración ocurre a través de la membrana que separa la sangre capilar y la cápsula de Bowman. El líquido filtrado se deposita en el espacio de la cápsula pasando a continuación al túbulo contorneado proximal.
Las distintas características de las capas son:
- la primera capa presenta numerosos poros de tamaño entre 50 y 100 nanómetros, 500-1000 Ǻ, pero estos poros no permiten el paso de células sanguíneas.
- la segunda es la membrana basal y es una malla acelular de glucoproteínas y proteoglucanos. Esta membrana impide el paso de moléculas grandes, especialmente proteínas debido a su carga negativa.
- la tercera es la de los podocitos, que son células epiteliales que tienen numerosas prolongaciones y proteínas citoplasmáticas que cubren capilares glomerulares dejando espacios de pequeño tamaño que impiden el paso de moléculas cuyo peso molecular sea mayor a 100000 dáltones. Pero, además en la parte central del glomérulo, entre los capilares, están otras células que son las células mesangiales que no forman parte de la barrera de filtración sino que son células de soporte, células fagocíticas e incluso células reguladoras de la hemodinámica del glomérulo, porque se contraen estas células disminuyendo o aumentando la superficie de filtración y el flujo sanguíneo renal.
PEF = [(presión hidrostática del capilar – presión hidrostática de la cápsula de Bowman) – (presión oncótica del capilar – presión oncótica de la cápsula de Bowman)]
PEF = [(PHC – PHCB) – (POC – POCB)]
Las presiones oncóticas son debidas a las proteínas y, por lo tanto, contrarias a las presiones hidrostáticas. La POCB será hacia fuera, hacia la CB y la POC hacia dentro, hacia el capilar. La PH es una fuerza del agua hacia la pared. La PHC será hacia la cápsula y la PHCB será hacia el capilar. La POCB es prácticamente 0; por lo tanto PEF = (PHC – PHCB) – POC.
La PEF disminuye a lo largo de los capilares glomerulares teniendo su valor mínimo en la arteriola eferente. Fundamentalmente por el aumento de la presión oncótica. Cuando la PEF es 0 la filtración cesa. A este punto lo llamamos equilibrio de filtración. PEF x KEl coeficiente de filtración depende del área de filtración y de la permeabilidad de esa área de filtración. Por lo tanto, K = A x P.
La Tasa de Filtración Glomerular (TFG) es el volumen filtrado desde los capilares glomerulares a la cápsula de Bowman por unidad de tiempo y es producto de K x PEF.
Esta tasa en un individuo adulto es de 125 ml/min o lo que es lo mismo; 180 litros/día.
Los factores que modifican la TFG lo hacen mediante modificaciones en sus componentes, por lo tanto, modificaciones en K y en PEF. El coeficiente de filtración es modificado por cambios en el área y cambios en la permeabilidad de esta área de filtración.
Los cambios en el área se producen porque las células mesangiales modifican su contracción y modifican su contracción por factores vasoactivos. Los factores vasoactivos que actúan son la angiotensina II, la vasopresina y las prostaglandinas.
Los cambios en la permeabilidad se producen sobre todo por patologías, por ejemplo, la existencia de una glomeruloflebitis, porque en esta glomeruloflebitis aumenta el grado de permeabilidad de la barrera de filtración. La barrera de filtración es producto del endotelio capilar, la membrana basal y los podocitos de la pared de la cápsula de Bowman.
Las variaciones en la PEF son consecuencia siempre de los cambios de presiones y, por lo tanto, son consecuencias de la vasoconstricción y la vasodilatsación de las arteriolas; de tal modo que:
Si ocurren en la arteriola aferente lo que sucede es lo siguiente: si aumenta la vasoconstricción hay una disminución de la presión hidrostática del capilar y, como consecuencia, hay una disminución en la TFG. Si por el contrario aumenta la vasodilatación, aumenta el flujo que llega, aumenta la presión hidrostática del capilar y aumenta la TFG.
Si los cambios son en la arteriola eferente los cambios en la TFG son contrarios.
La TFG es igual al coeficiente de filtración por la PEF, la PEF es igual a la (PHc - PHcb) - Poc El filtrado a nivel de los glóbulos nos lo mide la TFG.
Relación y autorregulación entre el flujo sanguíneo renal FSR y la TFG
El FSR depende principalmente de la presión arterial, del grado de contracción del músculo liso de las arteriolas y, además, sus cambios van asociados a cambios en la TFG. Los cambios en la TFG provocan cambios en la excreción de Na y de agua. Por lo tanto, es necesario que para que el riñón mantenga constante el medio interno, que el FSR y la TFG se mantengan también constantes. Y que se mantengan constantes a pesar de cualquier variación de la presión arterial y esto lo consiguen los riñones mediante la autorregulación.
Pero esta autorregulación del FSR y la TFG se produce sólo a valores de presión arterial entre 80 y 180 mmHg, de tal modo que por encima o por debajo de estos valores el FSR y la TFG varían en proporción directa a los cambios de presión arterial. La autorregulación es intrínseca a nuestros riñones y depende de dos mecanismos que son el mecanismo miógeno y el segundo mecanismo que es el mecanismo de retroalimentación túbulo-glomerular.
El mecanismo miógeno (MM) consiste en la contracción del músculo liso de la pared muscular, en concreto de la arteriola aferente, si aumenta la presión arterial.
El mecanismo túbulo-glomerular (MRT) depende de las células de la mácula densa del aparato yuxtaglomerular. Estas células detectan los cambios en el flujo en el túbulo distal o cambios en la concentración, en concreto, en la concentración de cloruro sódico. Pero los detecta cuando están asociados a cambios en la presión hidrostática del capilar glomerular y estos cambios están a su vez asociados a cambios en la presión arterial. Si aumenta la presión arterial aumenta la PHcg y al aumentar esta, aumenta la TFG y se filtran más sustancias con que aumenta el líquido en el túbulo distal (aumento de agua y aumento de cloruro sódico). Este aumento es detectado por las células de la mácula densa.
Las células de la mácula densa liberan un vasoconstrictor que va a actuar sobre el músculo liso de la arteriola aferente. Esto provoca la vasoconstricción y, por lo tanto, una disminución de la PHC. Por lo tanto, si esta presión está reducida, está reducida la TFG y también está reducido el FSR.
Así, si se reduce la TFG, se reduce el FSR y por lo tanto menos cantidad de líquido y de cloruro sódico llega al túbulo distal y, en concreto, a la mácula densa. En este caso la mácula densa deja de secretar vasoconstrictores y ocurre todo lo contrario al proceso descrito anteriormente, provoca la liberación de una sustancia vasodilatadora que reduce la resistencia de la arteriola aferente…
La autorregulación siempre trata de mantener la TFG y el FSR constante para que se elimine el agua y el cloruro sódico necesario pero ni más ni menos. La autorregulación sirve entre 80 y 180 mmHg, si no, no funciona y vamos a tener una patología. Estos son valores normales incluso realizando ejercicio, el mínimo equivale a la presión sistólica y el máximo equivale al valor asistólico del corazón; fuera de estos valores hablaremos de hipotensión o hipertensión.
La secreción T consiste en que las células tubulares agregan sustancias al filtrado (la secreción va desde del exterior al interior tubular).
La reabsorción T La sustancia que está en los túbulos puede atravesar la pared tubular y volver a pasar al medio interno, a la sangre.
Hay sustancias que se secretan y hay sustancias que se reabsorben pero también puede ocurrir que para una misma sustancia tengan lugar los dos fenómenos en distintas zonas tubulares y esto está relacionado con la cantidad de sustancia excretada (que nos va a aparecer en orina) y relacionado con la cantidad de sustancia depurada que va a ser igual a la cantidad de sustancia filtrada más la tasa neta de esta sustancia. La tasa neta de esa sustancia Tx es la cantidad neta transferida a nivel de los túbulos y esta es la secreción menos la reabsorción. De tal modo que Tx será positiva cuando la secreción sea mayor que la reabsorción y será negativa cuando ocurra lo contrario. Ex = Dp = TFG + Tx. La tasa neta será igual a 0 cuando no exista ni secreción ni excreción o cuando estas dos sean iguales. En este caso, lo depurado o excretado será igual a lo filtrado, a la TFG.
Las sustancias son reabsorbidas o secretadas a nivel tubular por difusión pasiva a través de gradientes químicos o eléctricos o por transporte activo en contra de estos gradientes. El líquido filtrado va a tener una alta proporción en H2O pero esta H2O a lo largo de las nefronas va a ser reabsorbida casi en su totalidad y de nuevo filtrada y de nuevo reabsorbida.
Este movimiento es debido a la existencia de los capilares peritubulares y de los vasos rectos que siguen a los túbulos renales. La reabsorción de H2O se realiza en el túbulo contorneado proximal de forma pasiva y en la rama descendente del asa puede haber movimientos de H2O en ambas direcciones. Pero en la rama ascendente no hay ni entrada ni salida de agua porque es impermeable a esta. Finalmente, en el túbulo distal y colector puede reabsorberse agua pero de forma activa por la acción de una hormona que abre los canales de agua que es la hormona antidiurética (ADH).
Además de agua se filtran aminoácidos y glucosa pero los dos se reabsorben totalmente porque son necesarios. Solamente en el caso de que exista diabetes puede aparecer glucosa en orina porque en este caso el exceso de glucosa plasmático (de glucosa en sangre), provoca una gran filtración de glucosa y a nivel de los túbulos no hay capacidad para reabsorberla en su totalidad debido a que la tasa de reabsorción de la glucosa va a estar superada.
En la orina también vamos a encontrar ácido úrico que forma un 10 % del filtrado. Por lo tanto, es una sustancia que se reabsorbe. También excretamos a través de la orina urea. La urea se reabsorbe fundamentalmente en la rama descendente del asa de Henle (RDH). Del mismo modo vamos a encontrar creatinina y cuerpos cetónicos (producto metabólico de las grasas), además de ciertas hormonas y vitaminas. Además vamos a encontrar electrolitos pero su cantidad va a ser muy variable porque depende de la cantidad de electrolitos secretados por las glándulas (como por ejemplo, mediante el sudor). En cambio, como ejemplo de sustancia secretada netamente en los túbulos tenemos el amoníaco (NH3) y el ácido paramínico y hipúrico que siempre van a estar en mayor cantidad en orina que en el filtrado.
El FSR depende principalmente de la presión arterial, del grado de contracción del músculo liso de las arteriolas y, además, sus cambios van asociados a cambios en la TFG. Los cambios en la TFG provocan cambios en la excreción de Na y de agua. Por lo tanto, es necesario que para que el riñón mantenga constante el medio interno, que el FSR y la TFG se mantengan también constantes. Y que se mantengan constantes a pesar de cualquier variación de la presión arterial y esto lo consiguen los riñones mediante la autorregulación.
Pero esta autorregulación del FSR y la TFG se produce sólo a valores de presión arterial entre 80 y 180 mmHg, de tal modo que por encima o por debajo de estos valores el FSR y la TFG varían en proporción directa a los cambios de presión arterial. La autorregulación es intrínseca a nuestros riñones y depende de dos mecanismos que son el mecanismo miógeno y el segundo mecanismo que es el mecanismo de retroalimentación túbulo-glomerular.
El mecanismo miógeno (MM) consiste en la contracción del músculo liso de la pared muscular, en concreto de la arteriola aferente, si aumenta la presión arterial.
El mecanismo túbulo-glomerular (MRT) depende de las células de la mácula densa del aparato yuxtaglomerular. Estas células detectan los cambios en el flujo en el túbulo distal o cambios en la concentración, en concreto, en la concentración de cloruro sódico. Pero los detecta cuando están asociados a cambios en la presión hidrostática del capilar glomerular y estos cambios están a su vez asociados a cambios en la presión arterial. Si aumenta la presión arterial aumenta la PHcg y al aumentar esta, aumenta la TFG y se filtran más sustancias con que aumenta el líquido en el túbulo distal (aumento de agua y aumento de cloruro sódico). Este aumento es detectado por las células de la mácula densa.
Así, si se reduce la TFG, se reduce el FSR y por lo tanto menos cantidad de líquido y de cloruro sódico llega al túbulo distal y, en concreto, a la mácula densa. En este caso la mácula densa deja de secretar vasoconstrictores y ocurre todo lo contrario al proceso descrito anteriormente, provoca la liberación de una sustancia vasodilatadora que reduce la resistencia de la arteriola aferente…
La autorregulación siempre trata de mantener la TFG y el FSR constante para que se elimine el agua y el cloruro sódico necesario pero ni más ni menos. La autorregulación sirve entre 80 y 180 mmHg, si no, no funciona y vamos a tener una patología. Estos son valores normales incluso realizando ejercicio, el mínimo equivale a la presión sistólica y el máximo equivale al valor asistólico del corazón; fuera de estos valores hablaremos de hipotensión o hipertensión.
Funciones tubulares:
En los túbulos renales puede ocurrir el fenómeno de secreción T y el fenómeno de reabsorción T.La secreción T consiste en que las células tubulares agregan sustancias al filtrado (la secreción va desde del exterior al interior tubular).
La reabsorción T La sustancia que está en los túbulos puede atravesar la pared tubular y volver a pasar al medio interno, a la sangre.
Hay sustancias que se secretan y hay sustancias que se reabsorben pero también puede ocurrir que para una misma sustancia tengan lugar los dos fenómenos en distintas zonas tubulares y esto está relacionado con la cantidad de sustancia excretada (que nos va a aparecer en orina) y relacionado con la cantidad de sustancia depurada que va a ser igual a la cantidad de sustancia filtrada más la tasa neta de esta sustancia. La tasa neta de esa sustancia Tx es la cantidad neta transferida a nivel de los túbulos y esta es la secreción menos la reabsorción. De tal modo que Tx será positiva cuando la secreción sea mayor que la reabsorción y será negativa cuando ocurra lo contrario. Ex = Dp = TFG + Tx. La tasa neta será igual a 0 cuando no exista ni secreción ni excreción o cuando estas dos sean iguales. En este caso, lo depurado o excretado será igual a lo filtrado, a la TFG.
Este movimiento es debido a la existencia de los capilares peritubulares y de los vasos rectos que siguen a los túbulos renales. La reabsorción de H2O se realiza en el túbulo contorneado proximal de forma pasiva y en la rama descendente del asa puede haber movimientos de H2O en ambas direcciones. Pero en la rama ascendente no hay ni entrada ni salida de agua porque es impermeable a esta. Finalmente, en el túbulo distal y colector puede reabsorberse agua pero de forma activa por la acción de una hormona que abre los canales de agua que es la hormona antidiurética (ADH).
Además de agua se filtran aminoácidos y glucosa pero los dos se reabsorben totalmente porque son necesarios. Solamente en el caso de que exista diabetes puede aparecer glucosa en orina porque en este caso el exceso de glucosa plasmático (de glucosa en sangre), provoca una gran filtración de glucosa y a nivel de los túbulos no hay capacidad para reabsorberla en su totalidad debido a que la tasa de reabsorción de la glucosa va a estar superada.
En la orina también vamos a encontrar ácido úrico que forma un 10 % del filtrado. Por lo tanto, es una sustancia que se reabsorbe. También excretamos a través de la orina urea. La urea se reabsorbe fundamentalmente en la rama descendente del asa de Henle (RDH). Del mismo modo vamos a encontrar creatinina y cuerpos cetónicos (producto metabólico de las grasas), además de ciertas hormonas y vitaminas. Además vamos a encontrar electrolitos pero su cantidad va a ser muy variable porque depende de la cantidad de electrolitos secretados por las glándulas (como por ejemplo, mediante el sudor). En cambio, como ejemplo de sustancia secretada netamente en los túbulos tenemos el amoníaco (NH3) y el ácido paramínico y hipúrico que siempre van a estar en mayor cantidad en orina que en el filtrado.
Valoración de la función renal
Se hace en función del aclaramiento renal, del aclaramiento de una sustancia concreta. El aclaramiento renal es sinónimo de depuración renal. Aclaramiento = GC. Dr = GC.
El aclaramiento se define como el volumen de plasma que mediante la acción renal queda libre de esa sustancia, medido esto en unidad de tiempo. Por lo tanto, el G es una medida de la capacidad de nuestros riñones para eliminar una sustancia del plasma y excretarla a través de la orina. Por lo tanto, es el resultado de la filtración, reabsorción y de la secreción tubular.
Para medirla debemos usar una sustancia que cumpla una serie de requisitos; que se filtre libremente, que no sea tóxica, que la podamos determinar en orina fácilmente, que no se reabsorba y que no se secrete y que no se una a proteínas porque entonces se nos enmascararía. La sustancia que se utiliza es la inulina. La inulina es un polímero de la fructosa inocuo y que cumple todos los requisitos pero que es exógeno, no endógeno, por lo que tenemos que suministrarla al paciente y suministrarla de forma que siempre haya inulina en plasma mientras que estamos midiendo el G. El aclaramiento de la inulina va a ser igual a la TFG y es igual a la concentración de inulina en orina por el volumen diluido entre la concentración de inulina en plasma.
Aclaramiento = TFG=D_PIN = ([In]_(n ). V)/[In]_p
Clínicamente se suele utilizar una sustancia endógena porque cumple muchos de estos requisitos y esta es la creatinina. Se mide el aclaramiento de creatinina en 24 horas. La creatinina es endógena y es un producto del metabolismo de la actividad muscular.
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