Organización del sistema urinario
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Sebastián Lavanderos B. 2do. Medicina UDP
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Organización del Sistema Urinario Los riñones tienen 3 funciones principales:
1. Funcionan como filtros, remueven los productos metabólicos y toxinas de la sangre, y los excretan hacia la orina.
2. Regulan el balance de fluidos, electrolitos y ácido-base corporal.
3. Producen o activan hormonas que tienen que ver con la eritrogénesis, el metabolismo del Ca
+2 y la
regulación de la presión y flujo sanguíneo.
Anatomía Funcional del Riñón Veremos desde el nivel macroscópico hasta el
microscópico cuando veamos el nefrón, que es la
unidad funcional del riñón, y hay aproximadamente 1
millón en cada uno.
Los Riñones son órganos pares y retroperitoneales, que comprometen una serie de elementos vasculares y epiteliales Los riñones humanos son estructuras pares con forma
de poroto que se encuentran detrás del peritoneo, a
cada lado de la columna vertebral. Se extienden de T12
a L3. Los 2 juntos son como el 0,5% del peso corporal,
en el hombre pesan 125-170[g] y en la mujer 115-155[g].
Los riñones están cubiertos por una cápsula fibrosa. En
el medio de su superficie cóncava hay una apertura en
la cápsula, en donde está el hilio, que es por donde
entran la aá y nvs renales, y por donde sale la vv renal,
los linfáticos y el uréter. El hilio se abre a un espacio
superficial llamado el seno renal, que está rodeado de
parénquima renal, excepto donde se conecta al extremo
superior del uréter. El seno renal incluye espacios que
están llenos de orina: La pelvis renal, per sé, y sus
extensiones, los cálices mayor y menor. La cápsula
renal se refleja al seno en el hilio, y su capa interna
queda mirando el seno y su capa externa los vasos
sanguíneos y pelvis renal.
Si cortamos el riñón, podemos distinguir 2 capas
principales: La corteza (región granular externa) y la
médula (región más oscura interna). La corteza se ve
granulada por los glomérulos, pequeños manojos de
capilares. La médula no tiene glomérulos, y es un
arreglo paralelo de túbulos y pequeños vasos
sanguíneos.
La médula se subdivide en 8 a 10 pirámides renales,
que son cónicas. Sus bases son el borde córticomedular,
y su punta la pelvis renal. Aquí hay pequeñas
perforaciones por donde la orina fluye hacia los cálices
menores del seno renal.
Los Riñones tienen un flujo sanguíneo muy abundante, y capilares glomerulares que se encuentran unidos por arteriolas upstream y downstream Los riñones reciben un ~20% del gasto cardiaco. Este
abundante flujo sanguíneo es necesario, ya que provee
el plasma sanguíneo necesario para formar un
ultrafiltrado en los glomérulos. La circulación renal
sigue la secuencia arteriola de alta resistencia
(eferente), red capilar glomerular de alta presión para
la filtración, arteriola de alta resistencia (aferente), red
capilar de baja presión que rodea los túbulos renales
(capilares peritubulares), y toma el fluido absorbido
por estos túbulos.
Una sola arteria renal entra por el hilio y se divide en
ramas anterior y posterior, que dan lugar a aás
interlobares y luego arcuatas. Estas últimas rodean la
unión córticomedular, donde se ramifican en aás
interlobares ascendentes que entran en la corteza y dan
lugar a las arteriolas aferentes. Éstas dan lugar a los
capilares glomerulares, que se vuelven a unir para
formar las arteriolas eferentes. Las arteriolas
aferentes y eferentes determinan la presión hidrostática
en los capilares glomerulares interpuestos. El tono de
ambas arteriolas está bajo control simpático y de
mediadores químicos.
Ramas pequeñas de la aá arcuata, o la porción proximal
de la aá interlobular, irrigan una subpoblación de
glomérulos juxtamedulares que se encuentran cerca de
la unión de la corteza con la médula. Las arteriolas
eferentes de estos nefrones descienden hacia las papilas
renales para formar vasos con forma de horquilla
llamados la vasa recta, que proveen redes capilares
para los túbulos en la médula. Cerca del 90% de la
sangre que entra al riñón perfunde los glomérulos
superficiales y la corteza; y sólo un ~10% perfunde los
glomérulos juxtamedulares y la médula.
Los vasos linfáticos, que drenan el fluido intersticial
de la corteza, pueden contener altas concentraciones
de hormonas renales, como la eritropoyetina (EPO), y
dejan el riñón siguiendo aás por el hilio. No hay
linfáticos en la médula, si hubieran tenderían a drenar
el fluido intersticial de alta osmolalidad, necesario para
producir la orina concentrada.
La unidad funcional del Riñón es el Nefrón Cada riñón tiene de 800.000 a 1.200.000 nefrones. Cada
nefrón es independiente hasta que su ducto colector se
une al ducto o ductos colectores de uno o más
nefrones.
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Un nefrón consiste de un glomérulo y un túbulo. El
glomérulo es una agrupación de vasos sanguíneos en
donde se origina el filtrado del plasma. El túbulo es
una estructura epitelial que convierte este filtrado en
orina. Estas dos entidades –vascular y epitelial- se
encuentran al final del epitelio del túbulo, llamado
cápsula de Bowman. Esta cápsula rodea al glomérulo
y contiene al espacio de Bowman, que es contiguo
con el lumen del túbulo. Aquí el filtrado pasa desde el
sistema vascular al sistema de túbulos.
Los elementos epiteliales del nefrón incluyen a la
cápsula de Bowman, el túbulo contorneado proximal,
las ramas delgadas descendente y ascendente del asa de
Henle, la rama gruesa ascendente del asa de Henle, el
túbulo contorneado distal y el túbulo conector. El
túbulo conector llega al túbulo colector inicial, el
túbulo colector cortical y los ductos colectores
medulares.
En la corteza renal hay 2 poblaciones de nefrones. Los
nefrones superficiales tienen loops cortos que se
extienden al límite entre la médula interna y la externa.
Los nefrones yuxtamedulares, que tienen un rol
especial en la producción de orina concentrada, tienen
loops largos que se extienden hasta la punta de la
médula.
El Corpúsculo Renal tiene 3 componentes: Vasculares, el Mesangio y el espacio y cápsula de Bowman El corpúsculo renal, que es el sitio donde se forma el
filtrado glomerular, consta del glomérulo, el espacio de
Bowman y la cápsula de Bowman.
En el riñón, los procesos pediculados de los podocitos
cubren a los capilares glomerulares, entonces
representan la superficie visceral de la cápsula de
Bowman. En el polo vascular, donde ingresa la arteriola
aferente y sale la eferente, los podocitos son continuos
con la capa parietal de la cápsula de Bowman. El
filtrado glomerular se drena al espacio entre estas dos
capas (el espacio de Bowman), y fluye hacia el túbulo
contorneado proximal en el polo urinario del
corpúsculo renal.
Estructura de un Glomérulo A – Glomérulo B – Túbulo contorneado proximal C – Túbulo contorneado distal D – Aparato yuxtaglomerular 1. Membrana basal glomerular 2. Capa parietal de la cápsula de Bowman 3. Capa visceral de la cápsula de Bowman 3a. Pedicelos (procesos pediculados de los podocitos) 3b. Podocito 4. Espacio de Bowman (espacio urinario) 5a. Mesangio – célula intraglomerular 5b. Mesangio – célula extraglomerular 6. Células granulares (células yuxtaglomerulares) 7. Mácula densa 8. Miocitos (músculo liso) 9. Arteriola aferente 10. Capilares glomerulares 11. Arteriola eferente
La Barrera de Filtración Glomerular, entre el lumen
capilar glomerular y el espacio de Bowman,
comprende: (1) el Glicocálix, (2) las células endoteliales,
(3) la membrana basal glomerular y (4) los podocitos
epiteliales.
El glicocálix son GAGs cargados negativamente, que
previenen la fuga de macromoléculas negativas. Las
células endoteliales de los capilares glomerulares
están casi completamente rodeadas por la membrana
basal glomerular y una capa de procesos pediculados de
los podocitos, excepto al centro del glomérulo, donde
las células endoteliales se ponen en contacto directo
con las células mesangiales, parecidas al músculo liso.
La filtración se produce fuera de las células
mesangiales, en la porción periférica de la pared
capilar, que está cubierta con membrana basal y
podocitos. Las células endoteliales tienen grandes
fenestraciones, que permiten el movimiento de agua y
solutos pequeños hacia fuera del lumen capilar.
Entonces, las células endoteliales probablemente sirvan
sólo para limitar la filtración de elementos celulares
(como los eritrocitos).
La membrana basal, que se encuentra entre las
células endoteliales y los procesos pediculados de los
podocitos, separa la capa endotelial de la epitelial en
todo el manojo de capilares glomerular. Esta tiene 3
capas: (1) la lámina rara interna (delgada), (2) la lámina
densa (gruesa) y (3) la lámina rara externa (delgada).
Esta membrana basal es importante en las propiedades
de filtración, ya que restringe el paso de solutos de
tamaño intermedio a grande. Además, ya que la
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membrana basal contiene proteoglicanos de heparán
sulfato, restringe especialmente el paso de solutos
grandes cargados negativamente.
Los podocitos tienen procesos pediculares
interdigitantes que cubren a la membrana basal. Entre
estas interdigitaciones hay hendiduras de filtración,
que están conectadas por el diafragma de filtración,
que son poros de 4 a 14 [nm]. Todas estas estructuras
están cubiertas por glicoproteínas con carga negativa,
que restringen la filtración de aniones grandes. Los
diafragmas están formados por nefrina, neph1,
podocina y otras cosas que no vale la pena mencionar.
En la nefrosis finlandesa, la ausencia genética de
nefrina lleva a proteinuria grave.
Sosteniendo a los loops de capilares glomerulares hay
una red de células mesangiales contráctiles, que
secretan la matriz extracelular. Esta red es continua a
las células musculares lisas de las arteriolas aferentes y
eferentes. El aparato yuxtaglomerular (JGA) incluye
a las células mesangiales extraglomerulares, la mácula
densa y las células granulares. La mácula densa, es
una región de células epiteliales especializadas de la
rama gruesa ascendente, donde contraen su glomérulo.
Las células granulares están en la pared de las
arteriolas aferentes, y son células musculares lisas
especializadas que producen, almacenan y liberan
renina.
Los componentes tubulares del nefrón incluyen el Túbulo Proximal, el Asa de Henle, el Túbulo Distal y el Ducto Colector El túbulo proximal puede dividirse en túbulo
contorneado proximal (TCP) y túbulo recto proximal
(TRP). Sin embargo, basado en su ultraestructura,
puede dividirse en 3 segmentos: S1, S2 y S3. El S1 va
desde el inicio del glomérulo hasta la primera porción
del TCP. El S2 va desde la mitad del TCP hasta la mitad
del TRP. Finalmente, el segmento S3 incluye la mitad
distal del TRP que se extiende hacia la médula.
Tanto las membranas apical (luminal) como basolateral
(peritubular) de las células tubulares proximales se
encuentran amplificadas, debido a su función de
absorción, que corresponde a este segmento de nefrón.
Las membranas basolaterales de las células tubulares
proximales adyacentes forman numerosas
interdigitaciones, llevando a las mitocondrias en
contacto con la membrana plasmática. Las células del
túbulo proximal tienen lisosomas, vacuolas endocíticas,
un RE bien desarrollado y un Golgi prominente. La
complejidad celular disminuye desde los segmentos S1
hacia S3, lo que se correlaciona con una disminución de
las tasas absortivas a lo largo del túbulo. De esta
manera, las células exhiben un borde de ribete en
cepillo cada vez menos desarrollado, una complejidad
menor de las interdigitaciones celulares laterales, un
área de membrana basolateral menor, y una
disminución en el número de mitocondrias.
En comparación con el segmento S3 del túbulo
proximal, las células limitando las ramas delgadas
descendentes y ascendentes del asa de Henle son
mucho menos complejas, y tienen pocas mitocondrias y
poca amplificación de membrana.
Las células epiteliales limitando la rama gruesa
ascendente del asa de Henle se caracterizan por tener
interdigitaciones altas y muchas mitocondrias, lo que
se correlaciona con su función de hacer el intersticio
medular hiperosmótico.
Hasta la última parte del siglo XX, se definía el túbulo
distal clásico como el segmento del nefrón que iba
desde la mácula densa hasta la primera confluencia de
2 nefrones en el sistema de ductos colectores. Hoy se
subdivide el túbulo distal clásico en 3 segmentos,
basado en su ultraestructura: el túbulo contorneado
distal (que empieza en la mácula densa), el túbulo
conector y el túbulo colector inicial.
El túbulo contorneado distal comienza en la mácula
densa y termina en la transición al túbulo conector. Sus
células son parecidas a las de la rama ascendente
gruesa.
El túbulo conector, que termina en la transición al
túbulo colector inicial, consiste de 2 tipos celulares:
células del túbulo conector y células intercaladas. Las
primeras son únicas, ya que producen y liberan
kalicreína renal, que no se sabe para qué es.
Los 2 segmentos que le siguen al túbulo conector, el
túbulo colector inicial (hasta la primera confluencia)
y el túbulo colector cortical (después de la
confluencia) son idénticos. Están compuestos de
células intercaladas y principales. Las células
intercaladas son 1/3 del total y tienen 2
subpoblaciones, de las cuales una secreta H+ y
reabsorbe K+, mientras que otra secreta HCO3
-. Las
células principales son 2/3 de las células del túbulo
colector inicial y túbulo colector cortical, y tienen
menos mitocondrias que las intercaladas, asimismo
invaginaciones poco desarrolladas. Estas reabsorben
Na+ y Cl
-, y secretan K
+.
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El ducto colector medular está limitado por un tipo
celular, que aumenta en su altura hacia la papila (ducto
de Bellini). Estas continúan el transporte de electrolitos
y participan el transporte de urea y agua regulado por
hormonas.
La estrechez del epitelio tubular aumenta desde el túbulo colector proximal hacia el medular Los epitelios pueden ser estrechos o no serlos (suelto),
lo que supondría que están sujetos a filtraciones. Esto
depende de la permeabilidad de sus tight junctions.
En general, la estrechez del epitelio tubular aumenta
desde el túbulo proximal hacia el ducto colector.
Gap Junctions proveen vías de baja resistencia entre
algunas (pero no todas) células tubulares vecinas. Estas
gap junctions están en varios sitios a lo largo de las
membranas celulares laterales. Existe un acoplamiento
eléctrico entre las células del túbulo proximal, pero no
entre los tipos celulares heterogéneos, como los que se
encuentran en los túbulos tanto conectores como
colectores.
Elementos Principales de la Función Renal
El Nefrón forma un ultrafiltrado del plasma sanguíneo y luego selectivamente reabsorbe el fluido tubular o le secreta solutos Las fuerzas de Starling regulan el flujo de los fluidos a
través de las paredes de los capilares en el glomérulo
donde hay una filtración neta. El filtrado llega al
espacio de Bowman.
Los túbulos renales reabsorben la mayoría de fluidos y
solutos que se filtran en el glomérulo. Si esto no pasara,
botaríamos todo el plasma sanguíneo en menos de
media hora. La mayor parte de la reabsorción ocurre en
el túbulo proximal, que reabsorbe NaCl, NaHCO3,
nutrientes filtrados (como la glucosa y aminoácidos),
iones divalentes (como el Ca+2
, HPO4-2
y SO4-2
) y agua.
El túbulo proximal secreta NH4+ y otros solutos al
lumen.
La función principal del asa de Henle es formar orina
concentrada, a través del bombeo de NaCl hacia el
intersticio de la médula, sin mover agua en este
proceso, haciendo de esta forma el intersticio
hipertónico. El ducto colector medular downstream
hace efectiva esta hipertonicidad bloqueando el paso de
agua por osmosis, o lo permite para que vuelva a
condiciones normales.
Células TAL secretan la glicoproteína THP, que junto a
la albúmina son las que hacen los ~50 mg/día de
proteína secretada por la orina. La THP se une a ciertas
cepas de Escherichia coli y podría ser parte de la
inmunidad innata contra infecciones del tracto
urinario.
El túbulo distal clásico y el sistema de ductos
colectores son los que controlan la excreción de NaCl
y agua. Aunque están lejos, lo que hace que poco
filtrado glomerular llegue aquí, son los sitios donde
actúan las hormonas que regulan la excreción de
electrolitos y agua (como la AVP y aldosterona).
El aparato yuxtaglomerular es la región donde cada rama ascendente gruesa se pone en contacto con su glomérulo Dos elementos del JGA tienen importantes roles
reguladores. Primero, si aumenta la cantidad de fluido
y NaCl que llega a la mácula densa de un nefrón, la
tasa de filtración glomerular (GFR) de ese nefrón baja.
Esto es el llamado feedback tubuloglomerular.
El segundo mecanismo de feedback se pone en marcha
cuando baja la presión en la arteria renal que suple a las
arteriolas aferentes. Cuando la arteriola aferente sensa
esta distensión disminuida en su pared, un
barorreceptor hace que las células granulares vecinas
liberen más renina hacia la circulación sistémica. Esto
es el eje renina-angiotensina-aldosterona, importante
en la regulación a largo plazo de la presión sanguínea
arterial sistémica.
Fibras nerviosas simpáticas que van hacia el Riñón regulan el flujo sanguíneo renal, la filtración glomerular y la reabsorción tubular El SNA sólo llega al riñón a través de su división
simpática. No hay fibras parasimpáticas en él, y las
simpáticas se originan en el plexo celiaco, y siguen a las
arterias hacia dentro del riñón. El SNP libera NE y
dopamina, que llegan al músculo liso de la vasculatura
y los túbulos proximales. Los efectos de la estimulación
simpática en el riñón son:
1. Vasoconstricción. 2. Estimula la reabsorción de Na
+ en el túbulo
proximal. 3. Estimula la secreción de renina.
Los nervios renales también son aferentes, y están
conectados a barorreceptores y quimiorreceptores.
Perfusión aumentada estimula a los barorreceptores
renales, en las arterias interlobulares y arteriolas
aferentes. Isquemia renal y una composición iónica
anormal del fluido intersticial estimulan a los
quimiorreceptores de la pelvis renal. ( [K+]o y [H
+]o).
Los riñones también son un órgano endocrino: producen renina, eritropoyetina, prostaglandinas y bradicinina, y activan la vitamina D Aparte de la producción de renina por las células
granulares del JGA, los riñones tienen otras funciones
endocrinas. Las células del túbulo proximal convierten
la 25-hidroxivitamina D circulante a su forma activa, la
1,25-dihidroxivitamina D.
Células similares a fibroblastos en el intersticio de la
corteza y médula externa secretan EPO en respuesta a
una baja en la PO2 local. En fallas renales crónicas, la
deficiencia de EPO lleva a anemia severa, que se puede
tratar con EPO recombinante.
También, el riñón libera prostaglandinas y varias
cininas, que tienen un efecto vasodilatador que
cumple un rol protector cuando se compromete el flujo
sanguíneo renal.
Midiendo el Clearance y Transporte Renal Existen varias pruebas para medir la función renal, las
que usamos en clínica caen en 2 categorías:
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1. Técnicas de Imagen, que proveen miradas macroscópicas excelentes del flujo sanguíneo renal, filtración y función excretora.
2. Mediciones del clearance renal de varias sustancias, para evaluar la habilidad de los riñones para manejar solutos y agua.
El clearance compara la velocidad a la cual los
glomérulos filtran una sustancia vs. la velocidad a la
cual los riñones excretan esa sustancia hacia la orina.
Haciendo esto podemos estimar la cantidad neta que es
reabsorbida o secretada por los túbulos renales y
evaluar las 3 funciones básicas del riñón: la filtración
glomerular, la reabsorción tubular y la secreción
tubular. Una limitación de este método es que evalúa la
función de los nefrones como un todo, ya que el
clearance suma todos los transportes individuales que
ocurren secuencialmente en el nefrón, y suma el
producto de los 2 millones de nefrones en paralelo.
El Clearance de un soluto es el volumen virtual de plasma que sería totalmente limpiado de un soluto en un tiempo dado Todo lo que se excreta en la orina viene del plasma
sanguíneo. De esta manera, la velocidad a la cual el
riñón excreta un soluto hacia la orina equivale a la
velocidad a la cual el soluto desaparece del plasma. El
clearance de un soluto se define como el volumen
virtual de plasma sanguíneo (por unidad de tiempo)
necesitado para suministrar la cantidad de soluto que
aparece en la orina.
El clearance (o aclaramiento) renal se basa en el
principio del balance de masas, y de acuerdo a la
anatomía especial del riñón, para cualquier soluto “X”,
que el riñón no sintetice, degrade o acumule, la única
ruta de entrada será por la arteria renal, y las dos únicas
salidas serán por la vena renal o el uréter. Ya que la
entrada de X iguala a la salida de X:
PX,a y PX,v son las concentraciones plasmáticas de X en
la arteria y vena renal, respectivamente. RPFa y RPFv
son las tasas de flujo plasmático renal (RPF) en la
arteria y vena renal, respectivamente. Ux es la
concentración de X en la orina. ̇ es el flujo urinario (el
punto sobre la V representa la derivada del volumen
respecto al tiempo). El producto Ux· ̇ es la tasa de
excreción urinaria, la cantidad de X excretada en la
orina por unidad de tiempo.
Asumimos que el riñón limpia todo el X que llega de un
volumen que ingresa de plasma arterial. Reemplazamos
RPFa con el volumen virtual que llega, el clearance de X
(Cx), que provee la cantidad exacta de X que aparece en
la orina. Segundo, asignamos 0 al valor de salida renal,
entonces tenemos:
Y resolvemos para el clearance:
Esta es la ecuación clásica de clearance, que describe
el volumen virtual de plasma que sería totalmente
limpiado de un soluto en un tiempo dado. Sólo
necesitamos saber 3 parámetros para calcular el
clearance de un soluto X:
1. La concentración de X en la orina (Cx). 2. El volumen de orina formado en un tiempo
dado ( ̇). 3. La concentración de X en el plasma sanguíneo
sistémico (Px).
Las 3 funciones básicas del riñón (la filtración
glomerular, la reabsorción tubular y la secreción
tubular) determinan el clearance renal de un soluto. En
el caso especial donde los riñones limpian
completamente X del plasma en solo una pasada por el
riñón, el clearance renal de X iguala al RPFa. El p-
aminohipurato (PAH) cumple esta característica, por
lo cual su clearance es un buen estimador del RPFa, que
simplificaremos de aquí en adelante a RPF.
Para todos los solutos que no se comportan como el
PAH, hay algo de X en el plasma venoso renal.
Entonces, el volumen virtual limpiado de X en un
tiempo dado va a ser menor que el RPF. Pata la mayoría
de los solutos, entonces, el clearance describe un
volumen virtual de plasma que sería totalmente
limpiado de un soluto, mientras que en verdad una
fracción mucho mayor de plasma es parcialmente
limpiada del soluto.
Podemos usar el clearance para estimar también el
GFR, que es otro importante parámetro de la función
renal. Este consiste en el volumen de fluido que se filtra
hacia la cápsula de Bowman por unidad de tiempo.
Imaginemos que un soluto X cumpla 2 características:
que sea filtrado libremente hacia el espacio de
Bowman, y que los túbulos no lo absorban, secreten,
sinteticen, degraden o acumulen. Entonces, la cantidad
de X que aparece en la orina por unidad de tiempo
(Ux· ̇) es igual a la cantidad de X que el glomérulo filtra
por unidad de tiempo (PX·GFR):
La entrada al espacio de Bowman también se conoce
como la carga de soluto filtrada, y generalmente se
da en milimoles (o miligramos) por minuto.
Rearreglamos la ecuación:
Esta ecuación es la misma que la clásica de clearance.
En otras palabras, el GFR es la CX si X tiene las
características requeridas. Como veremos después, la
inulina cumple estas características.
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La excreción urinaria de un soluto es la suma algebraica de su carga filtrada, reabsorción y secreción tubular La tasa de excreción renal (EX) depende de:
1. La tasa de filtración de X (FX), es decir, la carga filtrada (FX=GFR·PX).
2. La tasa de reabsorción de X (RX) tubular. 3. La tasa de secreción de X (SX) tubular.
Esta interrelación se expresa:
Algunas sustancias (como la inulina) no se reabsorben
ni secretan. Para la mayoría, la reabsorción o secreción
determina su cantidad presente en la orina. Sin
embargo, algunas sustancias se reabsorben y secretan.
Si el soluto sólo se reabsorbe y no se secreta, podemos
obtener su tasa de reabsorción:
Y al revés, si el soluto sólo se secreta pero no se
reabsorbe, su tasa de secreción será:
Estas dos últimas ecuaciones tienen 2 limitaciones
importantes. Primero, pata estimar la carga filtrada
asumimos que PX filtra libremente. Electrolitos
univalentes, la urea, glucosa y aminoácidos cumplen
esta condición. Sin embargo, si el soluto se une a una
proteína, por ejemplo, va a dejar de filtrar libremente.
Para el caso de estos solutos, como el Ca+2
, fosfato,
Mg+2
y PAH, es necesario medir la unión en el plasma y
corregirla para la fracción no filtrable del soluto.
Segundo, para que apliquemos la ecuación del balance
de masas, el riñón no debe sintetizar, degradar o
acumular el soluto. Un ejemplo de soluto que es
sintetizado por el riñón es el amonio. La glutamina y
glutamato son degradados por el riñón (para dar
amonio), igualmente otros aminoácidos y ácidos mono
y bicarboxílicos.
Cuando el riñón reabsorbe y secreta una sustancia, el
clearance no es adecuado para describir el manejo de
solutos renal.
Otro parámetro útil para medir cómo el riñón maneja
un soluto que filtra libremente es la fracción de
excreción (FE), que es la proporción de la cantidad
que se excreta en la orina (Ux· ̇) vs. la carga filtrada
(GFR·PX):
Como vimos antes, UX · ̇ / PX es el clearance de X (CX):
Si estimamos el GFR como el clearance de inulina (CIn),
la fracción de excreción de cualquier soluto que se filtre
libremente va a ser la proporción de estos clearances:
Técnicas microscópicas hacen posible medir las tasas de filtración, absorción y secreción de un solo nefrón Para ver cómo funcionan los nefrones, y entender cómo
aporta el nefrón individual a la función de los nefrones
como un todo, existen varias técnicas que permiten
isolar nefrones o células renales para estudiarlas en el
laboratorio, y de esta manera modelar las ecuaciones
que hemos descrito hasta aquí para un solo nefrón, y
asimismo estudiar su función individual.
Los Uréteres y la Vejiga Cuando el fluido deja la parte más distal del ducto
colector, ya tiene su composición final de orina.
Entonces, tanto la pelvis renal, los uréteres, vejiga y
uretra no deben cambiar esta composición, al contrario
de lo que recordamos del sistema gastrointestinal, en
donde el epitelio seguía modificando el contenido del
tracto hasta que salía del cuerpo.
Los uréteres impulsan la orina desde la pelvis renal hacia la vejiga por ondas peristálticas, conducidas por un sincicio de miocitos lisos Los uréteres son conductos para el paso de la orina
desde la pelvis renal hacia la vejiga urinaria. Están en el
retroperitoneo. Entran a la porción más baja y posterior
de la vejiga (unión vesicoureteral), y pasan de
manera oblicua por su pared muscular, y se abren al
lumen de la vejiga 1 o 2 [cm] por sobre y lateral al
orificio de la uretra. Los dos orificios ureterales,
conectados por una cresta de tejido, y el orificio uretral
forman los vértices de un triángulo (el trígono
vesical). Una válvula con forma de aleta de membrana
mucosa cubre cada orificio ureteral. Esta válvula
anatómica más el efecto válvula fisiológico que da la
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entrada oblicua del uréter a la vejiga, previenen el
reflujo de la orina hacia los uréteres cuando la vejiga se
contrae.
El lumen de los uréteres está revestido por epitelio
transicional, que se encuentra sobre una submucosa
de tejido conectivo, la cual descansa sobre una capa
longitudinal interna y otra circular externa de músculo
liso. Este músculo liso ureteral funciona como un
sincicio, por lo que es un ejemplo de músculo liso
unitario. Gap junctions conducen la actividad eléctrica
de célula a célula a una velocidad de 2 a 6 cm/s.
Estímulos mecánicos o químicos, o una depolarización
de membrana supraumbral pueden gatillar un
potencial de acción del tipo plateau.
La contracción del músculo liso ureteral es similar a la
de cualquier otro músculo liso, con MLCK, PKA y CaM.
Ondas peristálticas ureterales se generan en los
marcapasos eléctricos que se encuentran en la parte
proximal de la pelvis renal y se propagan por los
uréteres hacia la vejiga a una frecuencia de 2 a 6 por
minuto. En reposo, la presión hidrostática intraureteral
es de 0 a 5 cm H2O, pero aumenta a 20-80 cm H2O
durante ondas peristálticas. El bloqueo del flujo
ureteral hacia la vejiga, por un cálculo renal, por
ejemplo, hace que la presión hidrostática en reposo
aumente a 70-80 cm H2O por un periodo de 1 a 3 horas.
Esta presión se transmite de manera retrógrada hacia
los nefrones, y frena el flujo, haciendo que la filtración
glomerular llegue casi a 0. La hidronefrosis, una
dilatación de la pelvis y cálices del riñón, puede
evolucionar en horas a días. Los pacientes se quejan de
dolor cólico renal agudo, que resulta de la distensión de
las estructuras involucradas. Si no se soluciona este
problema, la obstrucción puede causar una disfunción
renal e incluso una falla renal aguda.
Aunque la peristalsis ureteral puede ocurrir sin
inervación, el SNA puede modular la peristalsis. La
entrada simpática (a través de los plexos aórtico,
hipogástrico y ovárico o espermático) modula la
contractilidad ureteral a medida que la norepinefrina
actúa sobre los receptores α-adrenérgicos excitatorios o
β-adrenérgicos inhibitorios. La entrada parasimpática
estimula la contractilidad ureteral a través de la ACh,
directamente actuando sobre los receptores
colinérgicos muscarínicos, o indirectamente
induciendo la liberación de NE que puede actuar sobre
los receptores α-adr. Algunas de las fibras autonómicas
que inervan los uréteres son fibras del dolor aferentes.
Fibras Simpáticas, Parasimpáticas y Somáticas inervan la vejiga urinaria y sus esfínteres La vejiga urinaria consta de una porción principal (el
cuerpo) que recolecta la orina, y una porción con forma
de embudo (el cuello) que se conecta con la uretra.
Epitelio transicional bordea el lumen de la vejiga. 3
capas de músculo liso conforman el músculo detrusor
de la pared de la vejiga. En el vértice inferior del
trígono, el lumen de la vejiga se abre hacia la uretra
posterior, que se extiende por 2 o 3 cm. La pared de la
uretra posterior tiene fibras de músculo liso
intercaladas con fibras elásticas, que conforman el
esfínter interno. Inmediatamente adyacente a este
está el esfínter externo, que está hecho de fibras
voluntarias, en su mayoría de contracción lenta (o
slow-twitch) estriadas.
En humanos el músculo liso de la vejiga parece no
tener gap junctions, por lo que es multiunitario.
La vejiga y esfínteres reciben inervación simpática,
parasimpática y somática. La inervación simpática
hacia la vejiga y esfínter interno viene de T10 a L2 vía
nervios lumbares esplácnicos que llegan al plexo
hipogástrico, desde donde se generan los nervios
hipogástricos izquierdo y derecho. Estos van hacia el
plexo hipogástrico inferior o pélvico, desde donde salen
las fibras postgangliónicas que inervan la pared de la
vejiga.
La inervación parasimpática de la vejiga se origina de
S2 a S4, vía nervio pélvico esplácnico hasta la vejiga.
La inervación somática se origina en motoneuronas
de S2 a S4. El nervio pudendo controla el músculo
esquelético voluntario del esfínter externo.
El llenado de la vejiga activa receptores de estiramiento, que inician el reflejo de la micción, un arco reflejo espinal que se encuentra también bajo el control de centros nerviosos superiores El tono de la vejiga se define por la relación entre el
volumen de la vejiga y la presión intravesical. Esta
relación se puede medir insertando un catéter y
midiendo el cambio de presión al llenar la vejiga en
intérvalos de ~50 mL partiendo de una vejiga vacía.
Esto genera un cistometrograma. Aumentar el
volumen de 0 a ~50 mL produce un aumento
moderadamente empinado en la presión. Aumentos de
volumen adicionales hasta los ~300 mL casi no
producen aumentos en la presión; esta alta compliance
refleja la relajación del músculo liso. A volúmenes
mayores a 400 mL, aumentos adicionales en el volumen
producen aumentos marcados en la presión “pasiva”. El
tono de la vejiga, hasta el punto de gatillar el reflejo de
la micción, es independiente de la inervación
extrínseca de ésta.
Centros corticales y suprapontinos en el cerebro
normalmente inhiben el reflejo de la micción, que
coordina el centro pontino de la micción,
controlando el músculo detrusor de la vejiga y los
esfínteres urinarios. En la fase de almacenamiento,
receptores de estiramiento en la vejiga mandan señales
aferentes al cerebro por los nervios esplácnicos
Sebastián Lavanderos B. 2do. Medicina UDP
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pélvicos. Uno siente la necesidad de vaciar su vejiga a
los ~150 mL, y siente que está llena a los 400-500 mL.
Sin embargo, hasta que la situación nos deje, impulsos
eferentes desde el cerebro, en un reflejo aprendido,
inhiben las neuronas presinápticas parasimpáticas de la
médula espinal sacra que sino estimularían al detrusor.
La contracción voluntaria del esfínter urinario externo
probablemente también contribuye al almacenamiento.
La fase de micción comienza con una relajación
voluntaria del esfínter urinario externo, seguida de la
relajación del interno. Cuando una pequeña cantidad
de orina llega a la uretra proximal (posterior), señales
aferentes van hacia la corteza para avisar que la
micción es inminente. El reflejo de micción ahora
continua sin nadie que lo pare, ya que los centros
pontinos dejan de inhibir las neuronas parasimpáticas
pregangliónicas que inervan el músculo detrusor.
Como resultado, la vejiga se contrae, expeliendo la
orina. Al mismo tiempo, los centros corticales inhiben
los músculos del esfínter externo. La micción
voluntaria también involucra la contracción voluntaria
de los músculos abdominales, que aumentan la presión
de la vejiga y contribuyen a la micción y vaciar
completamente la vejiga.
El reflejo de micción básico, aunque si bien es
inherentemente un reflejo de la médula espinal, puede
ser facilitado o inhibido por centros superiores en el
SNC que establecen el umbral para la micción.