Sistema renal microcirculacion intercambio transcapilar



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FISIOLOGÍA Renal



SISTEMA RENAL
MICROCIRCULACION - INTERCAMBIO TRANSCAPILAR.
El cloruro de sodio y el bicarbonato de sodio son los principales responsables de la presión osmótica en el plasma.

En el LEC encontramos:

K+ = 4-5 meq/L

Na+ = 144

Cl - = 103

En el LIC la osmolaridad está dada por potasio, proteinatos y fosfatos.

Dentro y fuera hay 300 meq/L o miliosmoles. En el LEC, 247 meq corresponden al cloruro de sodio. (el suero fisiológico es fundamentalmente cloruro de sodio).

Efecto osmótico solo ejercen los elementos impermeables a la membrana, porque hacen que cambien los flujos de agua; si es permeable, no ejerce efecto osmótico porque se equilibra adentro y afuera de la célula.


INTERCAMBIO A TRAVÉS DEL CAPILAR.

El capilar es el único lugar donde se produce intercambio con las células. Un capilar tiene una sola capa de células endoteliales; son capaces de contener una enorme presión, porque tienen un lumen muy pequeño. Los glóbulos rojos deben pasar de a uno y deformándose, por lo tanto la velocidad de flujo (1 ml/sg) es baja, para permitir el intercambio.

La resistencia es baja, si un capilar está tapado, hay miles de otros paralelos por donde puede pasar la sangre.

El área capilar es muy grande.

El capilar no tiene tono, no tiene músculo liso ni está inervado, por lo que el intercambio depende de lo que ocurra a nivel de las arteriolas y de las vénulas. Los vasos arteriolares tienen músculo liso en abundancia, lo que les da un tono y son de alta resistencia. Las vénulas son más anchas, no tienen tejido elástico y son vasos de capacitancia, solamente contienen sangre.

Si aumenta la presión arteriolar, no sale más líquido intersticial porque las arteriolas disminuyen su lumen. Si aumenta la presión venosa (insuficiencia cardíaca) se va a producir un edema porque el intersticio comienza a aumentar su volumen.

La resistencia arteriolar es a la resistencia venosa como 4 es a 1.

RA = 4

RV 1
Fuerzas que participan en el intercambio entre la sangre y el líquido intersticial.

La única sustancia que no atraviesa la membrana capilar y que, por tanto, ejercen presión osmótica, son las proteínas, lo que se conoce como presión coloide osmótica u oncótica.

La presión hidrostática capilar (PHC) es la presión que ejerce la sangre sobre el capilar y que produce filtración de la sangre al LIS.

La presión oncótica plasmática (POP) produce reabsorción de líquido hacia el interior del capilar.

Hay una presión hidrostática intersticial (PHI), es cero en lo normal; si fuera positiva, hace presión hacia adentro del capilar; y una presión oncótica instersticial (POI), es hacia el líquido intersticial cuando es positiva, prácticamente cero porque las proteínas no pasan, y si pasan las capta el sistema linfático, al igual que el exceso de líquido.

La presión hidrostática capilar es mayor en el lado arteriolar y menor en el venoso (35 y 16). La presión oncótica es la misma a lo largo del capilar (26 mmHg).

La presión efectiva de filtración (PEF) a nivel del capilar está dada por:


PEFA = (PHC + POI) - (POP+PHI).

PEFA = (35 + 1) – (26 + 0)

PEFA = 10 mmHg
PEFV = (16 + 1) – (26 + 0)

PEFV = - 9 mmHg.


Los 10 mmHg significa que se filtran 20 litros de plasma al día, pero no se reabsorbe todo, existe una diferencia de 3 litros al día, que es captada por el sistema linfático.

Si un niño tiene déficit de proteínas, se ve con el abdomen abultado; como las proteínas en el plasma son bajas, la presión oncótica disminuye haciendo aumentar la filtración. El hígado produce proteínas, por lo que cirrosis hepática también puede llevar a edema. Entre las proteínas importantes cabe señalar la albúmina.


Causas de un edema:

  • Aumento de la presión hidrostática capilar, la que puede ser producto de

  • Aumento de la presión arterial

  • Aumento de la resistencia venosa

  • Disminución de la resistencia arterioral

  • Aumento de la presión venosa.

El simpático inerva las arteriolas, por adrenalina, produciendo vasocontricción. Si se activa el simpático, disminuye la filtración. Normalmente los vasos están semicontraidos (tono). Es más grave un aumento de la presión venosa, menos grave es el aumento presión arterial.

  • Disminución de la presión oncótica plasmática por un déficit en la ingesta, disminución de la síntesis o aumento de excreción de proteínas por el riñón.

  • Bloqueo linfático: cuando hay que sacarlos por cáncer o en la destrucción de linfáticos por microorganismos.

  • Aumento permeabilidad capilar: tóxicos de arañas, quemaduras extensas.

En la deshidratación, se concentran las proteínas y disminuye la presión de filtración, por lo que la reabsorción aumenta.



FUNCIONES DE LOS RIÑONES





  • Regula el volumen y la composición del fluido extracelular, rol en la homeostasis, formando orina más o menos concentrada, a través de la ADH (regula agua) y aldosterona (regula Na y K).

  • Regulan la presión arterial, porque tienen un flujo sanguíneo muy alto.

  • Remueve productos de desecho.

  • Regula el balance ácido-base excretando radicales ácidos y reteniendo bases.

  • Produce eritropoyetina (glóbulos rojos).

  • Regula la producción de renina y vitaminas.

Los riñones filtran 180 litros al día; de estos se reabsorben 179 litros y se excreta 1 litro.

Existen 2 redes de capilares: glomerulares y peritubulares. Aquí hay dos zonas de alta resistencia.

El capilar glomerular es 100 veces más permeable y tiene mucho músculo liso en ambas redes arteriolares (en los capilares sistémicos hay filtración dependiente de arteriola y reabsorción determinada por vénula).



FILTRACIÓN


Al capilar entran 1.200 ml de sangre por minuto, del cual filtra un ultrafiltrado del plasma (plasma sin proteínas). El flujo plasmático se determina restando el hematocrito (50%), siendo de 600 ml por minuto.

Los vasos arteriolares aferentes y eferentes están inervados por el Sistema Nervioso simpático, cuyo neurotransmisor es noradrenalina, y los receptores son de tipo alfa, produciendo vasocontricción. Al estimular un simpático se puede producir el cierre total de la arteriola aferente (anuria).



Autorregulación del flujo sanguíneo renal e intensidad de flujo glomerular.


Frente a un aumento de la presión arterial entre 80 y 180 mmHg, el flujo sanguíneo renal (FSR) y la intensidad de filtración glomerular (IFG) permanecen constantes. El comportamiento de los vasos renales frente a un aumento de presión es independiente del SN.

El flujo sanguíneo renal es igual a la presión arterial partido por la resistencia vascular renal; a medida que aumenta la presión, los vasos aumentan su resistencia. Este mecanismo es intrínseco: teoría miogénica.

Sobre 180 o bajo 80, el flujo aumenta paralelo con la presión. Para eliminar este mecanismo regulatorio hay que administrar un relajante muscular. Este mecanismo de autorregulación ocurre principalmente en la arteriola aferente.

CAPILARES GLOMERULARES


Son diferentes a los capilares sistémicos o periféricos. En ambos hay simple difusión. El capilar glomerular está entre 2 arteriolas y es 100 veces más permeable que los sistémicos, a pesar de tener más capas: endotelio, membrana basal (glicoproteínas cargadas negativamente, por lo que impiden el paso de las proteínas) y epitelio; los podocitos tampoco constituyen una barrera. Tiene un coeficiente de filtración (Kf) muy alto, el que está dado por el área y por la permeabilidad hidráulica.

La formación de orina requiere de 3 mecanismos:



  • Filtración glomerular, la que permite que una parte del plasma filtre hacia la cápsula de Bowman y los túbulos; la filtración depende de los mecanismos preglomerulares (arteriola aferente) y postglomerulares (arteriola eferente), porque el capilar no tiene tono.

  • Reabsorción: es el paso de líquido del lumen al capilar peritubular (del 100% de los solutos que filtran, se reabsorbe un 99%). Estos procesos pueden ser activos o pasivos: sodio: activo primario; glucosa, activo secundario; Urea, pasivo, etc.

  • Secreción tubular: paso del capilar peritubular al lumen, también pueden ser desechos de las propias células tubulares.



FILTRACIÓN GLOMERULAR

La sangre llega con una cierta presión: presión hidrostática del capilar glomerular (PHCG), fuerza que produce filtración; las únicas fuerzas que se le opone son la presión oncótica plasmática (POP) y la presión hidrostática de la cápsula de Bowman (PHCB). Por tanto, la presión efectiva filtración (PEF) está dada por:

PEF = PHC - (POP + PHCB)
Como hay 2 arteriolas, a ambos lados la PHC (de 45 mmHg) es igual, porque ambas son zonas de alta resistencia. A medida que el plasma filtra, la POP va aumentando (de 25 a 35). La presión en la cápsula de Bowman es constante (10 mmHg). En el extremo eferente la filtración es cero.

Por tanto, la PEF en la arteriola aferente es 10 mmHg, llegando a cero en el extremo eferente. Mientras más líquido se filtre más se concentran las proteínas y se alcanza el equilibrio (la presión osmótica equilibra a la hidrostática).

La cantidad o el volumen de plasma que filtra desde los capilares glomerulares hacia los túbulos en 1 minuto se llama Intensidad de Filtración Glomerular. El flujo plasmático renal es 600 ml/min.

IFG = Kf x PEF


IFG = 12,5 ml/min mmHg x 10 mmHg

IFG = 125 ml/min


Se puede modificar la IFG:

  • aumentando la presión arterial y modificando la resistencia de las arteriolas aferentes o eferentes;

  • variando la presión oncótica.

  • Cualquier mecanismo que obstruya la pelvis, los uréteres o túbulos hace aumentar la presión en la cápsula de Bowman, la que se opone a la filtración.

  • Se puede modificar el Kf cuando disminuye el número de capilares o la permeabilidad del capilar.

Fracción de Filtración (FF) = IFG/Flujo Plasmático Renal = 125/600 = 0.20 = 20%.



MECANISMOS DE REABSORCIÓN TUBULAR




TUBULO PROXIMAL


La membrana luminal se presenta con “borde en cepillo”, lo que hace que tenga una superficie enorme. Tiene alta permeabilidad al sodio y al agua. Entre las células hay uniones que se pueden abrir para dejar pasar sustancias.

En la membrana basolateral hay muchas ATPasas, las que sacan sodio y entran potasio.

En la reabsorción la sustancia debe pasar a la célula, atravesarla, pasar la membrana basolateral, al líquido intersticial y al capilar.

Cuando las sustancias pasan a través de la célula se llama vía transcelular; cuando pasa entre las células se llama vía paracelular (las uniones se abren).

En el túbulo proximal se reabsorbe un 70% del agua y los solutos. Se reabsorbe la misma cantidad de soluto que de agua, por lo que el fluido no se concentra y se conserva la osmolaridad (300 miliosmoles por litro), por lo que se dice que la reabsorción en el proximal es isoosmótica.

El túbulo proximal reabsorbe un 70% de sodio, cloruro y potasio, agua, el 100% de la glucosa, proteínas y aminoácidos, y 50% de la urea.

Los capilares peritubulares tienen presión hidrostática del capilar peritubular (PHCP), presión oncótica del capilar peritubular (POCP) y presión del Lis (PLIS). La POCP es alta (35), la PHCP es baja: 20 (era alta en la arteriola eferente); la PLIS es 10. De esta manera:

PEF = PHCP - PO - PLIS = -25 mmHg

Esto indica que las fuerzas van hacia adentro del capilar. Si aquí disminuye la presión oncótica, disminuye la PEF.

Hay una pequeña cantidad de soluto que queda en el intersticio que tiende a volver al túbulo proximal. Al disminuir la presión oncótica o al aumentar la presión hidrostática (por vasodilatación de la arteriola eferente) aumenta la filtración hacia el túbulo y la reabsorción es menor, entonces la diuresis aumenta, porque el sodio y el cloruro arrastran al agua.


Transporte de glucosa.

El sodio entra a la célula por simple difusión y sale por la bomba. Mientras más trabaja la bomba, genera más gradiente con lo que facilita la entrada de sodio.

El sodio presta sus gradientes a la glucosa y aminoácidos: transporte activo secundario. El contratransporte es cuando se secreta hidrógeno y entra sodio.

La glucosa utiliza un transportador común con el sodio en la membrana luminal y sale de la célula por difusión facilitada hacia el LIS. En el fondo, la glucosa es dependiente de la ATPasa de sodio, si esta se bloquea, se acumula sodio en la célula, la gradiente disminuye y se pierde la glucosa por la orina. Toda la glucosa que viene por la sangre filtra por los capilares glomerulares y es reabsorbida.



  • Carga Tubular de Glucosa (CTG) o carga filtrada de glucosa: es la glucosa que llega al túbulo; depende de la glicemia (1 gr/L = 1 mg/ml = 100 mg/100 ml = 100 mg/dl) y de la IFG.

CTG: 1 mg/ml x 125 ml/min = 125 mg/min.

En condiciones normales hay carriers suficientes para reabsorber toda la glucosa, pero si hay mucha, se agotan los carrier y el exceso se excreta, lo que se conoce como glucosuria; como la glucosa arrastra agua, aumenta la cantidad de orina, lo que genera diuresis osmótica (glucosa: soluto osmóticamente activo). Si hay más agua, el sodio se diluye y la gradiente de sodio disminuye, por lo que se pierde sodio por la orina y arrastra a su vez más agua.



  • Transporte Tubular Máximo de Glucosa: es la máxima cantidad de glucosa que puede ser reabsorbida sin saturar el mecanismo de transporte. Su valor es de 375 mg/min.

  • Umbral Plasmático de Glucosa: es la glicemia a la cual ya puede empezar a aparecer glucosa en la orina; está entre 2 a 2,1 mg/ml; esto debido a la heterogeneidad de la nefronas.



Contratransporte sodio-hidrogenion


Por este mecanismo los riñones regulan el equilibrio ácido base. Se reabsorbe sodio y secreta hidrogenion; el bicarbonato que filtra reacciona con H, formando H2CO3, el que por acción de la anhidrasa carbónica se transforma en H2O y CO2.

Los hidrogeniones secretados no pueden quedar en el lumen, porque la orina se pone ácida (el de la orina 4 a 5.8), por lo que lo combina con sistemas tampones o buffer: bicarbonato (HCO3-), fosfatos (HPO4=) y el amoniaco (NH3), los que permanecen en el lumen y se excretan. Por la excreción de un hidrogenión se reabsorbe un bicarbonato y un sodio (en total se absorbe un 20% aquí), secreción que es activa secundaria.

Si se bloquea la encima anhidrasa carbónica (acetazolamida, diurético), no se secretan hidrogeniones ni se absorbe sodio, lo que arrastra agua y cloruro. El bicarbonato se pierde, no se reabsorbe, con lo que el pH sanguíneo disminuye y la orina se alcaliniza.

El bicarbonato se reabsorbe en el túbulo proximal en un 99%; la urea en un 50%, como es liposoluble, va a depender de su gradiente, la que depende de la reabsorción agua, en la parte final del túbulo proximal.


ASA DE HENLE DESCENDENTE.
La osmolaridad se mantiene, el volumen es 70% menos.

No hay ningún mecanismo activo ni borde en cepillo. Este sector es altamente permeable al agua (se reabsorbe un 15% del agua filtrada) y muy poco permeable a los solutos y al cloruro de sodio (no hay reabsorción de soluto). Además ocurre una secreción pasiva de cloruro de sodio. Por tanto, este fluido se concentra, alcanzando una osmolaridad de 1.200 miliosmoles por litro.



ASA DE HENLE ASCENDENTE



Rama ascendente delgada.

Es impermeable al agua, al igual que la rama gruesa y el primer segmento del túbulo distal. Tampoco hay mecanismos activos. Hay reabsorción pasiva de cloruro de sodio, porque está más concentrado en el líquido tubular, y secreción de urea. Como la reabsorción de sodio es mayor que la secreción de urea, se produce una pérdida neta de soluto sin pérdida de agua, con lo que se diluye el líquido tubular.


Rama ascendente gruesa.

En el segmento grueso del asa la osmolaridad es de 600 a 700.

Esta zona tiene mecanismos activos. Se reabsorbe un 20 a 25% del sodio, potasio y cloruro que filtra, por un cotransportador de la membrana luminal, que transporta sodio, potasio y cloruro. El sodio presenta el gradiente; se reabsorben 1 potasio, 1 sodio y 2 cloruros. El intersticio se hace hiperosmótico (lo que contribuye a que posteriormente salga agua) y el fluido llega a una osmolaridad de 100 mosm/L (hipotónico).

Un diurético llamado laxur o furosemida bloquea el transporte activo de cloruro (diurético de asa), con lo que se bloquea el sodio y el potasio, los que arrastran agua. La desventaja de este medicamento es que se pierde mucho potasio. Lo bueno es que se pierde agua y sales; (si solo se pierde agua, se concentra el organismo y se reabsorbe más agua).


TUBULO DISTAL TERMINAL

Lo que ocurra de aquí en adelante con la concentración de la orina depende de la ADH y la vasopresina.

Se reabsorbe sodio y se secretan potasio e hidrogeniones.


  • Las células principales poseen una bomba basolateral que reabsorbe sodio y secreta potasio. Este mecanismo es dependiente de aldosterona. El 2% del sodio que se reabsorbe depende de aldosterona, pero si no está presente se pierde una cantidad enorme de sodio y por lo tanto de agua.

  • En las células intercaladas se reabsorben bicarbonato y sodio y se secretan hidrogeniones, este último depende de una ATPasa hidrógeno.

La cantidad de soluto que se reabsorbe no es tan importante en cuantía, porque la mayoría ya se reabsorbió.



ADH

Se sintetiza en el hipotálamo.

En el túbulo distal terminal comienza a actuar la ADH, con sus receptores en la membrana vasolateral. Si está presente en forma normal, empieza a salir agua y la orina se concentra, llegando la orina a una osmolaridad de 600 a 700 miliosmoles por litro (hiperosmótica).

Cuando se secreta mucha ADH o vasopresina (en cuadros de deshidratación por vómitos, sangramiento, baja presión, lo que lleva a un aumento de la osmolaridad de los líquidos corporales), se ocupan todos los receptores y se reabsorbe más agua, alcanzando la orina 1.200 mosm/L y un volumen bajo no menor a 0,5 litros.

Cuando hay deshidratación hiperosmótica ocurre:


  • Aumenta la osmolaridad del LEC, lo que aumenta la descarga de osmorreceptores (además se estimula el centro de la sed y se ingiere líquido).

  • Disminuye la volemia o presión arterial: disminuye descarga de volorreceptores (aurícula izquierda y vasos pulmonares) y disminuye descarga de barorreceptores (cayado de la aorta y seno carotideo).

Ambos estímulos viajan al hipotálamo y producen aumento secreción de la ADH. La reabsorción de agua tiende a normalizar la osmolaridad y la presión.
Control de la secreción de ADH.

  • Osmorreceptores: con un aumento de la osmolaridad de un 3% la secreción de ADH es máxima.

  • Presorreceptores o volorreceptores: cuando disminuye la volemia o presión en un 30%, la secreción de ADH es máxima; si aumenta un 10 o 15%, no hay ADH.

Si no hay ADH (diabetes insípida) el fluido se diluye y la osmolaridad de la orina va a estar entre 30 y 50 miliosmoles por litro y un volumen de 15 a 20 litros por día.


Mecanismo de acción

El receptor está en la membrana vasolateral del túbulo distal y principalmente el colector; se sintetiza un AMPcíclico, el que activa a proteínas quinasas y fosforila proteínas, las que forman canales que se incorporan en la membrana luminal, aumentando el número de poros abiertos y la permeabilidad al agua.


COMPLEJO YUXTAGLOMERULAR: sistema renina - angiotensina - aldosterona

Las células de la mácula densa son estimuladas por una disminuida carga Y UNA DISMINUCIÓN DE Na+ y Cl-, produciendo renina.

Las células yuxtaglomerulares también producen renina y son barorreceptores (receptores de tensión y/o presión), por lo que una disminución de la presión arterial en la arteriola aferente aumenta la secreción de renina.

La renina se combina con angiotensinógeno (hígado) convirtiéndose en angiotensina I (inactiva), la que se convierte en angiotensina II (activa). Esta actúa sobre la corteza suprarrenal la que produce sed, además es un vasocontrictor poderoso, estimula la ADH y la secreción de aldosterona (corteza suprarrenal), la que reabsorbe sodio y agua y excreta potasio.

El aumento de potasio y disminución de sodio estimulan directamente la producción de aldosterona.

En un hiperaldosteronismo se retiene mucho sodio y agua, con lo que aumenta la volemia, disminuye el potasio plasmático, y la orina disminuye.

En un hipoaldosteronismo se pierde sodio y agua por la orina, y el potasio plasmático aumenta.

La aldosterona es una hormona esteroidal, liposoluble (la ADH es proteica), entra a la célula blanco y actúa en el núcleo produciendo ARNm aumentando la síntesis proteica; esta proteína (permeasa) crea canales de sodio en la membrana luminal; la aldosterona además estimula una actividad de una ATPasa (membrana vasolateral) que saca sodio y entra potasio, el que se secreta al lumen.



TUBULO COLECTOR


A nivel del final del conducto colector de la médula interna la ADH aumenta la permeabilidad a la urea y junto con el cloruro de sodio dan cuenta de la osmolaridad (50 y 50). Mientras esté mas concentrada la orina, más se reabsorbe urea, por eso es mejor que la orina este diluida.

Esteban Arriagada



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