.- ESTRUCTURA

Los riñones son órganos cuya estructura circulatoria se considera terminal y segmentada. De la arteria renal respective, se desprenden las arterias segmentarias, las arterias interlobares, posteriormente arterias arqueadas (arcuatas) e interlobulares, de donde se desprenden las arteríolas aferentes hacia el ovillo glomerular (Ver figura 1)

La arteríola aferente se subdividirá en numerosos ovillos capilares intraglomerulares, que convergerán a su vez en la artreíola eferente, a la salida del glomérulo renal, para

continuarse posteriormente en el sistema capilar peritubular, que irriga los tubules renales (ver figura 2). Como veremos más adelanta este verdadero sistema portal arterial renal comunica en serie un sistema capilar intraglomerular, diseñado evolutivamente para cumplir con el proceso de filtración y un sistema capilar peritubular, diseñado fundamentalmente para la absorción.

II.- ESTRUCTURA DEL GLOMERULO

La barrera de filtración glomerular consiste en:endotelio, con sus poros grandes, Membrana basal y los diafragmas entre los pedicelios. Comparada con la barrera de cualquier capilar, esta barrera combina una alta permeabilidad hídrica con una baja permeabilidad a proteínas plasmáticas. La barrera para las macromoléculas es selectiva respecto a tamaño y carga (proteínas polianiónicas). La eliminación experimental de la carga negativa implica aparición de proteinuria.

Por otra parte, la densa red de MBG opone una barrera estérica a moléculas de cierto tamaño. Moléculas de radio efectivo 18A pasan libremente, mientras que moléculas > 40A no pueden filtrar.

La barrera final es el diafragma de membrana. Las moléculas que llegan a ese nivel son atrapadas por los podocitos (fagocitosis). Las que son atrapadas a nivel subendotelial o intramembrana aparentemente son fagocitadas por células mesangiales. (Ver Figura 3)

III.- FISIOLOGIA DE LA FILTRACION GLOMERULAR

El proceso de filtración glomerular y sus mecanismos permanecieron relativamente desconocido para la medicina hasta la década del 60 en que se empezó a comprender y a analizar experimentalmente los procesos que determinaban la formación del filtrado glomerular. Hasta comienzos de siglo se pensaba que la orina iniciaba su formación por un proceso semejante a la secreción de las glándulas endocrinas. Sólo a través de los trabajos de micropunción tubular y microcuantificación de proteínas se puedo establecer que la primera etapa de formación d ela orina era un ultrafiltrado del plasma, que seguía en gran medida las leyer biofísicas aclaradas previamente for Frank Starling.

Los riñones reciben aproximadamente el 20% del débito cardíaco, vale decir, alrededor de 1200 ml/min de sangre. Con un adulto normal, con Hematocrito de 45%, eso determina un flujo plasmático renal (FPR) de alrededor de 660 ml/min. Con este flujo plasmático renal, se produce normalmente 125 ml/min de filtrado glomerular (o Velocidad de filtración Glomerular, VFG). Así, en el ser humano, la Fracción de filtación (VFG/FPR) es de aproximadamente 0.19, variable que es diferente para cada especie mamífera.

En cada glomérulo, en cada instante de tiempo, se está produciendo una suma algebraica de fuerzas positivas (que promueven la ultrafiltración) y fuerzas opuestas. Dentro de las fuerzas positivas, está la Presión Hidrostática capilar glomerular (Pg) y la presión oncótica del espacio urinario (pi). Las presiones negativas son la Presión hidrostática del

espacio urinario (Pi) y la presión oncótica del capilar glomerular (pg). La presión resultante o de filtración (Pf) es la suma neta de éstos componentes (ver figura 4). Esta Pf, actuando sobre una superficie S (m2) de intercambio, con una constante de permeabilidad hidráulica K (mL/min/mmHg) producirá una velocidad de filtración x, de acuerdo a la ecuación 1.

Ecuación 1

SNGFR = Kg [(Pg - Pi) - (pg-pi)]= Kg [DP - D p]= Kg * Pf= k * S *Pf

En clínica, nosotros no tenemos la posibilidad de medir la velocidad de filtración glomerular de cada nefrón, y se mide la Velocidad de filtración glomerular global, que representa la suma (o integral) de las filtraciones glomerulares individuales de cada unidad nefronal funcionante en los riñones.

IV.- SELECTIVIDAD DEL ULTRAFILTRADO GLOMERULAR. EQUILIBRIO GIBBS-DONNAN

Como hemos mencionado, la membrana de filtración glomerular es selective, es decir, hay restricciíon a la filtración de mol´deculas que es proporcional a su radio molecular. Para un radio molecular dado, la permeabilidad es menor cuanto más negativa es la molécula. Se establece así un Coeficiente de tamizaje (o sieving coefficient), que es la relación entre la concentración en el fluido tubular y el plasma de una determinada sustancia (para las sutancias que filtran libremente, este coeficiente es igual a 1, como es el caso de la Inulina).

Por otra parte, la composición del ultrafiltrado glomerular es casi identical a la del suero sanguíneo, desde el punto de vista electrolítico, introduciendo las correcciones dadas por la Ecuación de Gibbs-Donnan, para equilibrio electroquímico en membranes semipermeables. Así, la presencia de aniones no-filtrables en el lado capilar de la membrana, representados por las proteínas produce el efecto de que los cationes tienen una concentración discretamente menor y los anions discretamente mayor que en el suero en el lado urinario (ver tabla 1).

Tabla 1

Electrolitos Concentración Plasmática (mEq/L)

Concentración ultrafiltrado (mEqIL)

Cuociente Gibbs-Donnan

CationesSodio 142 135.5 0.95Potasio 4 3,8 0,95Calcio 5 2,5 0,50Magnesio 3 1,5 0,50

154 142,8AnionesCloruro 103 108,0 1,05Bicarbonato 27 28,4 1,05Fosfato 2 2,0 1,00Sulfato 1 1,0 1,00Acidos orgánicos 5 5,0 1,00Proteínas 16 0,0 0,00

154 144,4

V.- REGULACION DE LA FILTRACION GLOMERULAR

Existen múltiples factores que regulan y determinan la velocidad de filtración glomerular.

a. Uno de los más importantes sistemas de regulación está dado por el mecanismo miogénico, sustrato fisiológico de la autorregulación renal al flujo. En márgenes muy amplios de presión de perfusion renal, se conserva la VGF, debido a un mecanismo que determina una vasodilatación arteriolar aferente frente a la reducción de la presión y una vasoconstricción frente al aumento de la presión de perfusion.

b. El Segundo mecanismo local de regulación está dado por el feedback túbulo-glomerular, mecanismo que conecta la actividad tubular distal y el grado de vasoconstricción o vasodilatación de la arteríola afrente. El aumento de la concentración de Cloruro (posiblemente también de sodio) en el túbulo distal genera una señal que produce vasoconstricción arteriolar aferente. La reducción de la concentración de cloruro genera una señal en sentido opuesto.

c. El tercer gran grupo de mecanismos de regulación está dado por sistemas neuroendocrinos multiples, que determinan distintas respuestas a nivel de arteríolas (aferente y eferente) y mesangio (con mayor o menor contracción). Aunque el detalle de cada una de estas acciones neuroendocrinas escapa a esta revisión, en general se puede decir que los sitemas vasodilatadores (Prostaglandinas, Bradikininas), tienden a producir un aumento del flujo plasmático renal, vasodilatación arteriolar y aumento de la permeabilidad hidráulica. Los sistemas vasoconstrictors (como Angiotensina II y ADH) tienden a producir un aumento de presión hidrostática cpilar, reducción de la permeabilidad hidráulica y vasoconstricción arteriolar.

Mecanismos renales de regulación. 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.

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.

Este filtrado está formado fundamentalmente por H2O y solutos de bajo peso molecular, en concentración similar a la del plasma pero sin proteínas porque las proteínas no pueden pasar la barrera de filtración. La membrana de filtración es impermeable a las proteínas y está formada por tres capas, la primera es el endotelio capilar, la segunda es la membrana basal y, por último, la tercera capa serán las células epiteliales de la cápsula de Bowman, que se llaman podocitos.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. La filtración está determinada por dos factores; uno es la Presión Efectiva de Filtración (PEF) y el otro es el Coeficiente de Filtración (K). La PEF es la fuerza neta que produce el movimiento de agua y de solutos a través de la membrana de filtración.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 K El 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.

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. 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.

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 lacreatinina. Se mide el aclaramiento de creatinina en 24 horas. La creatinina es endógena y es un producto del metabolismo de la actividad muscular.

http://laphysis.blogspot.pe/2011/11/tema-10-mecanismos-renales-de.html

funcion glomerular y su regulacion

Filtración glomerularConsiste en el paso de líquido y productos de desecho que pasarán del glomérulo a la cápsula de BrowmanLa regulación de la filtración glomerular puede ser:Extrínseca: por parte del Sistema Nervioso Vegetativo o Autónomo; el simpático producirá una constricción en el diámetro de la arteriola aferente. Si el simpático es estimulado, producirá inhibición en la formación de orina. Si se cierra la presión del glomérulo descenderá (en su interior) y la filtración también descenderáIntrínseca: cuando se detecta un flujo lento en el túbulo distal, las células yuxtaglomerulares producen renina, hormona que transforma al angiotensiógeno en agiotensina, ésta produce la constricción en la arteriola eferente, elevando la presión del glomérulo y la filtración gloimerular.Las funciones del riñón se cuentan: la eliminación de los productos de desecho, el control del volumen y la composición de los fluidos corporales, la regulación del equilibrio ácido-base, la regulación de la presión arterial y funciones endocrinas.Se sabe que la sangre arterial que llega al riñón fluye por los capilares glomerulares a una gran presión, debido a que el diámetro de la arteriola eferente es menor que la aferente.Impulsados por esa fuerte presión, el agua y las materias solubles del plasma sanguino tales como la glucosa, aminoácidos, sales y urea, atraviesan las paredes de los capilares y de cápsula de Bowman, incorporándose a las cavidades esta ultima. Solo escapan a la filtración glomerular los elementos figurados de la sangre y las proteínas plasmáticas, que son muy grandes para atravesar las membranas. El plasma que pasa por el glomerulo pierde un 20 por 100 de su volumen para formar el filtrado glomerular. En consecuencia, el líquido que pasa a la cavidad de la cápsula, llamado filtrado glomerular, es similar al plasma sanguino sin proteínas. El filtrado (alta mente diluido) fluye hacia el túbulo contorneado proximal, a su vez, la sangre concentrada e hipertónica de los capilares glomerulares es llevada por la arteriola eferente, hacia la red capilar peritubular. Osmóticamente, esta sangre está lista para recuperar agua del filtrado que paso hacia el túbulo contorneado proximal. Por lo tanto el mecanismo básico de este proceso es puramente físico basado en la presión de filtración, facilitada por la disposición de las diferentes arteriolas.La velocidad de la filtración glomerular, aumenta y disminuye con la presión arterial y, en consecuencia la presión de la filtración. La intensidad normal de filtración glomerular es de 125ml por minuto, que equivale a 180 l por día. ¡Esto es cuatro y media veces la cantidad de liquido de todo el cuerpo!En el hombre, existen unos 2 millones de nefronas. Las paredes de los capilares glomerulares, están especializadas gracias a los poros de la capa endotelial y los podocitos en dejar pasar solo las moléculas pequeñas mediante un proceso de filtración que sigue las leyes de la física. La tasa de filtración molecular depende de los siguientes factores (que pueden estar relacionados entre sí) flujo de sangre en el glomérulo (flujo renal) permeabilidad de la pared capilar que actúa como filtro presión hidrostática en el interior de los capilares glomerulares. Debida a su posición entre las arterias aferente y eferente, esta presión es bastante elevada, presión osmótica debida a las diferentes concentraciones de solutos a ambos lados de la pared de presión hidrostática en el interior de la cápsula de Bowman. Cualquier alteración de uno de estos parámetros influirá sobre la velocidad o tasa de filtración. Por ejemplo, un aumento de la presión en los capilares por aumento del tono vascular, aumentará la tasa de filtración.