FISIOLOGÍA RENAL_F.Contreras_2009 (CORREGIDA Nov-8)

Dedicado a Luisa Gabriela Contreras Bolvar, con profundo Amor.

FISIOLOGA RENALSe termin de redactar el 5 de noviembre de 2009.

PresentacinEl presente material titulado Fisiologa renal ha sido elaborado exclusivamente con fines didcticos, como una modesta contribucin al estudio de este tpico. Se trata de una revisin y resumen de los textos ms recomendados sobre el tema, los cuales se sealan convenientemente al final del documento. Asimismo, contiene algunos fragmentos de informacin extrados de las clases magistrales dictadas por personal docente del Departamento de Fisiologa de la Facultad de Medicina, de la Universidad de Los Andes. Aunque se incluyen numerosas transcripciones textuales, se ha prescindido de hacer las citas correspondientes en cada caso, a fin de evitar que la lectura resulte engorrosa; no obstante, se insiste en que la originalidad del material se circunscribe a aspectos esencialmente formales, de ndole sintctica y a la correccin de breves errores detectados en las fuentes originales, referidos en su mayora a aspectos matemticos. Se aspira que resulte de utilidad para cualquier persona interesada en el tema; en particular, para los estudiantes de pregrado de Medicina de esta Casa de estudios. Igualmente, se agradece cualquier sugerencia que el lector tenga a bien hacer para su mejora o correccin. Fernando Jos Contreras Durn

Fernando J. Contreras Durn

Fisiologa renal

FISIOLOGA RENALResumen elaborado por Fernando Contreras especialmente para Luisa Gabriela Contreras B.

I. GENERALIDADESI.1. FUNCIONES DEL SISTEMA RENALEl sistema renal cumple una serie de funciones que pueden sistematizarse como sigue: 1) Excrecin de sustancias endgenas de eliminacin obligatoria por la orina: rea, creatinina, cido rico y amonaco. 2) Excrecin de sustancias exgenas, llamadas tambin xenobiticas: frmacos y venenos (txicos). 3) Regulacin del equilibrio hidroelectroltico del compartimiento extracelular: volumen + + + + plasmtico y concentracin de electrolitos (Na , K , Cl, Ca2 +, Mg2 , fosfato, etc.). 4) Control de la presin arterial: a) Mediante la regulacin del volumen plasmtico. b) Por liberacin de sustancias de accin sobre la resistencia vascular perifrica: prostaglandinas, quininas, renina y urodilatina. 5) Regulacin de la mineralizacin del hueso, a travs de su influencia sobre las concentraciones de Ca2+ y fosfato, as como de la produccin de calcitriol (1,25dihidroxicolecalciferol 1,25-dihidroxivitamina D3). 6) Regulacin del equilibrio cido-base, controlando la excrecin o la retencin de H+ y HCO3. 7) Regulacin de la eritropoyesis, por medio de la liberacin de eritropoyetina.

I.2. AGUA CORPORALEl agua constituye alrededor del 60% del peso corporal; no obstante, vara con la edad (es menor en los ancianos), el sexo (es menor en las mujeres) y el porcentaje de grasa corporal (es menor en los obesos).Agua corporal total (ACT) en humanos normales segn edad (% del peso corporal).Edad (aos) Neonato 15 10 16 17 39 40 59 60 y + Varones 80 65 60 60 55 50 Hembras 75 65 60 50 47 45

Normalmente, existe un intercambio continuo de lquidos y de solutos con el medio externo y, asimismo, entre los diferentes compartimientos del organismo (intra y extracelular); de modo que los ingresos y las prdidas de lquidos deben estar equilibrados para garantizar la homeostasis. 1


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FUENTES DE INGRESO DE AGUA Y CANTIDADES PROMEDIO Por ingestin, en forma lquida o como parte de alimentos slidos: 2.100 ml/da. Por sntesis, producto de la oxidacin de carbohidratos: 200 ml/da. Total: 2.300 ml/da.

MECANISMOS DE PRDIDA DE AGUA Y CANTIDADES PROMEDIO Prdida insensible por evaporacin, en el aparato respiratorio; y por difusin, a travs de la piel: 700 ml/da. Sudor: 100 ml/da (variable en funcin del ejercicio y de la temperatura ambiental). Heces: 100 ml/da. Orina: 1.400 ml/da (sumamente variable, en funcin de la ingesta, lo cual se cumple tanto para el agua como para los electrolitos, como el sodio, el cloruro y el potasio). Total: 2.300 ml/da. Ingresos y prdidas diarias de agua (ml / da).Condiciones normales IngresosInsensibles

Ejercicio intenso y prolongado ? 200 ? 350 650 5.000 100 500 6.600

Ingestin Metabolismo TOTAL Piel Pulmones Sudor Heces Orina TOTAL

2.100 200 2.300 350 350 100 100 1.400 2.300

Prdidas

I.3. COMPARTIMIENTOS LQUIDOS CORPORALES Lquido intracelular (LIC). Lquido extracelular (LEC): Lquido intersticial, plasma, hueso, tejido conectivo denso y lquido transcelular (sinovial, peritoneal, pericrdico, intraocular y cefalorraqudeo). En un adulto promedio normal de 70 Kg de peso, el agua corporal total (ACT) supone alrededor de 42 litros (60%), dos tercios de los cuales (28 litros) corresponden al compartimiento intracelular (40% del peso corporal) y el tercio restante (14 litros) al compartimiento extracelular (20% del peso corporal). De este ltimo, unas tres cuartas partes corresponden al espacio intersticial y una cuarta parte al plasma sanguneo. El lquido transcelular es de muy pequeo volumen. La sangre se considera como un compartimiento lquido separado por encontrarse alojado en su propia cmara: el sistema circulatorio y equivale a 7% del peso corporal (5 litros), de los cuales, el 60% es lquido extracelular (plasma) y el 40% restante es lquido intracelular (clulas sanguneas). 2


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La composicin inica del lquido intersticial y el plasma es similar, debido a que esos espacios estn separados slo por membranas capilares, que son muy permeables. Se distinguen fundamentalmente en la concentracin de protenas, mayor en el plasma, debido a que los capilares son poco permeables a stas; por lo tanto, slo pasan al espacio intersticial en pequeas cantidades.

MEDICIONES EN LOS COMPARTIMIENTOS LQUIDOS CORPORALES Volumen de los compartimientosEl volumen de los compartimientos lquidos corporales no puede ser medido en forma directa, pero puede estimarse mediante los mtodos de dilucin, utilizando sustancias marcadoras que se distribuyen en el lquido de un compartimiento especfico. Se administra una cantidad conocida del marcador X; posteriormente, se mide su concentracin en una muestra de plasma y se aplica la siguiente frmula:Volumen del = compartimiento Masa X administrada Concentracin de X en el compartimiento

El clculo es ms preciso si se resta a la masa X administrada, la cantidad de X que se pierde, por ejemplo, a travs de la orina.

Los marcadores ms utilizados son los radiactivos y aquellos cuya concentracin puede medirse en forma colorimtrica. Para medir el agua corporal total, se deben usar marcadores que se distribuyan uniformemente en todos los lquidos corporales, como el agua deuterada (D2O) o el agua tritiada (HTO). Para el lquido extracelular, se usan marcadores que puedan atravesar el endotelio capilar, pero que se excluyan de las clulas, por lo general, radioistopos de algunos iones (Na+, Cl , Br , SO42 y S2O32 ) y sacridos no metabolizables (inulina, manitol y rafinosa). En el caso del plasma, suelen usarse radioistopos de la albmina ( 113I-albmina ) o el colorante azul de Evans ( T-1824 ). Un mtodo algo diferente usa eritrocitos marcados ( 51Cr-eritrocitos ); en este caso, se aplica la frmula:Volumen de plasma = Volumen sanguneo (1 Hematcrito)

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No existen marcadores que se distribuyan selectivamente en los compartimientos lquidos intracelular e intersticial; sin embargo, su volumen puede calcularse a partir del agua corporal total (ACT), el lquido extracelular (LEC) y el plasma, as:LIC = ACT LEC

Y:

Lquido intersticial = LEC Plasma

Contenido total de electrolitos en los compartimientosPuede medirse por mtodos de dilucin isotpica semejantes a los utilizados para determinar el volumen de los lquidos corporales, mediante el uso de un radioistopo como sustancia marcadora. El resultado obtenido se denomina pool intercambiable del ion en cuestin.Para el Na , K y Cl (principales iones de los lquidos corporales), el pool intercambiable representa un alto porcentaje de la totalidad de estos iones en el organismo: ms del 70% + + para el Na y ms del 90% para el K . A diferencia de estos, la fraccin intercambiable de + 2+ 2+ Ca , Mg y fosfato es pequea; por ejemplo, para el Ca2 apenas se representa alrededor de + + + 1%. Los pulsos no intercambiables, tanto del Na y el K como del Ca2 , se encuentran en el tejido seo.+ +

Unidades de medida para las concentraciones de soluto Las de uso ms difundido son las denominadas unidades SI (Unidades del Sistema Internacional), mediante las cuales, las concentraciones son expresadas en moles por litro (mol / litro).Un mol de soluto es su peso molecular (o atmico) expresado en gramos Ejemplos: 1 mol de Na (P.A. 23) 1 mol de CaCl2 (P.M. 111) 1 mol de glucosa (P.M. 180) 1 mol de albmina (P.M. 69.000)+

= 23 gr de Na = 111 gr de CaCl2 = 180 gr de glucosa = 69.000 gr de albmina.

+

Suele usarse la unidad milimoles por litro (mmol / litro), que representa 1 / 1.000 mol / litro. En ocasiones, se usa tambin el nmero de cargas elctricas o equivalentes elctricos, as como el nmero de partculas discretas de soluto u osmoles, ambas expresadas por unidad de volumen. La concentracin de electrolitos suele expresarse en equivalentes por litro (Eq / litro).Un mol de soluto de valencia x es igual a x equivalentes de soluto Ejemplos: 1 mol de Na (valencia 1) = 1 Eq de Na 1 mol de CaCl2 (valencia 4) = 4 Eq de CaCl2 + [ CaCl2 = 1 Ca 2 (valencia 2) + 2 Cl (valencia 2) valencia total 4 ] 1 mol de albmina (valencia 18 a pH 7,4) = 18 Eq de albmina.+ +

Igualmente, se acostumbra usar la unidad miliequivalentes por litro (mEq / litro), que representa 1 / 1.000 Eq / litro, de modo que:mEq / litro = mmol / litro . valencia

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El conocimiento de la concentracin de las partculas discretas de soluto o partculas osmticamente activas es til en aquellos casos que implican el movimiento de agua entre los compartimientos lquidos orgnicos. Se expresan en osmoles o miliosmoles por litro o por kilogramo de agua ( osmol / litro o mosmol / litro, y osmol / Kg H2O o mosmol / Kg H2O ).Un mol de soluto que se disocia en n partculas discretas en solucin es igual a n osmoles de soluto Ejemplos: 1 mol de Na+ 1 mol de CaCl2 1 mol de glucosa 1 mol de albmina = = = = 1 osmol de Na+ 3 osmol de CaCl2 1 osmol de glucosa 1 osmol de albmina

Las unidades osmol / litro o mosmol / litro se refieren a la osmolaridad y las unidades osmol / kg H2O o mosmol / kg H2O a la osmolalidad, preferida esta ltima en las aplicaciones fisiolgicas, dado que es independiente de la temperatura de la solucin y del volumen ocupado en ella por los solutos. Entonces:mosmol / kg H2O = mosmol / litro . n

No siempre se puede determinar n a partir de la frmula qumica del soluto. Por ejemplo, en los lquidos corporales, el valor real de n para el NaCl es 1,75 y no 2, porque el NaCl no se disocia por completo. La concentracin de partculas de soluto osmticamente activas puede expresarse tambin en trminos de la presin osmtica de la solucin, cuya relacin con la osmolalidad a temperatura corporal, est dada por:Presin osmtica mmHg = 19,3 Osmolalidad

.

mosmol / KgH2O

Es preciso hacer nfasis en los electrolitos, dado que son los solutos predominantes en los lquidos corporales y los principales responsables de la distribucin del agua entre los distintos compartimientos.Equivalencia de unidades para medir concentraciones de soluto. SolutoNa+ Cl NaCl Ca2+ CaCl2 Glucosa rea Albmina1 2 3 4

gr / mol23 35,5 58,5 40 111 180 60 69.000

Eq / mol1 1 22 2 43 ----18 4

osmol / mol 11 1 2 1 3 1 1 1

A un 100% de disociacin, para las propiedades de una solucin ideal. Na+ = 1; Cl = 1. Ca2+ = 2; Cl = 2. A pH 7,4.

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LQUIDO EXTRACELULAR ( LEC ) Plasma y lquido intersticialEl plasma y el lquido intersticial tienen una composicin similar, su catin + predominante es el Na y sus principales aniones, el Cl y el HCO3 . Su gran diferencia es la mayor concentracin de protenas en el plasma, debida a la permeabilidad del endotelio capilar al agua y a los solutos pequeos (cristaloides), tales como los iones inorgnicos, glucosa y rea, la cual es limitada para solutos de mayor tamao (partculas coloidales), como protenas grandes y lpidos. Los laboratorios clnicos suelen expresar los resultados de las concentraciones plasmticas en mEq / litro o en mmol / litro de volumen plasmtico. Debe tomarse en cuenta que mmol / Kg H 2O = mmol / litro de agua. El denominador de esta unidad no se refiere a 1 litro de solucin, pues en 1 litro de solucin hay menos de 1 litro de agua, por la fraccin de volumen que ocupan los solutos. Asimismo, en 1 litro de plasma hay menos de 1 litro de agua. En consecuencia, la interpretacin precisa de los resultados requiere de una correccin, tomando en cuenta que la fase acuosa del plasma representa aproximadamente el 93% del volumen plasmtico; el 7% restante corresponde a las protenas y en menor proporcin, a los lpidos. Entonces:meq / litro de agua plasmtica = meq / litro de volumen plasmtico . 0,93

Sin embargo, en la prctica clnica se utilizan corrientemente los valores de concentracin de electrolitos u otra sustancia cualquiera, expresados en meq / litro de volumen plasmtico; es decir, no se hace la citada correccin, excepto en casos particulares en los que hay un aumento anormal del volumen de soluto que pueda reducir en forma importante el porcentaje de agua plasmtica; por ejemplo, en el mieloma mltiple (aumento anormal de las protenas plasmticas) o en la hiperlipidemia familiar (aumento anormal de los lpidos en el plasma). Las concentraciones de pequeos solutos no electrolitos en el plasma y en el lquido intersticial son idnticas; pero, las de los electrolitos son ligeramente distintas; sin embargo, la diferencia es tan pequea que para propsitos clnicos, por lo general permite considerar la concentracin de electrolitos en el plasma, representativa de la misma en el LEC. Esa pequea magnitud de la diferencia es atribuida principalmente al llamado efecto Gibbs-Donnan. Efecto Gibbs-Donnan Dado que el endotelio capilar NO es permeable a las molculas grandes de protenas, su mayor concentracin en el plasma condiciona el desplazamiento de los electrolitos, 6


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en funcin de mantener el equilibrio entre las cargas elctricas positivas y negativas. En tal situacin, la distribucin de Na+ y Cl- en los compartimientos plasmtico e intersticial, est dada por la relacin Gibbs-Donnan:PNa+ . PCl = LI Na+ . LI Cl

Donde: PNa+ = Concentracin de Na+ en el plasma;PCl = Concentracin de Cl en el plasma; LINa+= Concentracin de Na+ en el lquido intersticial; y LICl = Concentracin de Na+ en el lquido intersticial.

El estado de equilibrio entre ambos compartimientos se caracteriza por tres rasgos importantes: 1) La concentracin de los pequeos cationes difusibles (Na+, Cl ) es diferente en + ambos compartimientos: la de Na es ligeramente superior en el compartimiento plasmtico (que contiene las protenas) y la del Cl es ligeramente superior en el compartimiento de lquido intersticial. 2) La concentracin total de equivalentes de carga es mayor en el compartimiento plasmtico (con protenas). 3) A pesar de las diferentes concentraciones de iones y de equivalentes de carga, se mantiene la electroneutralidad en ambos compartimientos.

Otros compartimientos lquidos extracelularesEl lquido extracelular del tejido seo y del conectivo denso presenta una composicin de electrolitos similar a la del lquido intersticial.

LQUIDO INTRACELULAR ( LIC )Dado que el LIC no es una fase lquida continua, su composicin difiere en los distintos tejidos del organismo, a causa de la diferente composicin de los organelos subcelulares (mitocondrias, retculo endoplasmtico, ncleo, etc.). En lneas generales, sus concentraciones inicas (Na+, Cl y HCO3 ) son relativamente bajas; el catin predominante es el K+ y los aniones predominantes son los fosfatos orgnicos, como el ATP y protenas. La enorme diferencia entre la composicin de los lquidos intra y extracelular se debe a: 1) La Na+/ K+- ATPasa de las membranas celulares transporta activamente Na+ hacia el exterior de las clulas y K+ hacia su interior. 2) La membrana celular tiene una permeabilidad muy limitada a los fosfatos orgnicos y a las protenas, lo que da origen al efecto Gibss-Donnan a travs de esta membrana, con las consecuencias anlogas a las sealadas para el equilibrio plasma-lquido intersticial: + + a) La concentracin de pequeos cationes difusibles (Na , K ) es mayor en el LIC (que contiene protenas), mientras que la de pequeos aniones difusibles (Cl ) es mayor en el lquido intersticial. b) La concentracin total de equivalentes de carga es mayor en el lquido intracelular (con protenas). c) A pesar de las diferencias anteriores, se mantiene la electroneutralidad en ambos compartimientos. 7


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OSMOLALIDAD DE LOS LQUIDOS CORPORALESEl plasma, el lquido intersticial y el LIC tienen osmolalidades prcticamente idnticas: 290 mosmol / kg H2O, gracias a que el endotelio capilar y casi todas las membranas celulares son libremente permeables al agua, favoreciendo que todos esos compartimientos lquidos sean isoosmticos. En realidad, la osmolalidad del plasma es uno a dos mosmol / kg H2O mayor que la del lquido intersticial, debido a la contribucin osmtica de las protenas plasmticas y a la mayor concentracin de iones difusibles, como resultado del efecto Gibbs-Donnan; sin embargo, en el abordaje clnico de problemas que implican la distribucin de agua entre el LEC y el LIC, estos pueden considerarse isoosmticos. Este efecto de las protenas y los iones difusibles se expresa como una presin osmtica, llamada presin osmtica coloidal o presin onctica, que se designa con el smbolo . La presin onctica del plasma es de aproximadamente 25 mm Hg, la cual es atribuida a las protenas plasmticas en dos terceras partes; el tercio restante se debe al exceso de iones difusibles. La presin onctica del lquido intersticial es de apenas 3 mm de Hg, debido a la pequea cantidad de protenas que contiene. El factor ms importante para la distribucin del agua entre el LEC y el LIC es el nmero de partculas de soluto osmticamente activas de cada compartimiento; es decir, la osmolalidad. La isoosmolalidad no entra en conflicto con las diferentes concentraciones totales de equivalentes de carga, pues una nica partcula de soluto puede ser divalente o polivalente, contribuyendo con dos o ms equivalentes de carga. Esto se observa entre los grandes compartimientos lquidos del organismo, pero no se cumple para algunos volmenes pequeos; por ejemplo, el lquido intersticial peritubular de la mdula renal puede tener una osmolalidad de hasta 1.200 mosmol / kg H2O, y en la orina (lquido transcelular) su valor puede variar entre 70 y 1.200 mosmol/kg H2O. La osmolalidad total del plasma corresponde a una presin osmtica de aproximadamente 5.600 mmHg.

Anlisis de la osmolalidad plasmtica y rol de la concentracin plasmtica de Na+Gracias a la isoosmolalidad entre los grandes compartimientos lquidos corporales, basta conocer la osmolalidad plasmtica para estimar la de los compartimientos restantes. La osmolalidad plasmtica se calcula a partir de la sumatoria de las osmolalidades de los electrolitos, la glucosa y la rea:Posm = osmolalidad de los electrolitos + osmolalidad de la glucosa + osmolalidad de la rea

Contribucin de los electrolitos Dado de los principales electrolitos plasmticos son el Na+ y sus aniones acompaantes, entonces:Osmolalidad de los electrolitos = osmolalidad del Na+ + iones acompaantes

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Si se supone que cada ion sodio est acompaado de un anin univalente, entonces:Osmolalidad de los electrolitos ( mosmol / kg H2O ) = 2 PNa+ ( mmol / litro )

Esta ltima ecuacin implica algunos errores que, por ser de carcter opuesto y magnitud semejante, se compensan. Contribucin de la glucosa y de la reaOsmolalidad de la glucosa ( mosmol / kg H2O ) = PG ( mmol / litro ) Osmolalidad de la rea ( mosmol / kg H2O ) = PU ( mmol / litro )

Generalmente, los laboratorios clnicos miden la concentracin plasmtica de glucosa en miligramos por decilitro y la de rea en miligramos de nitrgeno urico por decilitro. Dado que: P.M.Glucosa = 180; P.M.N.urico = 28; y 1 litro = 10 decilitros; entonces, las concentraciones osmticas de la glucosa y de la rea, pueden expresarse como:Osmolalidad de la glucosa ( mosmol / kg H2O ) = PG ( mgl / dl ) / 18 Osmolalidad de la rea ( mosmol / kg H2O ) = PNU ( mg / dl ) / 2,8

Sustituyendo en la ecuacin inicial de presin osmtica:Posm = osmolalidad de los electrolitos + osmolalidad de la glucosa + osmolalidad de la rea Posm ( mosmol / kgH2O ) = 2 PNa+ ( mmol / litro ) + PG ( mmol / litro )+ PU ( mmol / litro ) 2 PNa+ ( mmol / litro )+ PG ( mgl / dl ) / 18 + PNU ( mg / dl ) / 2,8

Sabiendo que, normalmente, las contribuciones de la glucosa y de la rea slo aportan unos 10 mosmol/kgH2O, podemos simplificar la ecuacin anterior a:Posm ( mosmol / kg H2O ) = 2 PNa+ ( mmol / litro ) + 10

Si bien la PNa+ es un buen ndice de la Posm, no lo es para la cantidad de soluto osmticamente activo en el organismo o en el agua corporal total.

Isoosmolalidad vs. isotonicidadSe dijo previamente que los grandes compartimientos lquidos del organismo son isoosmticos, ya que sus osmolalidades son virtualmente idnticas: 290 mosmol/kgH 2O. 9


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En la teraputica hidroelectroltica suelen usarse los trminos isotnico, hipotnico e hipertnico. Una solucin isotnica es aquella en la cual las clulas normales del organismo pueden permanecer en suspensin sin que se altere el volumen celular; en una solucin hipotnica, se produce una entrada de agua a la clula, la cual se hincha y puede llegar a romperse; y en una solucin hipertnica, ocurre una salida de agua de la clula, produciendo su encogimiento. Una solucin que contenga NaCl a una osmolalidad de 290 mosmol / kg H2O es isotnica con respecto a los compartimientos lquidos corporales. Por lo tanto, es la que se usa corrientemente como lquido de reposicin en la terapia hidroelectroltica. Se conoce como solucin salina 0,9% (ya que contiene 0,9 gr de NaCl) o "solucin salina normal".

I.4. MTODOS UTILIZADOS PARA EL ESTUDIO DE LA FISIOLOGA RENALSe dispone de cuatro categoras de mtodos para el estudio de la funcin renal: medidas de aclaramiento, mtodos de micropuncin, perfusin de segmentos de neurona obtenidos por microdiseccin y tejidos modelo.

MEDIDAS DE ACLARAMIENTO, DEPURACIN O CLEARANCE (C)El aclaramiento o depuracin nos provee de una herramienta para "evaluar la eliminacin" de una sustancia X a travs de la orina. Al efecto, es preciso considerar previamente la tasa de excrecin de esa sustancia por unidad de tiempo; es decir, su flujo urinario, mediante la siguiente frmula:Masa de X excretada Tiempo Masa de X en la orina Volumen urinario . Volumen urinario Tiempo Masa de X excretada Tiempo Masa de X en la orina Tiempo

=

O:

=

Desde otro punto de vista, podramos analizar esa tasa de excrecin como la velocidad de extraccin del plasma de la sustancia X; o sea, su depuracin por unidad de tiempo, as:Masa de X extrada del plasma Tiempo Concentracin plasmtica de X . Volumen de plasma depurado de X Tiempo

=

El volumen de plasma del que la sustancia X es completamente depurada se denomina aclaramiento de X y se designa como Cx (del ingls clearance).Masa de X eliminada del plasma Tiempo Px . Cx

=

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Este volumen es terico, puesto que slo es posible eliminar una fraccin de X, nunca su totalidad; no obstante, independientemente del valor que se asigne a ese volumen, puede afirmarse con absoluta certeza que la velocidad de extraccin del plasma es igual a la velocidad de excrecin urinaria; es decir:Masa de X eliminada del plasma Tiempo Masa de X excretada en la orina Tiempo

=

Por lo tanto:Px . Cx

= U . V

Y:

Cx =

U . V Px

La gran ventaja de este mtodo para el estudio de la funcin renal consiste en que se trata de un mtodo no invasivo; basta disponer de muestras de orina y de sangre perifrica; no obstante, su utilidad se restringe a la evaluacin de las depuracin global de una sustancia a travs del sistema renal, ya que no permite estudiar la funcin de cada uno de los segmentos de la nefrona separadamente.

MTODOS DE MICROPUNCINConsiste en la insercin de una fina micropipeta en el interior de un segmento de la nefrona o de un vaso sanguneo adyacente, con diferentes fines: Aspirar lquido de un segmento accesible de la nefrona, para analizar su composicin. Medir las presiones hidrostticas (mediante un transductor de presin) en los capilares glomerulares y peritubulares, en el espacio de Bowman u otro segmento accesible de la nefrona, a fin de estudiar las fuerzas implicadas en la filtracin glomerular. Medir los potenciales elctricos (mediante electrodos de vidrio) intracelulares y las actividades inicas, as como la diferencia de potencial transepitelial. Aplicar tcnicas de microperfusin. Microcateterizar las vas urinarias intrarrenales, con el propsito de tomar muestras del lquido contenido en ellas. Su gran limitacin consiste en que slo puede ser utilizado en aquellas regiones accesibles desde la superficie renal, como: las estructuras glomerulares, los dos primeros segmentos del tbulo proximal, el tbulo contorneado distal, el tbulo conector y el colector cortical, as como los segmentos descendente y ascendente delgado del asa de Henle de las nefronas de asa larga. No son accesibles los segmentos proximales de las nefronas yuxtamedulares, la pars recta (tercer segmento del tbulo proximal), el segmento grueso ascendente del asa de Henle y el tbulo colector medular.

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PERFUSIN DE SEGMENTOS DE NEFRONA OBTENIDOS POR MICRODISECCINLa microdiseccin puede ser utilizada para estudiar cualquier segmento de la nefrona y especializaciones funcionales significativas dentro de ellos. Mediante diseccin y posterior agitacin, se obtienen fragmentos cada vez ms pequeos, mientras se observa el proceso a travs de una lupa de diseccin. Los de menor tamao se conectan a micropipetas por ambos extremos y se perfunden, para determinar luego los cambios en el lquido y observar el movimiento (flujo) de solutos radiactivos que ingresan o salen del lquido tubular. Tambin es posible monitorear la diferencia de potencial transepitelial, mediante la insercin de pequeos electrodos. Aunque estos mtodos han sido utilizados mayoritariamente para el estudio de la funcin renal en animales, los resultados obtenidos hasta ahora son similares a los procedentes de riones humanos.

TEJIDOS MODELOEste mtodo consiste en el estudio de tejidos de animales, cuyos resultados puedan extrapolarse a la especie humana. Ha sido de gran utilidad el estudio de clulas epiteliales de anfibios y reptiles, cuya regulacin hidroelectroltica no es funcin exclusiva de los riones, sino que tambin est a cargo de la piel y la vejiga urinaria, esta ltima funcionalmente anloga al tbulo colector de los mamferos; su gran tamao ha permitido monitorear convenientemente solutos como el Na+, Cl, H+ y rea. Adems, en tejidos modelo se han realizado investigaciones bioqumicas acerca del metabolismo del AMP cclico y su relacin con la hormona antidiurtica. Cierta especie de pez del Ocano Antrtico, que es aglomerular (carente de glomrulos) permiti demostrar en forma inequvoca la funcin secretora de las clulas tubulares.

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II. ANATOMA DEL APARATO URINARIOII.1. RIONESANATOMA MACROSCPICALos riones son rganos retroperitoneales con forma de alubia o de frijol, envueltos por la cpsula renal, fibrosa (externa); la cpsula adiposa, capa de grasa perirrenal que cumple la funcin de proteccin), y la fascia renal o fascia fibrosa renal de Geroto, capa de tejido conjuntivo denso. Su cara cncava est orientada hacia la lnea media del cuerpo y en ella se encuentra el hilio renal, ranura longitudinal que da paso a los vasos sanguneos, los nervios, los vasos linfticos y el urter. Ambos riones representan aproximadamente el 0,5% del peso corporal total, lo que equivale a unos 300 g en un varn normal de 60 kg, de manera que cada rin pesa 150 g. En un corte longitudinal del rin, pueden identificarse dos zonas: la corteza (externa) y la mdula (interna). La mdula renal est conformada por cuatro a 14 estructuras piramidales denominadas pirmides renales y se divide en una zona externa, vecina a la corteza, y una zona interna, hacia el hilio. A su vez, la zona externa puede dividirse en una franja externa y una franja interna. La zona interna est formada por los vrtices de las pirmides, llamados papilas. Cada papila desemboca en un cliz menor (estructura con forma de copa) y varios clices menores confluyen para formar un cliz mayor. Los clices mayores se unen en la pelvis renal a manera de embudo. La corteza renal forma una cubierta perifrica gruesa y en los riones multipapilares, como los del humano, se extiende hacia el hilio entre las pirmides renales, formando las llamadas columnas de Bertin renales. En la corteza se encuentran los glomrulos renales y algunos tbulos renales.

Riego sanguneoLa sangre entra al rin por la A. renal, la cual se ramifica en un nmero variable de As. segmentarias, y stas, a su vez, se subdividen en As. interlobulares. Cada A. interlobular penetra en una columna de Bertin y se divide en As. arcuatas o arciformes, que discurren paralelas a la superficie cortical. Estas ltimas dan origen a las As. radiales corticales o interlobulillares, que penetran en la corteza perpendiculares a la superficie. Las As. radiales corticales se ramifican en numerosas arteriolas, las arteriolas aferentes, cada una de las cuales lleva sangre a una nica nefrona. En el interior de la cpsula de Bowman, la arteriola aferente "se rompe" en una red capilar, el penacho glomerular, donde se filtra aproximadamente el 20% del agua y los solutos disueltos en el plasma que ingresan al espacio de Bowman por la arteriola aferente. El 80% restante del flujo sanguneo (plasma, solutos de mayor tamao y elementos formes) pasa de los capilares glomerulares a la arteriola eferente, originada por la unin del penacho capilar. Ms adelante, la arteriola eferente se dispersa en una segunda red de capilares, que rodea las porciones tubulares de la nefrona, donde ocurren los procesos de secrecin y reabsorcin. La mayor parte de los capilares de esta segunda red rodean los tbulos de la corteza, llamndose por tanto, capilares peritubulares. 13


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Los capilares que rodean a los tbulos de las nefronas yuxtamedulares descienden a una profundidad variable dentro de la mdula antes de formar la red capilar y vuelven a unirse al devolverse hacia la corteza, denominndose entonces "vasa recta" (vasos rectos), importantes en el mecanismo de concentracin de la orina. Los capilares peritubulares y los vasa recta forman las Vs. radiales corticales y stas dan origen a la V. renal que sale por el hilio renal, adyacente a la arteria homnima.

Nefrona Vas de drenaje urinario Conducto colector papilar Cliz menor A. renal Cliz mayor Corteza renal Mdula renal Columna renal Pirmide renal Seno renal Papila renal Grasa en el seno renal Cpsula renal Vejiga urinaria Urter V. renal Pelvis renal

Hilio renal

Seccin frontal del rin

ANATOMA MICROSCPICA NefronaLas unidades funcionales del rin son las nefronas, en nmero de 1 a 1,5 millones para cada uno de los riones. Cada nefrona consta de dos partes principales: la porcin glomerular o glomrulo de Malpighi y la porcin tubular. Porcin glomerular Est representada por la cpsula de Bowman y se encarga de la filtracin de los lquidos y cristaloides desde el plasma. Se encuentra ntimamente asociada a los capilares que forman el penacho glomerular, por lo que frecuentemente se usa el trmino "glomrulo" para incluir tanto a la cpsula de Bowman como al capilar.

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Arteriola aferente Clula yuxtaglomerular

Capa parietal de la cpsula de Bowman Clula mesangial Espacio de Bowman

Mcula densa Rama ascendente del asa de Henle Tbulo contorneado proximal

Arteriola eferente

Podocito del epitelio de la cpsula de Bowman Endotelio glomerular Pedicelo

Vista interna de un corpsculo de Malpighi.

Porcin tubular La porcin tubular consta de tres partes principales: el tbulo proximal, el asa de Henle y el tbulo distal, conocido como nefrona distal; su funcin consiste en reducir el volumen y modificar el contenido del filtrado, mediante procesos de secrecin y reabsorcin de sustancias, de modo que aquellas que forman parte de la orina sean las que el organismo requiere excretar, a fin de mantener el volumen y composicin de los lquidos corporales dentro de lmites normales. Varias nefronas distales confluyen en un tbulo o conducto colector. Las clulas epiteliales difieren en muchos aspectos de una porcin a otra del tbulo (tamao, forma, nmero de mitocondrias y de microvellosidades en la superficie luminal); sin embargo, presentan rasgos estructurales comunes, como por ejemplo, las prolongaciones citoplasmticas, que se extienden desde la superficie lateral y basal de las clulas, para interdigitarse con las prolongaciones de las clulas adyacentes.Cpsula de Bowman Penacho glomerular

Nefrona distal

Tbulo proximal

Tbulo colector

Asa de Henle

Orina

Esquema de las principales porciones de una nefrona.

En la superficie luminal, llamada frecuentemente superficie mucosa o apical, las clulas contiguas se fusionan mediante una estructura de unin especializada, la znula occludens o unin estrecha, que acta como barrera al movimiento de agua y solutos entre la luz del tbulo y el espacio peritubular. Por debajo de ella, las clulas se encuentran separadas por el espacio lateral intercelular, que se extiende hasta las bases de las clulas y es funcionalmente continuo con el espacio intersticial que rodea al tbulo y a los capilares peritubulares (espacio peritubular). La superficie basal suele llamarse superficie serosa o peritubular. 15


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Cada una de las partes de la porcin tubular del nefrn sern descritas ms adelante con mayor detalle, al estudiar sus aspectos funcionales especficos. Se distinguen dos tipos de nefronas: las nefronas corticales y las nefronas yuxtamedulares. Se denomina nefronas corticales a aquellas cuyos glomrulos se encuentran en la regin externa de la corteza, la mayora de las cuales tienen el asa de Henle corta con frecuencias no alcanza a penetrar en la mdula renal; en el humano, representan alrededor del 80% del total de nefronas. Aquellas nefronas que tienen sus glomrulos en la corteza interna, cerca de la unin corticomedular, son llamadas nefronas yuxtamedulares; su asa de Henle es larga y puede llegar hasta el extremo de la papila.Los riones procesan una enorme cantidad de lquido y soluto: los glomrulos filtran un promedio de 125 ml/min de plasma, equivalentes a 180 litros/da, y los tbulos reabsorben un 99% o ms del agua y los solutos esenciales filtrados.

Nefrona cortical

Corteza renal

Nefrona yuxtamedular

Mdula renal Conducto colector

Nefronas corticales y yuxtamedulares.

Aparato yuxtaglomerular (aparato YG)Estructura especializada que se encuentra en la unin de la porcin cortical del segmento ascendente grueso del asa de Henle con la nefrona distal, donde el tbulo hace contacto con el polo vascular de su glomrulo de origen. El aparato YG est formado por tres componentes: 1) la mcula densa; 2) las clulas mesangiales extraglomerulares; y 3) las clulas granulares. La mcula densa es una hilera de clulas epiteliales cbicas muy compactas, que tapizan el tbulo y marcan el comienzo de la nefrona distal. Las clulas mesangiales extraglomerulares, llamadas tambin clulas agranulares, son una extensin de las clulas mesangiales glomerulares y se ubican en la regin triangular limitada por la arteriola aferente, la arteriola eferente y la mcula densa. Las clulas granulares, tambin llamadas clulas YG, se encuentran en la regin ocupada por las clulas agranulares y en las paredes de las arteriolas aferente y eferente adyacentes; se cree que son un tipo especializado de clulas de msculo liso derivadas de las paredes arteriolares y se caracterizan por presentar grnulos de secrecin que contienen el precursor de la renina. La renina es una enzima proteoltica que, al ser secretada en la luz arteriolar, acta sobre el angiotensingeno o sustrato de renina (protena especfica del plasma), produciendo angiotensina I, decapptido que a su vez, pierde dos aminocidos por accin de una enzima convertidora, transformndose en la angiotensina II.Angiotensingeno renina angiotensina I enzima convertidora angiotensina II

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La angiotensina II estimula la secrecin de aldosterona por parte de la corteza adrenal y ejerce una poderosa accin constrictora sobre el msculo liso arteriolar. En las arteriolas sistmicas, este efecto aumenta la resistencia perifrica y mantiene o eleva la presin arterial sistmica; a nivel glomerular, modula el flujo de sangre en los capilares glomerulares, as como su presin hidrosttica. Se supone que el lquido que alcanza la nefrona distal sirve como seal para desencadenar el sistema reninaangiotensina en caso de que se requiera modificar el flujo sanguneo. Este mecanismo de regulacin ha sido llamado retroalimentacin tbuloglomerular.

II.2. VAS URINARIASLa orina se produce continuamente y es vertida en los clices menores (comienzo de las vas urinarias) desde los extremos de las papilas, para reunirse en la pelvis renal, desde donde fluye al urter. El urter conduce la orina hasta la vejiga urinaria, donde es almacenada antes de su liberacin intermitente, a travs de la uretra. Las vas urinarias no modifican la composicin de la orina; su funcin es exclusivamente de recoleccin, conduccin y almacenamiento transitorio. En general, tienen un epitelio de transicin. En los clices, las pelvis renales y los urteres, la capa de clulas epiteliales est rodeada por haces de clulas de msculo liso dispuestos en espiral, que se contraen cuando las vas son distendidas por el flujo de orina. En la pelvis renal, esa distensin inicia una contraccin peristltica que se propaga a lo largo del urter, empujando la orina hacia la vejiga. Regularmente, hay una y cinco contracciones peristlticas por minuto, pero pueden ser ms cuando aumenta la distensin por excesiva produccin de orina. Aunque en la unin ureterovesical no hay esfnter anatmico, la entrada oblicua del urter en la pared vesical tiende a mantenerlo cerrado, evitando el reflujo de orina desde la vejiga; en particular, cuando la presin de la vejiga supera la del urter, como ocurre durante la peristalsis ureteral y la miccin voluntaria. Cuando la vejiga urinaria est distendida, se distinguen en ella una porcin esfrica, el cuerpo o fundus, y una porcin cilndrica inferior, el cuello. La capa de clulas epiteliales que tapiza la vejiga est rodeada por el M. detrusor que, mezclado con una cantidad importante de tejido elstico, funciona como un esfnter interno. Por su parte, la uretra est rodeada por una banda de msculo esqueltico (esfnter externo) que permite un notorio grado de control voluntario sobre la miccin. Durante la miccin, el M. detrusor se contrae, el cuello de la vejiga se abre y el esfnter externo se relaja voluntariamente.

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III. FLUJO SANGUNEO Y FILTRACINAunque los riones representan slo el 0,5% del peso corporal total, reciben entre 20 y 25% del volumen minuto del corazn. El volumen sanguneo total pasa a travs del sistema vascular renal unas 300 veces por da. Tal proporcin hace posible que los riones regulen la cantidad y composicin normal de los lquidos corporales. La filtracin de lquidos y cristaloides del plasma tiene lugar en la porcin glomerular de la nefrona, a travs de las clulas epiteliales de la cpsula de Bowman, hacia el espacio de Bowman, favorecida por su especial relacin anatmica con los capilares glomerulares. En el estudio de este tema se utiliza una serie de trminos cuyo significado debe manejarse con precisin. A continuacin, se presenta la definicin de algunos de ellos. Flujo sanguneo renal (FSR): Volumen de sangre que pasa a travs del sistema vascular renal por unidad de tiempo.En un adulto promedio normal, con un flujo sanguneo de 6 litros/min, el FSR oscila entre 1,2 y 1,5 litros/min (1.700 a 2.200 litros/da).

Flujo plasmtico renal (FPR): Volumen de plasma que pasa a travs del sistema vascular renal por unidad de tiempo.Con un hematcrito promedio normal de 45%, el FPR representa el 55% del FSR, as que el FPR promedio se encuentra entre 660 y 825 ml/min (660 - 1.200 litros/da).

Flujo de filtrado glomerular (VFG): Cantidad de plasma filtrado a nivel glomerular por unidad de tiempo.Si aproximadamente el 20% del FPR se filtra al espacio de Bowman, el VFG es de unos 125 ml/min (180 litros/da).

Fraccin de filtracin (FF): Cociente resultante de dividir el flujo de filtrado glomerular (VFG) entre el flujo plasmtico renal (FPR). Filtrado simple: Filtrado glomerular con exclusin de los elementos celulares de la sangre. Ultrafiltrado: Filtrado glomerular con exclusin de los elementos celulares de la sangre y de las partculas coloidales.

III.1. PROPIEDADES DE LA BARRERA DE FILTRACINLa barrera de filtracin consta de tres capas: 1) el endotelio capilar; 2) la membrana basal; y 3) el epitelio de la cpsula de Bowman. Entre los rasgos resaltantes de cada una de estas capas encontramos que las clulas del endotelio capilar presentan numerosos agujeros o fenestras en su citoplasma, las cuales son de diferente tamao; la membrana basal est compuesta por colgeno y proteoglucanos, NO por clulas, y es permeable al agua y a los solutos; y las clulas del epitelio de la cpsula de Bowman tienen numerosas prolongaciones pediculadas o pedicelos que se interdigitan, denominados podocitos. Adems, entre los capilares adyacentes, hay racimos de clulas mesangiales, que les sirven de soporte. La membrana basal glomerular y el epitelio de la cpsula de Bowman se continan con la membrana basal y la capa celular epitelial de la porcin tubular de la nefrona. 18


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A pesar de su compleja estructura, las propiedades de filtracin de la barrera son cualitativamente similares a las de otros capilares del organismo: Es libremente permeable al agua y a los solutos pequeos (cristaloides), como iones, glucosa y rea. Tiene permeabilidad limitada para solutos de mayor tamao (partculas coloidales), como protenas grandes y lpidos. Es casi completamente impermeable a los elementos celulares de la sangre. Entonces, excepto por la ausencia de protenas y lpidos, el filtrado glomerular es virtualmente idntico al plasma. Se ha postulado que la barrera de filtracin se comporta como si tuviese canales o poros de hasta aproximadamente 60 de dimetro, pero existen argumentos que permiten cuestionar ese planteamiento. stos son: 1) No se conoce con certeza la localizacin de tales poros en la barrera de filtracin. La evidencia actual sugiere que podran ser canales tortuosos hidratados entre las cadenas de colgeno y proteoglucanos de la membrana basal, mas no constituir estructuras anatmicas estables; as se explicara por qu no han tenido xito los intentos de visualizarlos por microscopa electrnica. 2) Los agujeros o fenestras del endotelio de los capilares glomerulares tienen un dimetro que oscila entre 500 y 1.000 ; por lo tanto, no son responsables de evitar la filtracin de las molculas grandes. 3) Los pedicelos de la capa de clulas epiteliales parecen estar separados por ranuras de aproximadamente 250 de ancho, de modo que tampoco participan en la exclusin de las molculas de gran tamao.

III.2. FILTRABILIDAD Y FILTRACINLa filtrabilidad se define como la capacidad que tiene una partcula o sustancia X de pasar a travs de una barrera de filtracin. La misma se determina al relacionar por cociente sus concentraciones en el filtrado glomerular y en el plasma. Esta relacin se denomina cociente [filtrado] / [plasma] para esa sustancia:5

ndice de filtrabilidad de la sustancia X =

Concentracin de X en el filtrado Concentracin de X en el plasma

[ Su valor mximo es 1 e indica que la sustancia X filtra libremente; y su valor mnimo es 0 e indica que la sustancia X no filtra en absoluto ].

Denominamos carga filtrada a la masa de una sustancia X que es filtrada a travs de la totalidad de los glomrulos de ambos riones por unidad de tiempo. Esta expresin suele usarse para referirse al producto entre la concentracin plasmtica de la sustancia y el flujo de filtrado glomerular ( Px . VFG ). Aunque el grado en que una sustancia se filtra puede depender de varios factores, en muchos casos, el cociente [filtrado] / [plasma] guarda correlacin con el tamao y el peso molecular. 19


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Como puede observarse en la siguiente tabla, el cociente [filtrado] / [plasma] es igual a 1,0 para sustancias con pesos moleculares inferiores a 5.000, cuyo radio efectivo es menor de 15 , pero desciende para molculas ms grandes hasta niveles tan bajos como en el caso de la seroalbmina, de la cual se filtra 1% (P.M. 69.000 daltons y radio efectivo 36 ).Peso molecular, radio efectivo y cociente [filtrado] / [plasma] para algunas sustancias.SustanciaAgua rea Glucosa Sacarosa Inulina Mioglobina Ovoalbmina Hemoglobina Seroalbmina Peso molecular(daltons)

Cociente Radio molecular efectivo ( y nm) [filtrado] / [plasma] 1,0 1,6 3,6 4,4 14,8 19,5 28,5 32,5 35,5 0,1 0,16 0,36 0,44 1,48 1,95 2,85 3,25 3,55 1,0 1,0 1,0 1,0 0,98 0,75 0,22 0,03 0,01

8 60 180 342 5.500 17.000 43.500 68.000 69.000

Para las sustancias que filtran libremente (ndice de filtrabilidad = 1), la carga filtrada (cantidad filtrada por unidad de tiempo) puede calcularse con facilidad multiplicando su concentracin plasmtica por el VFG, tal como fue sealado con anterioridad; es decir:Masa de X filtrada Tiempo = Concentracin . plasmtica de X Volumen de plasma filtrado Tiempo = Px . VFG

Si la sustancia no filtra libremente, el valor de la carga filtrada obtenido a partir de esta ecuacin se multiplica por el ndice de filtrabilidad de la sustancia.

La relacin de la masa molecular con el cociente de filtracin no es constante para la totalidad de los solutos presentes en el plasma. Por ejemplo, el cociente [filtrado] / [plasma] de la hemoglobina es tres veces mayor que el de la seroalbmina, aunque su peso molecular es apenas 3% inferior y su radio efectivo 8% menor que el de sta. Una razn para que la hemoglobina se filtre con mayor facilidad que la seroalbmina podra ser su forma: la hemoglobina es una molcula cilndrica relativamente compacta, mientras la albmina es un elipsoide asimtrico.Cociente [ filtrado ] / [ plasma ]

Una segunda razn, an ms importante, implica factores electrostticos (tanto la Hb como la albmina son aniones, pero la segunda es ms negativa, lo que dificultara notablemente su filtracin). La influencia de la carga elctrica sobre la fraccin de filtrado de una sustancia se ejemplifica en la figura adjunta para el dextrano.Obsrvese que el cociente [filtrado] / [plasma] del dextrano aninico es notablemente ms bajo que el del dextrano neutro (no cargado) y al de dextrano catinico, aunque los tres son de tamao equivalente.

Hb

SA

Radio efectivo ( )Hb:. Hemoglobina. SA: Seroalbmina.

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Por otra parte, la disminucin de las cargas negativas en la pared glomerular permite que la capacidad de filtracin relativa aumente para molecular de mayor tamao, como se ilustra en la grfica inmediata. Esto origina la filtracin de protenas exclusivamente en funcin de su tamao; es decir, su capacidad de filtracin relativa slo depende del radio de la molcula. En consecuencia, se filtra mayor cantidad de protenas polianinicas, cuyo tamao oscila entre 20 y 42 , aumentado as su excrecin. La libre filtracin de las sustancias con un peso molecular 5.000 daltons es afectada por su eventual unin con las protenas plasmticas (como la albmina). Tal es el caso de ciertos iones y solutos pequeos, como el Ca2+, el Mg2+ y la bilirrubina, cuya filtracin se ve notablemente reducida como resultado de su unin con las protenas plasmticas. La carga filtrada de una sustancia que exhibe una unin significativa con las protenas plasmticas est dada por la ecuacin:Masa de X filtrada del plasma Tiempo = Px . VFG . Fx

[ Fx es la fraccin de sustancia que se encuentra libre en el plasma; es decir, no unida a las protenas plasmticas ].

Muchos de los pequeos solutos plasmticos tienen cocientes de 1,0, como el agua, la rea y la glucosa (ver cuadro previo); sin embargo, si se mide su concentracin con alta precisin, se detecta que no es exactamente igual en el filtrado y en el plasma. Una de los motivos de tal discrepancia se deriva de la unidad de medida utilizada por los laboratorios clnicos (mmol/litro de volumen plasmtico), ya que -como se explic antes-, slo se filtra la fase acuosa. Por esta razn, las concentraciones plasmticas deben expresarse en mmol/litro de agua plasmtica, para hacerlas comparables con las concentraciones de filtrado glomerular, correccin que se hace multiplicando el resultado del laboratorio por 0,93. An despus de realizada esa correccin, quedan diferencias remanentes entre las concentraciones de los electrolitos pequeos del filtrado y del plasma, las cuales son atribuibles al efecto Gibbs-Donnan.

FUERZAS IMPLICADAS EN LA FILTRACINEl flujo o caudal de lquido que atraviesa la barrera capilar depende fundamentalmente de la relacin entre las presiones hidrosttica y onctica en el plasma capilar y en el espacio intersticial, la cual determina la llamada presin neta o efectiva de filtracin. Para su anlisis, se utiliza como marco de referencia, el denominado principio de Starling, segn el cual, la velocidad y direccin del movimiento estn determinadas por el equilibrio de las presiones hidrosttica y onctica. 21


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Este principio est expresado en la ecuacin de Starling, as: Q = Kf [ ( Pc Pi ) ( c Donde: Q Kf Pc Pi= = = = c = i =

i ) ]

Caudal o flujo de lquido; Coeficiente de filtracin; Presin hidrosttica en el capilar; Presin hidrosttica intersticial; Presin onctica del plasma; y Presin onctica intersticial.

Atencin! En la notacin de esta frmula, P significa presin hidrosttica, a diferencia deecuaciones anteriores, en las que P se utiliz para referirse a la concentracin plasmtica.

Un valor positivo de Q significa filtracin neta, mientras que uno negativo significa reabsorcin neta. Es por sto que la expresin [(Pc Pi ) (c i )] representa la presin neta de filtracin. La presin neta de filtracin vara a lo largo de un capilar sistmico (extrarrenal) tpico. Dado que la presin hidrosttica declina notablemente a lo largo del capilar, el equilibrio de presiones en el extremo arterial favorece a la filtracin (presin de filtracin neta +16 mmHg) y en el extremo venoso, donde tiene lugar la reabsorcin, ocurre lo contrario (presin de filtracin neta 14 mmHg). Aunque estas presiones presentan valores diferentes, la filtracin y la reabsorcin virtualmente se equilibran. En realidad, el promedio de la presin neta de filtracin en todo el capilar es de +8 mmHg; por lo tanto, se filtra un ligero exceso de plasma al intersticio. Probablemente, el volumen neto filtrado en todos los capilares extrarrenales sea < 2 ml/min. Este volumen retorna a la circulacin sistmica a travs de la linfa. Se entiende que el lquido tisular o intersticial se forma por filtracin, gracias a la presin hidrosttica (presin de filtracin neta positiva) en el extremo arteriolar del capilar. Este lquido reingresa al capilar en su extremo venular, atrado por la presin osmtica coloidal que ejercen las protenas plasmticas (presin de filtracin neta negativa).Lquido tisular o intersticial

Capilar extrarrenal P

Para los capilares glomerulares, la ecuacin de Starling puede formularse como:VFG = Kf [ ( PG PB ) ( G

B ) ]B

[xLos subndices G y B se refieren a los capilares glomerulares y al espacio de Bowman respectivamentex].

La filtracin glomerular tiene lugar en el extremo aferente (presin neta de filtracin 10 mmHg), al igual que en los capilares extrarrenales; pero, en su extremo eferente, cesa el flujo de lquido (presin neta de filtracin 0 mmHg). Por eso se dice que en los capilares glomerulares, el equilibrio de filtracin ocurre en el extremo eferente, tal como se muestra en la prxima figura. 22


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Ya que no se conoce el punto exacto del capilar en el cual se logra ese equilibrio, no es posible determinar con precisin el valor de la presin neta de filtracin media de los capilares glomerulares. Se estima en +8 mmHg, igual a la de los capilares extrarrenales. El punto de equilibrio se puede mover. Si se alcanza ms tardamente, es decir, ms cerca del extremo eferente, aumenta el VFG ya que se usa un segmento mayor de membrana para la filtracin. El hecho de que el VFG sea de unos 125 ml/min, con un flujo de filtracin neto total en todos los capilares extrarrenales menor de 2 ml/min, puede atribuirse a diferencias en el coeficiente de filtracin Kf. El mayor coeficiente de filtracin de los capilares glomerulares puede deberse en parte a las numerosas fenestras de su endotelio. La presin hidrosttica en el espacio de Bowman ( 10 mmHg) influye notablemente sobre la presin de filtracin neta o efectiva, impulsando el movimiento del filtrado glomerular a travs de la porcin tubular de la nefrona.mm de Hg

Comportamiento de los gradientes de presin en un capilar glomerular

La reduccin de la presin neta de filtracin que se observa a lo largo del capilar extrarrenal NO ocurre en los capilares glomerulares, bsicamente por dos razones: 1) La presin hidrosttica permanece relativamente constante a lo largo del capilar glomerular, en contraste con su marcada reduccin en los capilares extrarrenales, lo cual puede deberse en parte a la presencia de una arteriola de elevada resistencia en el extremo eferente de los capilares glomerulares; y 2) el elevado volumen del lquido filtrado hace que la presin onctica del plasma se eleve a lo largo del capilar glomerular, mientras que es relativamente constante en los capilares extrarrenales.Fuerzas implicadas en la filtracin en los capilares extrarrenales y glomerulares. (presin en mm Hg)Capilar extrarrenal Capilar glomerular

Variables Pc Pi Pc PiPresin neta de filtracin ( Pc Pi ) ( c i )

Extremo Extremo arterial venoso

Variables PG PB PG PBB B

Extremo Extremo aferente eferente

40 2 25 3 +16

10 2 25 314

45 10 25 0 +10

45 10 35 00

Presin neta de filtracin ( PG PB) ( G B)B B

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Las arteriolas aferentes y eferentes son consideradas como los principales sitios de resistencia vascular renal; el mecanismo primario de ajuste de esa resistencia es el cambio en el dimetro de estos vasos; es decir, la vasoconstriccin, que produce un aumento de la resistencia, y la vasodilatacin, que ocasiona su disminucin. El aumento de la resistencia ( R ), por vasoconstriccin, reduce el flujo ( Q ) en cualquiera de estos vasos, mientras que su disminucin, por vasodilatacin, produce el efecto contrario (aumento de Q ). El efecto de los cambios selectivos en la resistencia de la arteriola aferente sobre la presin capilar glomerular (PCG), el FSR y el VFG es opuesto al producido por cambios semejantes en la arteriola eferente, como se ilustra en las figuras subsiguientes.

El aumento selectivo de la resistencia (por vasoconstriccin) en la arteriola aferente (a) reduce la PCG y, por lo tanto, disminuye el FSR, as como el VFG. El aumento selectivo de la resistencia (por vasoconstriccin) en la arteriola eferente (b) incrementa la PCG, y por lo tanto, tambin aumenta el VFG, aunque el FSR se vea reducido (por una suerte de estancamiento del flujo). La disminucin selectiva de la resistencia en la arteriola eferente (c) reduce la PCG y por consiguiente, disminuye el VFG, aunque el FSR se vea aumentado (por una suerte de liberacin del flujo). La disminucin selectiva de la resistencia en la arteriola aferente (d) incrementa la PCG y, en consecuencia, aumentan tanto el FSR como el VFG.a

b

c

d

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III.3. REGULACIN DEL FSR Y EL VFGEl FSR, tal como se defini al inicio de este captulo, es el volumen de sangre que pasa a travs del sistema vascular renal por unidad de tiempo. En un adulto normal, su valor oscila entre 1,2 y 1,5 litros/min (1.700 a 2.200 litros/da). Hablamos de flujo plasmtico renal (FPR) cuando este volumen se refiere slo al plasma sanguneo. Su valor resulta de multiplicar el FSR por el hematcrito. Igualmente, ya sabemos que el VFG es la cantidad de plasma filtrado a nivel de los glomrulos renales por unidad de tiempo. Ya que el VFG representa la velocidad de filtracin glomerular, con frecuencia se le llama tambin tasa de filtracin glomerular (TFG). Su valor normal promedio equivale aproximadamente al 20% del FPR. Si dividimos el VFG entre el FPR, obtenemos la fraccin de filtracin (FF). Como en cualquier otro rgano, el flujo sanguneo renal (FSR) es controlado por la presin de perfusin (diferencia de presin arteriovenosa) y por la resistencia vascular, en consistencia con la ecuacin general de resistencia:FSR = P / R

La presin hidrosttica de la A. renal tiene un valor promedio de 100 mmHg, similar a la de las otras arterias sistmicas, mientras que la del capilar glomerular (PG) es de unos 45 mmHg, lo cual favorece al FSR.Valores aproximados de las presiones y resistencias en la circulacin renal normal.VasoArteria renal Arterias interlobulares, arciformes e interlobulillares Arteriola aferente Capilares glomerulares Arteriola eferente Capilares peritubulares Venas interlobulares, interlobulillares y arciformes Vena renal

Presin vascular (mm Hg) Comienzo Final100 ~100 85 60 59 18 8 4 100 85 60 59 18 8 4 ~4

% de la resistencia vascular renal total ~0 ~16 ~26 ~1 ~43 ~10 ~4 ~0

Recordemos que, as como la presin hidrosttica en un capilar sistmico est dada por las presiones y resistencias en la arteriola y la vnula adyacentes. En el capilar glomerular la PCG depende de la presin arterial, as como de las presiones y resistencias de las arteriolas aferente y eferente adyacentes, cuyos cambios afectan al flujo de filtrado glomerular (VFG). A continuacin se ofrece una grfica que ilustra la presin de perfusin para la vascularizacin renal en sus diferentes segmentos. 25

Fernando J. Contreras Durn120Arteria renal

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100Presin media (mm Hg)

80

60

40

20

0

Arteria interlobulillar

Arteriola aferente

CAPILAR Arteriola GLOMERULAR eferente

Capilar peritubular

Vena

En general, el aumento de la presin hidrosttica del capilar glomerular (PCG) presin hidrosttica en la cpsula de Bowman disminuye la TFG, mientras que su disminucin produce el efecto contrario; sin embargo, los cambios en presin en la cpsula de Bowman no representan un factor de gran importancia en la regulacin de la TFG. Ciertos estados patolgicos, como la obstruccin de las vas urinarias, pueden provocar un marcado aumento de esta presin, haciendo descender gravemente la TFG. La constriccin de la arteriola eferente disminuye la TFG; sin embargo, este efecto depende la intensidad de la constriccin; si es moderada, la TFG puede aumentar. Debido a que en la cpsula de Bowman se filtra el 20% del FPR, durante el paso de la sangre desde la arteriola aferente hasta la eferente, la concentracin de las protenas plasmticas, que no se filtran, aumenta en la misma proporcin. El aumento de la presin coloidosmtica capilar disminuye la TFG. La concentracin de las protenas plasmticas tambin puede hacerse mayor si aumenta la fraccin de filtracin ( FF = VFG / FPR ), bien sea por aumento del VFG o por disminucin del FPR, aunque se mantenga constante la presin hidrosttica glomerular. Adems, la VFG puede verse alterada por otros factores o condiciones (en su mayor parte, estados patolgicos), muchos de los cuales pueden ser identificados rpidamente con la ayuda de la ecuacin de Starling. Entre ellos, encontramos: Las enfermedades que provocan un engrosamiento de la barrera de filtracin o una disminucin de su superficie (destruccin de capilares glomerulares), reducen el coeficiente de filtracin Kf. Muchas hormonas y otras sustancias endgenas pueden alterar el Kf, al contraer o relajar las clulas mesangiales. La obstruccin ureteral aumenta la presin hidrosttica del espacio de Bowman (PB).B

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La deshidratacin aumenta la presin onctica del capilar glomerular (G), mientras que la hipoalbuminemia la disminuye. Las enfermedades que incrementan la permeabilidad de la barrera de filtracin y eventualmente permiten el filtrado de protenas plasmticas, ocasionan un aumento de la presin onctica en el espacio de Bowman (B), la cual es despreciable en condiciones normales. Sin despreciar la utilidad de la ecuacin de Starling, es preciso sealar que la misma NO considera explcitamente el regulador ms importante del VFG; es decir, el flujo plasmtico renal (FPR); no obstante, ayuda a comprender el mecanismo por el cual este acta. El FPR determina la rapidez con la cual se modifica la presin onctica del plasma a lo largo de los capilares glomerulares (G). Asimismo, el 50% o ms del cambio en el VFG provocado por hormonas y otras sustancias endgenas, es secundario a un cambio en el FPR. El valor medido del VFG est determinado bsicamente por tres factores: 1) la conductividad hidrulica (magnitud del flujo de filtracin / unidad de tiempo / unidad de rea / unidad de presin); 2) la extensin de la superficie de filtrado; y 3) la presin neta o efectiva de filtracin (fuerza que genera el flujo). Es decir:VFG = Conductividad hidrulica . rea . Presin neta de filtracin

Ya que:Conductividad hidrulica . rea = Kf

VFG = Kf . Presin neta de filtracin

Entonces, obtenemos la ecuacin ya vista:VFG = Kf [ ( PG PB ) ( G B

B ) ]B

En vista de que la cantidad de protenas filtradas al espacio de Bowman es despreciable, B se aproxima a cero, de manera que la ecuacin queda simplificada a:VFG = Kf ( PG PB B

G )

A partir de estas ecuaciones, se infiere que el VFG (o la TFG) es afectado por aquellos factores que influyen sobre el coeficiente de filtracin ( Kf ) y/o sobre la presin efectiva de filtracin.Condiciones que afectan el VFG (o la TFG ).Repercuten sobre el Kf- Cambios en el FSR. - Cambios en la permeabilidad de los capilares glomerulares. - Cambios en la superficie efectiva de filtrado. - Grado de contraccin de las clulas mesangiales.

Repercuten sobre la presin efectiva de filtracin- Cambios en la presin hidrosttica de los capilares glomerulares o de la cpsula de Bowman. - Cambios en la presin sangunea sistmica. - Constriccin arteriolar aferente o eferente. - Obstruccin ureteral. - Edema del rin en el interior de la cpsula renal rgida. - Cambios en la concentracin de las protenas plasmticas por deshidratacin o hipoproteinemia ( G VFG ).

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La contraccin de las clulas mesangiales reduce el Kf y, por consiguiente, tambin reduce el VFG. La relajacin de las clulas mesangiales produce lo contrario. Este efecto obedece a la modificacin del rea de intercambio.Condiciones que afectan el grado de contraccin de las clulas mesangiales.Producen contraccin- Aumento de la actividad simptica por hormonas vasoconstrictoras (endotelinas, adrenalina, noradrenalina). - Vasopresina (ADH). - Factor activador de plaquetas. - Factor de crecimiento derivado de plaquetas. - Tromboxano A2. - Prostaglandina F2. - Leucotrienos C y D. - Histamina. - Disminucin de la angiotensina II.

Producen relajacin

- Pptido natriurtico auricular (ANP). - Dopamina. - Prostaglandina E2. - AMP cclico.

AUTORREGULACINLa homeostasis de los lquidos corporales que depende del sistema renal es un proceso continuo, tanto ms eficiente cuanto el FPR y el VFG permanezcan relativamente constantes. Podra esperarse que los cambios en la presin arterial sistmica observados en diferentes situaciones fisiolgicas, afecten significativamente al FPR y al VFG; sin embargo, tal cosa NO ocurre. Como se puede observar en la siguiente grfica, el FPR y el VFG, as como la fraccin de filtracin (FF = VFG / FPR), permanecen constantes, an ante cambios notables en la presin arterial sistmica, fenmeno conocido como autorregulacin.0,6 3

VFG (ml / min)

0,4

2

0,2

1

0

0

0

40

80

120

160

200

240

280

Presin media de la A. renal (mm Hg)

F PR ( m l / m i n )

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La autorregulacin ocurre en diferentes rganos (corazn y cerebro entre ellos), mas en ninguno es tan sorprendente como la constancia del flujo renal. Se calcula que en el humano, la autorregulacin renal abarca cambios en la presin arterial sistmica que pueden exceder el rango de 60 a 130 mmHg. Para mantener un FPR constante (dentro de ese rango), el incremento de la presin arterial debe ir acompaado de un aumento proporcional en la resistencia vascular renal; sin embargo, dado que el VFG tambin est autorregulado, ese aumento de la resistencia vascular debe ocurrir sin una alteracin significa de la presin hidrosttica en los capilares glomerulares. A partir de esto, se infiere que en la autorregulacin, el cambio de la resistencia ocurre principalmente en la arteriola aferente. Para explicar este cambio en la resistencia vascular renal, se ha postulado un mecanismo miognico, segn el cual, las clulas de msculo liso de las arteriolas aferentes se contraen en respuesta al estiramiento que sobre ellas ejerce la presin arterial aumentada. El estiramiento llevara a la apertura de canales de Ca2+, responsable de la contraccin, como se lustra mediante el siguiente esquema:

La autorregulacin tambin ha sido atribuida a la puesta en marcha del sistema reninaangiotensina, por aumento en la secrecin de renina desde las clulas granulares, con su efecto vasoconstrictor, fenmeno conocido como hiptesis yuxtaglomerular o retroalimentacin tbuloglomerular. Este mecanismo relaciona los cambios en la concentracin de NaCl en la mcula densa con el control de la resistencia de las arteriolas renales, en bsqueda de contribuir a que se mantenga un aporte relativamente constante de NaCl al tbulo distal, para evitar fluctuaciones espurias de la excrecin renal. La disminucin del NaCl en la mcula densa produce dilatacin de las arteriolas aferentes y aumento de la liberacin de renina.Tal como se muestra en el esquema, un aumento en la TFG (o VFG) (1) hace que la llegada de NaCl al asa de Henle sea mayor (2), lo que es detectado por la mcula densa y convertido en una seal (3) que conduce al incremento de la resistencia de la arteriola aferente (4), con lo que disminuye la VFG.

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Recordemos que la mcula densa est conformada por un grupo especializado de clulas epiteliales que guardan estrecho contacto con las arteriolas aferente y eferente. Estas clulas contienen aparatos de Golgi, orgnulos intracelulares secretores dirigidos a las arteriolas, lo que sugiere que pudieran secretar alguna sustancia hacia ellas. Puesto que este fenmeno ha sido demostrado en riones perfundidos aislados y en riones denervados, no hay duda acerca de que es intrnseco de estos rganos. A continuacin, se ofrece un esquema de este mecanismo para la autorregulacin de la presin hidrosttica glomerular y la TFG cuando disminuye la presin arterial.

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REGULACIN NEURALTal como la mayora de los vasos sanguneos, los vasos renales reciben inervacin exclusivamente de fibras vasoconstrictoras del sistema nervioso autnomo simptico. En reposo, el tono simptico en los vasos renales es mnimo. La vasoconstriccin simptica es un mecanismo dirigido fundamentalmente a regular la presin arterial sistmica, no el FPR o el VFG, as que se desencadena en respuesta a una hipotensin arterial sistmica detectada por los barorreceptores del seno carotdeo y del arco artico, bien sea ocasionada por cambios posturales o por estados patolgicos que implican hemorragia o sncope. La disminucin de la presin auricular puede dar inicio a una respuesta similar, mediada por los barorreceptores localizados en las paredes de la aurcula, as como estmulos originados en el SNC ante circunstancias de dolor, temor, fro, ejercicio intenso u otras situaciones estresantes. Ante una estimulacin simptica moderada, la vasoconstriccin resultante afecta ms al FPR que al VFG, aumentando la fraccin de filtracin (FF), aparentemente como una adaptacin destinada a mantener el VFG tan alto como sea posible. Para que el FPR y el VFG se reduzcan en igual medida, es preciso que la estimulacin simptica sea tal que la vasoconstriccin resultante comprometa tanto a las arteriolas aferentes como a las eferentes.

Regin bulbar ventro-lateral rostral

NTS: Ncleo del tracto solitario. X: Ncleo motor dorsal del vago. NA: Ncleo ambiguo. IL: Columna intermedio-lateral.

Regin bulbar ventro-lateral caudal

Vasos de capacitancia. Vasos de resistencia.

Esquema del reflejo barorreceptor.

La respuesta renal a la estimulacin gradual de los Ns. renales se incrementa proporcionalmente a la frecuencia de la estimulacin (Hz). As, con una frecuencia de 0,25 Hz no se modifican los valores basales de la TSR, as como tampoco el VUNa, el FSR y VFG. Si la frecuencia aumenta a 0,50 Hz, se incrementa solamente la TSR; y a 1,0, se produce adems una reduccin del VUNa. Es preciso que la frecuencia alcance los 2,5 Hz para observar adicionalmente la reduccin del FSR y el VFG. 31


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REGULACIN HORMONALLas hormonas y otras sustancias endgenas pueden provocar vasoconstriccin o vasodilatacin. Entre ellas, luce evidente el rol de la angiotensina II en la regulacin fisiolgica del FPR y el VFG, dado que este potente vasoconstrictor es sintetizado a partir de la accin que ejerce la renina sobre el angiotensingeno. La angiotensina II acta preferentemente sobre las arteriolas eferentes, aumentando la presin hidrosttica glomerular y disminuyendo el FSR. Recordemos que la mayor formacin de esta sustancia suele ocurrir ante el descenso de la presin arterial sistmica, que tiende a disminuir la TFG. En estos casos, la constriccin de las arteriolas eferentes producida por la angiotensina II ayuda a evitar que descienda la presin hidrosttica glomerular y la TFG. Al mismo tiempo, el descenso del FSR favorece la disminucin del riego sanguneo a los capilares peritubulares, lo que aumenta la reabsorcin de Na+ y H2O, contribuyendo a restablecer el volumen sanguneo y la presin arterial.

Sistema renina-angiotensina.

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Los riones pueden sintetizar varios miembros de la familia de las prostaglandinas (prostaglandina E2, prostaciclinas, leucotrienos y tromboxanos, entre otros), algunos de los cuales tienen efecto vasodilatador (prostaglandina E2, bradicinina) y ejercen un papel fisiolgico en la regulacin del FPR y del VFG. Estas prostaglandinas son sintetizadas por los riones ante la estimulacin simptica o el incremento de los niveles de angiotensina II, modulando su efecto vasoconstrictor. Este rol de las prostaglandinas es apoyado por el hecho de que los inhibidores de su sntesis, como la aspirina o la indometacina, disminuyen marcadamente el FPR y el VFG en pacientes con enfermedades que comprometen la perfusin renal, como la insuficiencia cardaca congestiva y la cirrosis heptica. El xido ntrico de origen endotelial, liberado por el endotelio vascular en todo el organismo, disminuye las resistencias vasculares renales y aumenta la TFG, + favoreciendo la excrecin de cantidades normales de Na y H2O. La dopamina y drogas relacionadas actan como vasodilatadores renales y pueden aumentar el FPR y el VFG. Igual efecto produce el factor natriurtico auricular (FNA), adems de actuar en la regulacin de la excrecin de Na+. En cambio, la hormona antidiurtica (ADH) y la serotonina provocan vasoconstriccin renal, reduciendo el FPR y el VFG. La primera de ellas juega un papel de suma importancia en el mecanismo de concentracin de la orina. Durante el embarazo, el FPR y el VFG pueden aumentar hasta en un 50%; se cree que debido a los cambios hormonales propios de este estado. La dieta rica en protenas tambin puede aumentar el FPR y el VFG hasta en 30%, efecto que puede estar mediado por las prostaglandinas.

III.4. DIFERENCIAS INTRARRENALES EN EL FSR Y EN EL VFGUnos 300 g de tejido renal reciben aproximadamente 1,5 litros de sangre por minuto. Alrededor del 90% del FSR perfunde la corteza renal. El reducido flujo sanguneo en la mdula (10%) obedece a la resistencia vascular relativamente elevada de los vasa recta, cuya causa no se conoce con certeza. Esta hipoperfusin medular es de gran importancia en el mecanismo de concentracin de la orina y explica en parte, la mayor susceptibilidad de la mdula renal a la hipoxia.Distribucin intrarrenal de la sangre.% del peso renal Corteza Mdula externa Mdula interna70,0 20,0 10,0

% del FSR92,5 6,5 1,0

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CONSUMO RENAL DE OXGENOEl elevado flujo sanguneo renal obedece a su papel en la regulacin del volumen y la composicin de los lquidos corporales, y NO a las necesidades de O2 de este rgano, que son mucho menores de las que podra satisfacer ese caudal. En consecuencia, la diferencia arteriovenosa de O2 (1,7 ml de O2 / ml de sangre) es mucho menor que la del organismo en su totalidad (4 - 5 ml de O2 / ml de sangre). La relacin entre el FSR, la diferencia arteriovenosa de O2 y el consumo de este elemento est dada por la ecuacin de Fick:FSR =

Q O2RAO2 RVO2

Donde: QO2 = Consumo de O2; y

RAO2 RVO2 = Diferencia arteriovenosa de O2.

Otra particularidad del rin es que la diferencia arteriovenosa de O2 NO cambia en proporcin inversa al FSR como ocurre en la mayora de los rganos; es decir, permanece constante aunque se modifique el FSR. La explicacin para este comportamiento poco habitual es que, por lo general, un cambio en el FSR est acompaado por un cambio paralelo en el VFG, y as en la cantidad de iones y otros solutos que deben reabsorberse. A su vez, la reabsorcin de solutos requiere O2 para generar energa (entre el 75% y el 85% del consumo de O2 renal se utiliza para mantener la reabsorcin activa de iones y otros solutos en particular Na+). De hecho, el consumo renal de O2 es + directamente proporcional a la cantidad de Na reabsorbido, de modo que los cambios en la reabsorcin de soluto son responsables de los cambios en el consumo de O2 que acompaan a los cambios en el FSR. Entonces, los cambios en el FSR van acompaados de cambios paralelos en el consumo de O2, de modo que la diferencia arteriovenosa de O2 sigue siendo la misma.

SNTESIS DE ERITROPOYETINALos riones cumplen tambin la funcin de monitorear la adecuacin del envo de O2 a los tejidos en general. En respuesta a la hipoxia renal, las clulas endoteliales de los capilares peritubulares sintetizan eritropoyetina, hormona glucoproteica que regula la produccin de eritrocitos a partir de clulas precursoras de la mdula sea. Esto explica la policitemia (hematcrito elevado) que se observa despus de la exposicin a grandes alturas o en la enfermedad pulmonar crnica, la cual puede atribuirse a la produccin aumentada de eritropoyetina. Muchas enfermedades renales cursan con anemia secundaria a una deficiencia de eritropoyetina.

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III.5. MEDICIN DEL VFG, EL FPR y la FFMEDIDA DEL VFGEl VFG puede calcularse mediante el aclaramiento o depuracin de una sustancia que se filtre libremente en el glomrulo, pero que no sea reabsorbida ni secretada por el tbulo, Al efecto, la sustancia tpica es la inulina, que -adems-, no es txica, no se une a las protenas plasmticas, no se metaboliza ni se sintetiza en los riones y no tiene efectos sobre el VFG. Dado que la inulina no es extrada del filtrado por reabsorcin ni es aadida a ste por secrecin, la cantidad total filtrada se excretar con la orina, de modo que su tasa de excrecin ser igual a la carga filtrada; es decir:Masa de inulina excretada Tiempo = Masa de inulina filtrada Tiempo

O:

UIn . V =

PIn . VFG

Recordemos que: UIn = Concentracin de Inulina en orina; y PIn = Concentracin de Inulina en el plasma.

Sustituyendo la ltima ecuacin en la expresin utilizada para el aclaramiento de inulina ( CIn ), obtenemos:CIn =

UIn . V PIn

=

PIn . VFG PIn

De donde:

CIn =

VFG

Ya que el CIn puede determinarse a partir de muestras de plasma y orina, la ltima ecuacin define un mtodo no invasivo para conocer el valor del VFG.Si parte de la inulina del filtrado se reabsorbiera, el volumen de plasma depurado de inulina sera ms pequeo que el volumen filtrado. Asimismo, si parte de la inulina que escap a la filtracin fuera aadida al filtrado por secrecin, el volumen de plasma depurado sera mayor que el volumen filtrado. Sin embargo, recordemos que la inulina no se reabsorbe ni se secreta.

Dado que el CIn y el VFG son iguales, cualquiera de los dos es usado indistintamente en los comentarios acerca de la funcin renal. Si bien la inulina se considera la sustancia prototipo para la medicin del VFG, existen otras sustancias adecuadas al efecto, como el manitol y el iotalamato (medio de contraste usado en el diagnstico radiolgico); sin embargo, estas sustancias deben infundirse por va intravenosa hasta que se logre una concentracin estable en el plasma, lo cual plantea un inconveniente para su uso clnico rutinario. En la prctica clnica, suele utilizarse la creatinina para estimar el VFG. Esta sustancia endgena es una base orgnica formada durante el metabolismo proteico a nivel del msculo, producto de la degradacin del fosfato de creatina. Al igual que muchas bases orgnicas, la creatinina es filtrada en el glomrulo y secretada por las clulas epiteliales a la luz del tbulo proximal; sin embargo, en el humano con niveles sricos normales, la cantidad de creatinina secretada representa apenas entre 10 y 15% de la cantidad filtrada. Por sto, se considera (igual que en el caso de la inulina) que su tasa de excrecin es aproximadamente igual a la carga filtrada y, por consiguiente, en este caso son aplicables las mismas ecuaciones presentadas para la inulina: 35

Fernando J. Contreras Durn Masa de creatinina excretada Tiempo Masa de creatinina filtrada Tiempo

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=

O:

UCr . V =

PCr . VFG

Y en consecuencia:CCr VFG

Entonces, para obtener un valor aproximado del VFG en la prctica clnica, se puede utilizar el aclaramiento de creatinina ( CCr ). La pequea cantidad de creatinina secretada ocasiona que el CCr sea ligeramente mayor que el CIn y, por consiguiente, que el valor del VFG obtenido a partir de la medida del CCr es ligeramente mayor el VFG real (medido a partir del CIn); no obstante, la magnitud del error se reduce gracias a que la medicin de la PCr por mtodos colorimtricos estndar incluye a otros cromgenos adems de la creatinina verdadera, lo que conduce a un error de sentido opuesto que compensa al primero. Este ltimo error afecta los valores de la PCr reportados por los laboratorios clnicos, que resultan ser algo mayores que los niveles reales. Tal sobreestimacin de la PCr, tiende a reducir el CCr calculado, aproximndolo a un valor ms cercano al VFG real. Clnicamente, para el clculo de la depuracin de creatinina, se acostumbra utilizar el valor de la PCr obtenido a partir de una muestra nica de plasma, ya que para determinar con precisin la UCr, se requiere recolectar la orina durante 24 horas, lo que -frecuentemente-, da lugar a clculos errneos de la CCr. En bsqueda de controlar este error, es til cotejar el valor de la CCr determinado a partir de la PCr y la orina reunida durante 24 horas, con el valor de la CCr estimado a partir de la PCr solamente, el cual equivale a un 35% del primero, en el 95% de los pacientes. Esta estimacin de la CCr se realiza mediante una ecuacin obtenida empricamente, con base en la dependencia que existe entre la produccin de creatinina y la masa muscular, esta ltima a su vez determinada por la edad y el peso corporal, segn la siguiente relacin matemtica: CCr =(140 Edad) . Peso corporal 72 . PCr

[ La CCr se expresa en ml / min, la edad en aos, el peso corporal en kg y la PCr en mg / dl ].

Esta ecuacin pierde precisin en aquellas condiciones que distorsionan la relacin entre la masa muscular y el peso corporal, como el embarazo, la obesidad extrema y enfermedades causantes de prdida muscular. Asimismo, NO es precisa en nios. En nios y adolescentes, se obtienen mejores resultados con la siguiente ecuacin, tambin emprica: CCr =0,55 . Altura PCr

[ La CCr y la PCr se expresan en las mismas unidades de la ecuacin anterior, y la altura en cm ].

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Fernando J. Contreras DurnConcentracin plasmtica de creatinina ( mg%)

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Una medicin simple de la PCr aporta informacin importante sobre el VFG gracias a que la tasa de excrecin de la creatinina debe igualar a la de su produccin y por ello, tiende a ser constante de un da a otro (en estado estacionario); es decir: UCr . V es constante. Ya que: UCr . V = PCr . CCr ,PCr . CCr es constante.

Asimismo:PCr . VFG.tambin lo es.

De sto, se infiere que la P Cr es inversamente proporcional al VFG, como se ilustra en la figura adjunta.

VFG (% del normal)

Es importante advertir que la PCr cambia poco cuando el VFG cae de su valor normal (125 ml/min) a un valor tan bajo como 60 ml/min, pero comienza a aumentar notablemente con disminuciones ulteriores del VFG; esto significa que la PCr es un indicador sensible del VFG slo cuando este es bajo. Asimismo, carece de utilidad para detectar disminuciones pequeas e incluso moderadas del mismo, cuando el compromiso de la funcin renal es leve; sin embargo, es extremadamente til para detectar grandes cadas del VFG, como las observadas en la disfuncin renal grave. El lmite superior normal de la PCr es de aproximadamente 110 mol/litro (1,25 mg/dl) en hombres y 100 mol/litro (1,10 mg/dl) en mujeres.

MEDIDA DEL FPRPara obtener la medida del FPR se utiliza la ecuacin de Fick, ahora escrita como: QFPR =x

PRAx PRVx

Donde: Q x = Velocidad a la cual la sustancia X es consumida o extrada por los riones;PRAx = Concentracin de la sustancia X en el plasma renal arterial, y PRvx = Concentracin de la sustancia X en el plasma renal venoso.

Para aquellas sustancias que no se metabolizan ni son sintetizadas por los riones, la velocidad a la que son consumidas por stos puede igualarse a su velocidad de excrecin ( Ux .V ) y, si la sustancia no es consumida por otros tejidos diferentes del renal, la PRAx puede igualarse a la Px, medida a partir de una muestra de plasma arterial o venoso sistmico (por conveniencia, suele utilizarse una muestra venosa). Sustituyendo estas igualdades, tenemos que:FPR =

Ux . V Px PRVx 37


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Los trminos de esta ecuacin pueden ser obtenidos fcilmente en estudios clnicos rutinarios, excepto la PRVx (concentracin de la sustancia X en el plasma de las venas renales). Entonces, para aplicar la ecuacin de Fick, es preciso utilizar una sustancia que haya sido eliminada totalmente del plasma arterial renal ( PRVx = 0 ).[ Atencin! PRVx = 0 indica que el FPR ha sido depurado en su totalidad de la sustancia X ].

As, la ecuacin quede reducida a la de aclaramiento:FPR =

Ux . V Px

= Cx

Se tratara de una sustancia con un ndice de extraccin = 1.ndice de extraccin de X = Px ( art ) P x ( ven ) Px ( art )

Los valores del ndice de extraccin varan entre cero (para sustancias que no se excretan en absoluto) y 1 (para las sustancias que, a bajas concentraciones, se eliminan completamente en un primer paso por el rin). Alrededor del 10% del FSR elude los sistemas de extraccin; en consecuencia, el valor real mximo del ndice de extraccin para cualquier sustancia no llega a ser igual a 1; se dice que es de 0,9 (se extrae el 90% a bajas concentraciones). Entonces, una sustancia con un ndice de extraccin = 0,9 es una que filtra libremente, no se reabsorbe y se secreta totalmente, si su concentracin es baja. Si esa sustancia, adems, no se produce ni se metaboliza en el rin, no es txica y no modifica el FPR, su depuracin plasmtica puede utilizarse para medir el FPR. El FPR medido ser 10% ms bajo que el real y se denomina flujo plasmtico renal efectivo (FPRE). Dado que slo se filtra un 20% del FPR, la sustancia no se depurara completamente del plasma arterial renal slo por filtracin, sino que sera necesario aadirla al lquido tubular por secrecin. Ms an, esta secrecin debera ser eficiente para eliminar virtualmente toda la sustancia que no se filtr. La sustancia que ms se aproxima a satisfacer estos criterios es el p-aminohipurato (PAH) o cido p-aminohiprico. El PAH se filtra en el glomrulo y, al igual que otros cidos orgnicos, es transportado a travs de los capilares peritubulares que rodean al tbulo proximal y secretado por sus clulas epiteliales a la luz del tbulo. Aunque la secrecin tubular del PAH es altamente eficiente (incluso con bajos niveles plasmticos), este no se depura completamente del plasma renal, porque entre 10 y 15% del FPR total irriga porciones renales incapaces de eliminarlo (tanto al PAH como a cualquier otra sustancia), como la cpsula renal, la pelvis renal, la grasa renal, la mdula y la papila. As, la PRVPAH no llega a ser igual a cero. Para representar la fraccin de PAH que es depurada o extrada del plasma renal en un nico paso a travs de los riones, se utiliza la denominada fraccin de extraccin ( EPAH ):EPAH = PPAH PRVPAH PPAH

[ Dado que un 10 a 15% del FPR total no es depurado, la EPAH oscila entre 0,85 y 0,90 ].

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Aunque el CPAH slo se aproxima al FPR total, mide con precisin el flujo plasmtico a aquellas regiones renales que si pueden eliminar el PAH; se trata del denominado flujo plasmtico renal efectivo ( FPRE ): UPAH . V = FPRE CPAH =PPAH [ Se entiende que FPRE = FPR . EPAH ].

Para propsitos clnicos, los valores del FPRE obtenidos a partir de las medidas del CPAH proporcionan una aproximacin til del FPR total. El yodohipurato es otra sustancia til para obtener esta aproximacin, dado que presenta un cociente de extraccin similar al del PAH. Con el valor del FPR, podemos calcular el FSR muy fcilmente mediante la siguiente ecuacin:FSR = FPR 1 Hct

Donde: Hct = Hematcrito.

CLCULO DE LA FFUna vez determinado el valor del VFG y del FPR, es sencillo calcular con bastante precisin la fraccin de filtracin ( FF ), por medio de la siguiente ecuacin:FF = CIn FPR *

[ * FPR calculado por la ecuacin de Fick ].

Para propsitos clnicos, es vlido recurrir a una aproximacin, utilizando:FF = CCr CPAH

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IV. FUNCIN TUBULARTal como fue sealado en la seccin correspondiente a la anatoma microscpica del rin, la porcin tubular de la nefrona modifica el contenido del filtrado glomerular de forma tal que la orina final contenga slo aquellos constituyentes que deben ser excretados, para preservar el volumen y composicin de los lquidos corporales dentro de lmites normales. Esta modificacin implica dos procesos: la reabsorcin y la secrecin, los cuales determinan la excrecin final. Mediante la reabsorcin tubular, el agua y otras sustancias esenciales del filtrado glomerular son recuperadas de vuelta al organismo, a travs de los capilares peritubulares; y por medio de la secrecin tubular, ciertas sustancias que han permanecido en los capilares peritubulares despus de la filtracin son transportadas a travs del epitelio y aadidas al lquido tubular, para ser excretadas con la orina final.

IV.1. GENERALIDADESREABSORCIN TUBULARLa elevada magnitud del filtrado glomerular (180 litros de plasma / da) confiere gran importancia a la reabsorcin tubular

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