MECANISMOS RENALES PARA LA CONCENTRACIÓN Y LA DILUCIÓN DE LA ORINA

Transcripción

1 MECANISMOS RENALES PARA LA CONCENTRACIÓN Y LA DILUCIÓN DE LA ORINA Miryam Romero, MSc., PhD. Profesora de Fisiología Departamento de Ciencias Fisiológicas UNIVERSIDAD DEL VALLE 1

2 En circunstancias normales, la excreción de agua está regulada, en forma separada, de la excreción solutos (p.e. NaCl). Para que esto ocurra, el riñón debe poder excretar una orina que sea hiperosmótica o hipoosmótica con respecto a los fluidos corporales, lo cual requiere que los solutos sean separados del agua en algún punto del nefrón. El Asa de Henle, en particular la rama ascendente gruesa, es el principal sitio del nefrón donde ocurre la separación de soluto y agua. De manera que la excreción de orina, ya sea diluida o concentrada, requiere un funcionamiento normal del Asa de Henle. 2

3 Osmolaridad relativa del fluido tubular a lo largo del nefrón 3

4 TRANSPORTE Y PROPIEDADES DE PERMEABILIDAD DE LOS SEGMENTOS DEL NEFRÓN IMPLICADOS EN EL PROCESO DE DILUCIÓN O DE CONCENTRACIÓN DE LA ORINA

5 ACCIONES DE LA ADH EN LAS CÉLULAS EPITELIALES DEL RIÑÓN La acción primordial de la Arginina Vasopresina u hormona antidiurética (ADH) es la de aumentar la permeabilidad al agua en los ductos colectores. Además, la ADH aumenta la permeabilidad a la urea de la porción medular de los ductos colectores. 5

6 Mecanismo de la ADH en células principales de túbulo colector que aumentan la permeabilidad al agua 1. ADH se une al receptor en la membrana basolateral de la célula (receptor V2: receptor de vasopresina 2. El V1 media la acción vasoconstrictora en vasos sanguíneos). 2. La unión con el receptor que está acoplado a Adenilciclasa, resulta en un aumento de los niveles de AMP cíclico intracelular. 6

7 3. AMPcíclico activa proteína kinasa A que promueve la inserción de vesículas con canales de agua (acuaporinas 2), en la membrana apical o luminal. Los canales están preformados y residen en vesículas cercanas a la monocapa interna de la membrana apical. Acuaporinas 3 y 4 están en la membrana basolateral de las células principales. Acuaporinas 1 en túbulo proximal y rama descendente del Asa de Henle. 4. Cuando se remueve la ADH, los canales de agua regresan al interior celular y la membrana apical vuelve a ser impermeable al agua. 7

8 Mecanismos celulares de la acción de la Arginina Vasopresina en túbulos colectores. 8

9 La hormona ADH también aumenta la permeabilidad a la urea de la porción terminal del túbulo colector medular más interno. La urea entra a la célula a través de la membrana apical por transportadores de urea. La ADH, actuando a través de adenilciclasa, promueve la inserción de transportadores de urea en la membrana apical. El aumento de osmolalidad del fluido intersticial de la médula renal también conlleva a la inserción de transportadores de urea en la membrana apical. El efecto es separado y aditivo al de ADH. 9

10 PRODUCCIÓN DE ORINA HIPOOSMÓTICA La producción de orina hipoosmótica es relativamente fácil de entender. El nefrón debe simplemente reabsorber soluto sin que lo siga el agua. Esto ocurre principalmente en la rama gruesa ascendente del Asa de Henle. En condiciones de ausencia de ADH, el túbulo distal y el ducto colector contribuyen también a este proceso. 10

11 Osmolalidades dentro del nefrón y en el intersticio. Elevada ingesta de agua (Diuresis de agua). 11

12 PRODUCCIÓN DE ORINA HIPEROSMÓTICA Este proceso es conceptualmente más difícil de entender. Requiere que haya la remoción de agua desde el fluido tubular dejando tras de sí, dentro de la luz tubular, más soluto. Puesto que el agua se mueve solamente en forma pasiva (impulsada por una gradiente osmótico) los riñones deben generar un ambiente hiperosmótico que pueda ser utilizado para esta reabsorción de agua. El ambiente hiperosmótico se genera en el fluído intersticial de la médula renal. El Asa de Henle, especialmente la rama ascendente gruesa es crítica para generar el ambiente hiperosmótico medular. 12

13 Osmolalidades dentro del nefrón y en el intersticio. Restricción de agua (Antidiuresis). 13

14 Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el mecanismo de multiplicación de la concentración por contracorriente: el efecto primario 14

15 Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el mecanismo de multiplicación de la concentración por contracorriente 15

16 Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el mecanismo de multiplicación de la concentración por contracorriente 16

17 Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el mecanismo de multiplicación de la concentración por contracorriente 17

18 EL INTERSTICIO MEDULAR El fluido intersticial de la médula renal es críticamente importante para poder excretar una orina concentrada. La presión osmótica en el fluido intersticial proporciona la fuerza impulsora para reabsorber agua desde la rama descendente del Asa y desde el ducto colector. 18

19 Los principales solutos del fluido intersticial medular son el NaCl y la urea pero sus concentraciones no son uniformes a través de la médula (existe un gradiente desde corteza hasta papila). La urea no se sintetiza en el riñón pero es generada por el hígado como producto del metabolismo de proteínas. Entra la fluido tubular por filtración glomerular. 19

20 La permeabilidad a la urea de la mayoría de los segmentos del nefrón implicados en la concentración y dilución de la orina, es baja. La excepción importante es el ducto colector medular que tiene una alta permeabilidad a la urea que se aumenta aún más por la acción de la ADH. En la medida en que se mueve a lo largo del nefrón y el agua se reabsorbe en el ducto colector medular, la concentración de urea en el fluido tubular aumenta. 20

21 Papel de la urea en el mecanismo de concentración de la orina. Perfiles de concentración. 21

22 Cuando los niveles de ADH aumentan, la urea difunde a favor de su gradiente en el intersticio medular donde se acumula. La urea dentro del lumen del ducto colector y del intersticio se equilibran: La concentración de urea resultante en la orina es igual a la de la urea en el intersticio medular en la papila, o sea, aprox. 600 mosm/kg H 2 O. La urea recicla del intersticio al nefrón y desde éste al intersticio, proceso que facilita la acumulación de urea en el intersticio medular. 22

23 Papel de la urea en el mecanismo de concentración de la orina. En antidiuresis, modelo pasivo del efecto primario en la rama ascendente delgada del asa de Henle. 23

24 Reciclaje de la Urea. En Antidiuresis. 24

25 Efectos opuestos de los gradientes de NaCl y urea sobre la habilidad para concentrar la orina durante antidiúresis 25

26 LA FUNCIÓN DE LOS VASOS RECTOS Es la red capilar que suple de sangre la médula. Estos vasos son muy permeables a soluto y agua. Tienen la misma forma del Asa de Henle. Funcionan no solamente aportando nutrientes y oxígeno a los túbulos dentro de la médula, sino removiendo el exceso de agua y de solutos que están continuamente añadiéndose al intersticio medular por los segmentos situados en esta región. 26

27 Intercambio por contracorriente Modelo hipotético, si la sangre fluye, desde corteza a médula, por un vaso sin curvatura. 27

28 Intercambio por contracorriente Si la sangre fluye por un vaso con forma de asa 28

29 Se debe hacer énfasis en el hecho de que la habilidad de los vasos rectos en mantener el gradiente de concentración en el intersticio medular es dependiente del flujo: Un aumento sustancial del flujo sanguíneo a través de los vasos rectos disipa el gradiente medular. Si el flujo sanguíneo se reduce, los segmentos del nefrón dentro de la médula reciben el oxígeno en forma no adecuada. En estas condiciones el transporte tubular, sobre todo en la rama ascendente gruesa del Asa, se daña. El intersticio medular no puede mantener el gradiente osmótico. 29

30 Permeabilidad al agua en diferentes segmentos del nefrón 30

31 CUANTIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD RENAL PARA CONCENTRAR O DILUIR LA ORINA El manejo del agua se cuantifica midiendo la Depuración de agua libre: Cuando la orina es diluida, se excreta agua sin soluto. Cuando la orina es concentrada, el agua sin soluto regresa al cuerpo a la circulación sistémica 31

32 El concepto de Depuración de agua libre se deriva directamente de los conceptos sobre depuración renal. La depuración del total de los solutos (osmoles efectivos y no efectivos) provenientes del plasma se calcula así: donde: Cosm = Uosm x Vu Posm Cosm = Depuración osmolar (tiene unidades vol/unidad de tiempo) Uosm = Osmolalidad urinaria Vu = Tasa de flujo urinario Posm = Osmolalidad plasmática 32

33 La depuración de agua libre (C H2O ) se calcula así: C H2O = Vu Cosm Si se arregla la ecuación se tiene entonces: Vu = C H2O + Cosm Si la orina es diluida, el valor de C H2O es positivo. Si la orina es concentrada, el valor de C H2O es negativo, indicando que en el cuerpo se ha retenido agua sin soluto. La convención de C H2O negativa es: T C H2O (conservación 33 tubular de agua).