SISTEMA URINARIO: MORFOFISIOLOGÍA. NEFRÓN. FORMACIÓN DE LA ORINA. APARATO YUXTAGLOMERULAR: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN. APARATO URINARIO Está formado por los órganos que elaboran orina y que la eliminan del cuerpo. Ellos son: dos riñones dos uréteres vejiga uretra La secreción de orina y su eliminación son funciones vitales, ya que constituyen uno de los mecanismos más importantes de la homeostasia. Sistema urinario
Órgano excretorio Riñones Piel (glándulas sudoríparas) Pulmones Intestino ORGANOS EXCRETORIOS DEL ORGANISMO Sustancias excretadas Desechos nitrogenados (de la catabolia proteínica), toxinas. Agua (de la ingestión y de la catabolia) Sales minerales Agua Sales minerales Pequeñas cantidades de desechos nitrogenados Dióxido de carbono (de la catabolia) Agua Desechos de la digestión (celulosa, tejido conectivo, etc.) Algunos desechos metabólicos (pigmentos biliares; sales de calcio y otros minerales pesados) RIÑON Estructura externa del riñón
Estructura interna del riñón Riñón y sus relaciones anatómicas
Tiene forma de poroto. Mide 11,25 cm de longitud, 5 a 7,5 cm de ancho, y 2,5 cm de espesor. El izquierdo es un poco mayor que el derecho. Se encuentran por detrás de peritoneo, a cada lado de la columna vertebral, y se extienden desde la última vértebra torácica hasta la tercera lumbar (o sea, por encima de la cintura). En general el derecho está un poco más bajo que el izquierdo, probablemente por la presencia del hígado. Se mantienen en posición mediante una cobertura adiposa abundante. La fascia renal (de tejido conectivo) lo fija y mantiene su posición normal. Estructura externa Está rodeado de una cápsula resistente de tejido fibroso blanco. El borde interno presenta una concavidad llamada hilio, por donde llegan y salen estructuras anatómicas (igual que en el pulmón) Estructura interna Por debajo de la cápsula, se halla la corteza; y en el centro la médula. La médula está formada por doce cuñas triangulares llamadas pirámides. Su base mira al exterior, y su vértice es la papila, que termina en una división de la pelvis renal denominada cáliz. La corteza forma una columna renal cada dos pirámides. Las pirámides tienen aspecto estriado, y la corteza liso. Estructura microscópica La unidad funcional es la nefrona o nefrón. Hay aproximadamente 1 250 000 por riñón. Sus partes son: 1- Cápsula de Bowman: tiene forma de taza; está formada por dos capas de células epiteliales planas con un espacio entre ambas. En su interior se encuentra invaginada una red capilar llamada glomérulo. La cápsula de Bowman con su glomérulo se denomina corpúsculo renal o de Malpighi. Algunos se hallan en la corteza y otros en la médula. 2- Túbulo proximal: parte del túbulo más cercana a la cápsula de Bowman. Tiene un trayecto contorneado en espiral. Su pared está formada por células epiteliales con un borde en cepillo hacia la luz. Estos miles de microvellosidades aumentan la superficie luminar, para facilitar su función. 3- Asa de Henle: es la continuación del túbulo proximal. Está formada por: Rama descendente: extensión recta del túbulo hasta la médula renal. Está formada por células escamosas planas. Es más delgada que la rama ascendente. Rama ascendente: segmento grueso del asa de Henle. Formada por células cúbicas. 4- Túbulo distal: porción contorneada del túbulo, localizada en posición distal, respecto a la cápsula de Bowman. Epitelio cúbico. 5- Túbulo colector: túbulo recto al que se unen los túbulos distales de varias nefronas. Epitelio cilíndrico. Los túbulos colectores se unen a otros de mayor calibre, y todos los de una pirámide renal convergen para formas una estructura que desemboca en la papila renal en uno de los cálices menores. La cápsula de Bowman y los túbulos contorneados están situados en la corteza renal; el asa de Henle y los túbulos colectores están en la médula.
Estructura de la neurona Ubicación de la nefrona
Vasos sanguíneos en los riñones. Los riñones son órganos muy vascularizados. Por minuto fluyen por ellos aproximadamente 1200 ml de sangre (1/5 de la sangre bombeada por el corazón). Una gran rama de la aorta, la arteria renal, lleva sangre a cada riñón. La arteria renal se ramifica para formar las arterias interlobulares, que se extienden hacia la corteza y luego forma un arco sobre las bases de las pirámides para constituir las arterias arqueadas. Desde estas, las arterias interlobulillares penetran la corteza. Las ramas de las arterias interlobulillares son las arteriolas aferentes. Las arteriolas aferentes se ramifica en redecillas capilares llamadas glomérulos. La sangre sale del glomérulo por la arteriola eferente que se ramifica en capilares que rodean los túbulos renales. Y finalmente forman las vénulas y venas interlobulillares. La dirección del flujo sanguíneo es la siguiente: Arterias arteriola aferente capilares de los glomérulos arteriola eferente capilares peritubulares vénulas venas Irrigación del riñón (IL: arterias interlobulares; G: glomérulo; G1, G2: glomérulos externos de la corteza; PC: capilares peritubulares; G3: glomérulos cercanos a la médula (glomérulos yuxtamedulares); MP: plexo medular; ARS: arteriolas rectas; CC: capilares capsulares.)
El aparato yuxtaglomerular está formado por las células de la mácula densa de la porción inicial del túbulo distal y las células yuxtaglomerulares situadas en las paredes de las arteriolas aferente y eferente. Ayuda a regular el volumen de sangre que fluye hacia el glomérulo. Aparato yuxtaglomerular Función La función es excretar orina, actividad que preserva la vida porque la homeostasia depende de ella. Los riñones preservan el equilibrio de líquidos, electrolitos y ácido-básico, variando las cantidades de agua y electrolitos que pasan de la sangre a la orina. La insuficiencia renal lleva a la muerte. Además influyen en la presión arterial. Cómo se forma la orina Las dos partes principales del nefrón, la cápsula de Bowman y el glomérulo invaginado por un lado, y los túbulos renales por otro, forman la orina por medio de tres procesos: la filtración, resorción y secreción.
Formación de la orina Filtración glomerular Es un proceso físico que se produce en los 2 500 000 corpúsculos renales. Desde los capilares se filtran agua y solutos (electrolitos y glucosa) hacia las cápsulas de Bowman. No se filtran las proteínas. Atraviesan: endotelio de los capilares membrana basal epitelio de la cápsula de Bowman. Esta filtración es más rápida que en los tejidos comunes, porque: el endotelio del glomérulo tiene muchos poros; la arteriola eferente es de menos diámetro que la eferente, por lo tanto hay resistencia a la salida de sangre del glomérulo y aumenta la presión hidrostática en el glomérulo (las vénulas son de mayor diámetro que las arteriolas). El pasaje se produce por gradiente de presión entre las dos áreas (glomérulo y cápsula de Bowman). El gradiente de presión depende de: presión hidrostática glomerular, la presión coloidosmótica sanguínea y la presión hidrostática capsular. El gradiente de presión se llama presión efectiva de filtración (PEF) entre el glomérulo y la cápsula. De estas tres presiones, la presión hidrostática glomerular es la fuerza impulsora principal, tiende a expulsar líquido de los glomérulos. En cambio la presión coloidosmótica sanguínea y la presión hidrostática capsular actúan en dirección opuesta. PEF = (PHG) (PCS + PHC) Presión hidrostática Presión coloidosmótica Presión glomerular sanguínea capsular Normales 60 mm Hg 32 mm Hg 18 mm Hg Anormal por ej. por 50 mm Hg 32 mm Hg 18 mm Hg hemorragia grave Anormal por nefropatía. 60 mm Hg 20 mm Hg 18 mm Hg hidrostática
Por lo tanto la PEF de 10 mm Hg (60-32 - 18) hará que se filtre líquido desde el glomérulo hacia la cápsula de Bowman. Con una PEF de 1 mm Hg se produce una filtración de 12,5 ml por minuto para ambos riñones, o sea que con una PEF de 10 mm Hg se producirá una filtración de 125 ml por minuto, lo que es un ritmo normal. La presión coloidosmótica capsular, actúa cuando alguna enfermedad ha aumentado la permeabilidad glomerular lo suficiente para permitir que las moléculas de proteínas de la sangre difundan hacia la cápsula de Bowman. La presión osmótica capsular tiende a extraer agua de la sangre, y así es una fuerza que se añade a la presión hidrostática glomerular para regir la presión efectiva de filtración. La presión hidrostática glomerular puede disminuir en estados de alarma, por ejemplo en hemorragia grave. La presión coloidosmótica de la sangre puede disminuir por nefropatías que producen pérdida de proteínas sanguíneas hacia la orina. Esto hace que la PEF aumente, y por lo tanto, aumenta el ritmo de filtración glomerular. La presión hidrostática glomerular es regulada por mecanismos que modifican el calibre de las arteriolas aferente y eferente (aparato yuxtaglomerular), y también por cambios de la presión arterial general. En estados graves de alarma, hay una estimulación simpática intensa que causa una constricción mucho mayor en la arteriola aferente que en la eferente. La presión hidrostática glomerular desciende y ocurre la supresión renal completa. Al aumentar la presión arterial, aumenta la presión hidrostática glomerular, y por lo tanto la PEF. Pero los dos aumentos no ocurren en la misma medida. Así cuando se duplica la presión arterial media, el ritmo de filtración glomerular sólo aumenta de 15 a 20 %. La filtración glomerular está en relación inversa de la presión coloidosmótica sanguínea y de la concentración de proteínas de la sangre. En estado normal, la filtración glomerular es de 125 ml en varones y algo menor en mujeres. Resorción desde los túbulos contorneados proximales. Se produce por mecanismos de transporte tanto activos como pasivos desde los túbulos renales. Se resorben cantidades considerables de agua, electrolitos y todas las sustancias nutritivas. La resorción de Na + se produce de la siguiente manera: - los iones Na + difunden desde la luz del túbulo hacia las células epiteliales que forman las paredes de los túbulos proximales (por la microvellosidades). De allí pasan por transporte activo a los bordes basal y lateral de las células epiteliales, pasan por la membrana basal y por el endotelio de los capilares peritubulares, hacia la sangre peritubular. - Na + en luz del túbulo células epiteliales de las paredes del túbulo (microvellosidades) bordes basal y lateral de las células (por transporte activo) membrana basal endotelio de capilares peritubulares sangre. - Al salir iones positivos (Na + ) de las células tubulares, su citoplasma se vuelve momentáneamente electronegativo y la concentración citoplasmática de Na se vuelve menor que la del líquido tubular. Esto hace que siga entrado iones Na+ desde la luz tubular a las células tubulares y luego a la sangre. - Al aumentar la concentración de iones Na + en la sangre peritubular, la vuelve momentáneamente electropositiva, y hace que difunda un número igual de iones negativos, por ejemplo Cl -. La resorción se agua se produce por ósmosis. El movimiento de sodio desde el líquido tubular hacia la sangre peritubular crea una presión osmótica superior en la sangre que en el túbulo. Por lo tanto, el pasaje de agua es obligado por la ley de la ósmosis. La glucosa y los aminoácidos, se resorben por transporte activo. En condiciones normales toda la glucosa filtrada, vuelve a la sangre, de modo de no perderse por la orina. Pero si la
concentración de glucosa es superior a 150 mg por 100 ml de sangre, el mecanismo de transporte de glucosa se satura, y el exceso se queda en la orina (glucosuria). Resorción desde el asa de Henle Funciona como un mecanismo a contracorriente. Ese mecanismo es un dispositivo para producir y conservar una concentración elevada de solutos en el líquido intersticial de la médula renal. Se hace mediante el transporte activo de cloruro de sodio hacia el líquido intersticial medular desde el líquido tubular del segmento grueso de la rama ascendente del asa de Henle. El agua no sigue al cloruro de sodio hacia el intersticio porque la rama ascendente gruesa es virtualmente impermeable al agua. De esta manera la osmolalidad del líquido intersticial aumenta (se añade NaCl pero no agua). Parte del NaCl difunde desde el líquido intersticial hacia la rama descendente del asa, pero rápidamente regresa al intersticio al volver a pasar por el fondo del asa y la rama ascendente. Este mecanismo retiene grandes cantidades del NaCl en la médula renal y mantiene su osmolalidad elevada. Esta osmolalidad disminuye hacia la rama ascendente y los túbulos distales. Resorción desde los túbulos distal y colector. Los túbulos distales resorben sodio pero en cantidades mucho menores que los proximales (1/3 y 2/3 respectivamente). También resorben agua. La cantidad varía, y está regulada por la hormona antidiurética de la sangre. Si no hay ADH los túbulos distal y colector son prácticamente impermeables al agua, y resorben casi nada. Por lo tanto, la osmolalidad del líquido contenido en ellos no cambia y la orina que se excreta tiene la misma osmolalidad que el líquido que sale de la rama ascendente del asa de Henle (100 miliosmoles). Es muy hipotónica con respecto a la sangre (300 miliosmoles). Si hay ADH en sangre actúa sobre los riñones para que los túbulos distales y colectores se vuelvan permeables al agua. El agua pasa hacia el líquido intersticial hipertónico de la médula renal y vuelve a la sangre por los vasos rectos que envuelven al asa. Esta resorción continúa hasta que se equilibran las osmolalidades de la orina y del líquido intersticial medular (1200 miliosmoles). Se excreta orina muy hipertónica en relación con la sangre. El volumen de orina es menor. El mecanismo de contracorriente es muy importante porque permite al riñón excretar una orina hipertónica en relación con la sangre. Así se conserva agua para el cuerpo. Secreción tubular Las células tubulares, además de la resorción, tiene la facultad de secretar algunas sustancias. La secreción o excreción tubular, significa movimiento de sustancias desde la sangre hasta el filtrado en los túbulos renales. Algunas sustancias se desplazan por transporte activo y otras por mecanismos pasivos (difusión y ósmosis). Los iones K + e H + se secretan por mecanismos activos. El amoníaco se secreta por difusión (pasivo). Algunos fármacos como la penicilina, se secretan por transporte activo.
FUNCIONES DE LAS DIFERENTES PARTES DEL NEFRÓN EN LA FORMACIÓN DE ORINA Parte del nefrón Función Sustancia desplazada Glomérulo Filtración Agua Todos los solutos, menos coloides como proteínas sanguíneas Túbulo proximal Resorción por trasporte activo Resorción por difusión (secundaria al trasporte activo) Na + y probablemente algunos otros iones Sustancias nutritivas Glucosa y aminoácidos Cl -, HCO3 - y probablemente algunos otros iones. 50 % de la urea. Resorción obligatoria de agua por ósmosis Agua Asa de Henle. Rama Resorción por difusión NaCl descendente Rama ascendente Resorción por transporte activo del líquido NaCl (no seguido de resorción de intersticial de la médula renal agua) Túbulos distal y colector Resorción por transporte activo Na + y probablemente algunos otros iones Resorción facultativa de agua por ósmosis Agua (controlada por ADH) Secreción por difusión Amoníaco Secreción por transporte activo K +, H + y algunos fármacos. Osmolalidad: es la presión osmótica de una solución expresada como número de osmoles de presión por kilogramo de agua. Se produce un osmol de presión cuando se disuelve un gramo de peso molecular de una sustancia no ionizante en un kilogramo de agua. Una sustancia ionizante produce un osmol de presión cuando en un kilogramo de agua se disuelve un gramo de peso molecular de la sustancia, dividido por el número de iones que forma por molécula. Por ej. NaCl forma dos moles por molécula y tiene un peso molecular de 58. Por lo tanto 29 gramos (58/2) de NaCl disueltos en un kg de agua producen un osmol de presión. Regulación del volumen urinario Presencia o ausencia de ADH en la sangre. La ADH hace permeables al agua los túbulos distal y colector; aumenta la resorción de agua y disminuye el volumen de orina. La aldosterona de la corteza suprarrenal, aumenta la absorción de sodio y otros iones desde el túbulo distal, esto aumenta la resorción de agua por ósmosis, y disminuye el volumen de orina. Si el volumen de líquido extracelular (LEC) disminuye, también disminuye el volumen urinario, y viceversa. Probablemente se deba a que el volumen de LEC estimula o inhibe la secreción de ADH. Si el volumen de LEC disminuye, su concentración de Na+ aumenta y esto desencadenaría la secreción de ADH. Lo que se sabe es que después de una ingestión profusa de líquido, aumenta el volumen de orina; y en la deshidratación, disminuye. Cuanto mayor es la concentración de solutos de la orina, mayor es su volumen. Se debe a la extracción osmótica de agua hacia los túbulos renales (el diabético elimina grandes cantidades de orina). Los cambios en la cantidad de agua que se filtra en los glomérulos no modifica el volumen de orina, sino la cantidad que se resorbe en los túbulos distal y colector.
Regulación hormonal del volumen urinario Influencia de los riñones en la presión arterial La destrucción de gran parte del tejido renal suele originar hipertensión. Esto se debe a que los riñones isquémicos elaboran renina, que hidroliza una de las proteínas sanguíneas (globulina), esto produce angiotensina, que causa constricción arteriolar y aumento de la presión arterial.