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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
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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
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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
Osmolaridad relativa del fluido tubular a lo largo del nefrón
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TRANSPORTE Y PROPIEDADES DE PERMEABILIDAD DE LOS
SEGMENTOS DEL NEFRÓN IMPLICADOS EN EL PROCESO DE
DILUCIÓN O DE CONCENTRACIÓN DE LA ORINA
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
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.
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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.
Mecanismos celulares de la acción de la Arginina
Vasopresina en túbulos colectores.
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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
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
Osmolalidades dentro del nefrón y en el intersticio.
Elevada ingesta de agua (Diuresis de agua).
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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.
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Osmolalidades dentro del nefrón y en el intersticio.
Restricción de agua (Antidiuresis).
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Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el mecanismo
de multiplicación de la concentración por contracorriente: el
efecto primario
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Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el
mecanismo de multiplicación de la concentración por
contracorriente
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Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el
mecanismo de multiplicación de la concentración por
contracorriente
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Generación de la hiperosmolalidad intersticial por el
mecanismo de multiplicación de la concentración por
contracorriente
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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.
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• 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.
• 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
Papel de la urea en el mecanismo de concentración de la
orina. Perfiles de concentración.
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• 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 H2O.
• La urea recicla del intersticio al nefrón y desde éste al
intersticio, proceso que facilita la acumulación de urea en el
intersticio medular.
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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.
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Reciclaje de la Urea. En Antidiuresis.
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Efectos
opuestos de
los gradientes
de NaCl y
urea sobre la
habilidad
para
concentrar la
orina durante
antidiúresis
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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.
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Intercambio por
contracorriente
Modelo hipotético,
si la sangre fluye,
desde corteza a
médula, por un
vaso sin curvatura.
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Intercambio
por
contracorriente
Si la sangre
fluye por un
vaso con forma
de asa
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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
Permeabilidad al agua en diferentes segmentos
del nefrón
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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
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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:
Cosm = Uosm x Vu
Posm donde:
Cosm = Depuración osmolar (tiene unidades vol/unidad de tiempo)
Uosm = Osmolalidad urinaria
Vu = Tasa de flujo urinario
Posm = Osmolalidad plasmática 32
La depuración de agua libre (CH2O) se calcula así:
CH2O = Vu – Cosm
Si se arregla la ecuación se tiene entonces:
Vu = CH2O + Cosm
Si la orina es diluida, el valor de CH2O es positivo.
Si la orina es concentrada, el valor de CH2O es negativo,
indicando que en el cuerpo se ha retenido agua sin soluto.
La convención de CH2O negativa es: TCH2O (conservación
tubular de agua). 33
