1.1 Filtración glomerular

Proceso efectuado en el riñón que permite una depuración de la sangre a medida que ésta fluye a través de los capilares glomerulares; el agua y las sustancias contenidas en la sangre se filtran y se dirigen hacia la cápsula de Bowman. Los únicos elementos que no son filtrados son las células sanguíneas y la mayor parte de las proteínas. El líquido filtrado originará la orina mediante sucesivos mecanismos de reabsorción y secreción.

1.2 Características del filtrado glomerular:

Es un proceso netamente físico. Ocurre a nivel de glomérulo renal. El Filtrado Glomerular producido posee dos características esenciales:

-NO POSEE PROTEÍNAS PLASMÁTICAS

-NO PRESENTA ELEMENTOS CELULARES

En un adulto promedio, el valor de FG (TFG) (entre los 2 riñones) es de: 125 ml / min

1.3 Barrera de filtración.

Capas

Si una sustancia puede pasar a través de las células endoteliales, la membrana glomerular basal y los podocitos, entonces es conocida como ultrafiltrado, y entra en el túbulo contorneado proximal. De lo contrario, es retornada con la circulación eferente, de la que se habla más abajo.

1. Células endoteliales

Las células endoteliales del glomérulo contienen numerosos poros que, a diferencia de otros capilares porosos no son atravesadas por diafragmas. Las células tienen aberturas que son tan grandes que casi cualquier cosa más pequeña que un glóbulo rojo pasa a través de esa capa.

Debido a esto, las células endoteliales que revisten el glomérulo, usualmente no son células.

2. Membrana basal glomerular

El endotelio glomerular se aposenta en una membrana basal glomerular muy gruesa que mide entre 100 a 200 nm. No solamente es inusualmente gruesa comparada a la mayoría de las otras membranas basales (que miden entre 40 a 50 nm), pero es también rica englicosaminoglicanos cargados negativamente como el heparansulfato.

La membrana basal cargada negativamente repele las proteínas también cargadas negativamente en la sangre, ayudando a prevenir su paso al espacio de Bowman.

La membrana basal glomerular (MBG), impide el paso de macromoléculas en forma mecánica y eléctrica; esta última por la presencia de carga es negativa, proteoglicanos ricos en heparán sulfato.

Los estudios con dextranos han sugerido que la integridad estructural de la MBG es clave para el mantenimiento de la función de permeabilidad de la barrera al agua, pequeños solutos, iones, y proteínas de menor tamaño. Sin embargo no lo es para proteínas plasmáticas mayores de 70 kDa .

La MBG se compone de dos capas finas, la lámina rara interna y la lámina rara externa, y una capa central gruesa, la lámina densa.

Las células endoteliales y epiteliales adyacentes secretan moléculas tales como colágeno tipo IV, laminina, fibronectina, nidogén/enactina, y proteoglicanos de heparán sulfato que forman una estructura, semejante a un enrejado. Hay sitios aniónicos, los glucosaminoglicanos de heparán sulfato, en las tres capas que componen la MBG. Si estos se remueven, se incrementa la permeabilidad de la membrana basal glomerular.

El colágeno tipo IV es el mayor constituyente colagenoso de la membrana basal MBG. Se trata de un heterotrímero que consta de un dominio carboxiterminal no colagenoso (NC1). Las moléculas del colágeno IV pueden asociarse a través de este dominio para formar dímeros, y por medio de sus terminaciones amino formar tetrámeros.

Las macromoléculas de colágeno tipo IV compuesto predominantemente por las cadenas con isoformas  3,  4,  5, son unos bastones flexibles de aproximadamente 400 nm de largo. La cadena  3 es una de las proteínas más abundantes, esta se ensambla con las demás cadenas para formar unas estructuras altamente ordenadas llamadas protómeros. Estos son la unidad básica del andamiaje de la membrana basal, alrededor de ellos se retuercen otras moléculas constituyentes de la MBG.

Las hebras que forman la red consisten en agregados de, al menos, cinco sustancias: el colágeno tipo IV, tres glucoproteínas: laminina, nidogén y fibronectina, y un proteoglicano el heparán sulfato.

3. Podocitos

Los podocitos recubren el otro lado de la membrana basal y forman parte del recubrimiento del espacio de Bowman. Los podocitos forman una red apretada de procesos interdigitales (pedicelos) que controlan la filtración de proteínas del lumen capilar en el espacio de Bowman.

El espacio entre los procesos de los podocitos adyacentes es cerrado por un estrecho diafragma formado por varias proteínas incluyendo podocina y nefrina. Adicionalmente, los procesos basales tienen una capa cargada negativamente, el glicocalix, que limita la filtración de moléculas cargadas negativamente, como la albúmina.

Los podocitos son la "capa visceral de la cápsula de Bowman", más que una parte del glomérulo.

El podocito y el poto de filtración glomerular.

El tercer elemento de la barrera de filtración glomerular lo constituyen las células epiteliales viscerales o podocitos, encargados de sintetizar la MBG y formar los poros de filtración.

Los podocitos son células muy diferenciadas que no se dividen. Existiría un número de podocitos inicial, que se pierden de forma progresiva e irreversible en el transcurso de una lesión glomerular. Aunque, en algunas glomerulopatías como las colapsantes, el fenotipo del podocito se altera y es capaz de dividirse.

Las células epiteliales expresan una serie de proteínas específicas que son indispensables para el mantenimiento de la compleja estructura de la barrera de filtración, de los procesos pedicelares interdigitados y del diafragma de hendidura (pequeñas hendiduras cubiertas por una película proteica).

La superficie del podocito podría ser dividida en tres dominios con diferentes localizaciones, componentes proteicos y funciones. En cada dominio existen proteínas, que son fundamentales para el mantenimiento y la integridad del mismo, más aún, para la estabilidad global de la arquitectura del podocito.

Dominio de superficie del podocito- sus proteínas:

Dominio apical: podocalixina, ezrina, complejo NHERF-2 (cubren la superficie del podocito).

Dominio del diafragma de filtración: la principal responsable de la propiedad de selectividad del diafragmaes la nefrina. A este nivel también encontramos a P-cadherina, neph-1, podocina, CD2AP, ZO-1, filtrina, etc.

Dominio basal o de anclaje es el encargado de fijar al pedicelo a la membrana basal glomerular. Encontramos el complejo distroglicano, el complejo integrina  3  y la megalina.

Dominio apical: La superficie de los podocitos está cubierta por carga eléctrica negativa, siendo la podocalixina la mayor de las sialoproteínas de los mismos. Esta es una proteína de membrana, polianiónica, importante en el establecimiento de la carga negativa glomerular, en el mantenimiento de la arquitectura celular y de la distancia intercelular. La podocalixina esta disminuída en la glomerulonefritis focal y segmentaria (GNSF) y normal en el síndrome nefrótico a cambios mínimos (SNCM).

Por medio de la microscopía inmunoelectrónica se vio que la podocalixina contacta con la ezrina, una proteína intracelular, miembro de la familia ERM, proteínas ligadoras de actina. Esto sugiere que la podocalixina puede estar asociada con la extensa red de filamentos de actina y de esta forma participa en el mantenimiento de la estructura podocitaria y del espacio intercelular.

La podocalixina está unida a la ezrina y a la actina del citoesqueleto a través de un factor 2 regulador del intercambiador Na+ / H+, la NHERF2. Si las interacciones podocalixina / NHERF2 / zezrina / actina se rompen aparecen cambios en los procesos pedicelares de la célula epitelial glomerular y ésto se asocia a patología glomerular.

Dominio del diafragma de filtración.

Entre los procesos pedicelares que cubren la superficie externa de la membrana basal glomerular existen hendiduras de 25 a 60 nm que están cruzadas por una membrana delgada llamada diafragma de hendidura o diafragma de filtración.

Esta fina estructura es la responsable principal de impedir el paso de moléculas como la albúmina.

Los poros son rectangulares, de aproximadamente. 40 Ä por 140 Ä en la sección transversal, y 70 Ä en la sección longitudinal.

El diafragma de filtración exhibe una subestructura similar a la de un "cierre relámpago". Este modelo fue propuesto por Rodewald y Karnowsky4, constaría de puentes alternantes que se extienden desde la membrana plasmática de un podocito a otro. Tendría un filamento central que corre paralelamente y en forma equidistante a las membranas celulares.

El mayor componente del diafragma de filtración es la nefrina producto de un gen llamado NPHS1. Esta glucoproteína transmembrana tipo 1 pertenece a la

superfamilia de las inmunoglobulinas (Ig) y tiene ocho módulos similares a los de las Ig y un módulo simple de fibronectina tipo III.

Si se inhibe su acción mediante los anticuerpos antinefrina, la estructura del diafragma de filtración persiste, pero se altera la filtración. Estos hallazgos indican que la nefrina no es esencial para el mantenimiento de la morfología ultraestructural del diafragma de filtración, pero sí lo es para sostener su función. La nefrina podría interactuar con el centro proteico del diafragma de filtración, fundamentalmente con la P-cadherina.

La P-cadherina tiene un dominio extracelular que forma esencialmente el andamiaje del diafragma de filtración aunque no es la única que sirve como estructura básica del mismo. El dominio intracelular está conectado con la  -catenina y / o plakoglobina ( -catenina). Estascateninas interactúan con la cadherina intracitoplasmática que las une a la actina del citoesqueleto, y traducen señales intercelulares. A través de ellas, la nefrina, regularía el tamaño del poro y la permeoselectividad del diafragma.

En la periferia de la membrana sobre la superficie citoplasmática de los diafragmas de filtración en los sitios de unión se encuentra la proteína ZO-1, que pertenece a una familia llamada "guanilato-kinasa asociadas a membranas" y es una variante de las uniones intercelulares.

Existe una nueva subfamilia de moléculas "nefrina like" (parecidas a la nefrina) que incluye a la neph 1, está localizada exclusivamente en las márgenes laterales de los procesos pedicelares de los podocitos, en el lugar de inserción del diafragma de filtración.

La neph 1 y la nefrina podrían interactuar a través de las uniones intercelulares de los procesos pedicelares.

La podocina es otra molécula que está localizada en la fase citoplasmática del diafragma de filtración, junto con la CD2AP, proteína asociada al CD2 primeramente descripta en los linfocitos T. A nivel del dominio del diafragma de filtración fijan la nefrina al citoesqueleto de actina11. El complejo de esta unidad funcional del diafragma de filtración y su ensamble al podocito estaría formado pornefrina-podocina-CD2AP.

Un nuevo gen llamado NLG1, la filtrina, podría ser una molécula que está fuertemente asociada a la modulación de las propiedades de la nefrina.

EL DOMINIO BASAL O DE ANCLAJE

La membrana basal del podocito contiene algunas proteínas de adhesión que une a los podocitos con la matriz extracelular.

El complejo de adhesión esta formado por complejo  3 1integrina, el distroglicano y la megalina. El complejo es el encargado de conectarse por medio proteínas intracelulares (paxillina, talina y vinculina) a la actina del citoesqueleto11.

El complejo distroglicano posee dos subunidades:   y  , las cuales están unidas en forma no covalente. La subunidad   contiene un sitio rico en ácido siálico que se une electrostáticamente con las regiones catiónicas de la membrana extracelular como la laminina y la agrina. La subunidad   se une a las proteínas específicas ligadoras de actina, como la utrofina. Los distroglicanos están disminuídos en el SNCM y normal en la glomerulonefritis focal y segmentaria.

La proteína MAGI-1 se asocia con la megalina, la cual es un receptor poliespecífico multiligando, cuya función es de receptor endocítico para lipoproteínas. La asociación intracelular de la megalina con el MAGI-1 podría ser un complejo de unión adicional.

4. Células mesangiales intraglomerulares

Las células mesangiales intraglomerulares se encuentran en el intersticio que hay entre las células endoteliales del glomérulo. No son parte de la barrera de la filtración sino son los pericitos especializados que participan indirectamente en la filtración.

Tasa de filtración glomerular.

 Medida de la tasa de filtración glomerular

Considerando un soluto que presente las siguientes características:

1. Libremente filtrable a nivel glomerular.

2. Ni reabsorbible, ni secretable.

3. No metabolizable.

4. Sin toxicidad.

5. Fácilmente medible en orina y plasma.

 Y conociendo:

Su concentración plasmática [P].

Su concentración urinaria [U] (medidas ambas en las mismas unidades).

El flujo urinario o volumen de orina por minuto V.

La cantidad de dicho soluto en orina por minuto (U · V) debe ser la misma que

entra al espacio de Bowman por minuto procedente del plasma (o lo que es lo

mismo la cantidad filtrada por minuto a través del glomérulo).

Ya que el soluto es libremente filtrable:

La concentración en el espacio de Bowman = concentración en plasma (P), y por

tanto,

La cantidad filtrada por minuto en el glomérulo será GFR · P

y consecuentemente:

      U · V = GFR · P

Despejando GFR,

      GFR = (U · V) / P

Clásicamente se usa la inulina (un polisacárido de fructosa, Pm = 5.000);

clínicamente se utiliza la creatinina un producto metabólico de desecho del propio

organismo.

Un valor medio de la GFR en adultos es de 125 ml/min ó 180 l/día, es decir unas

50 veces el volumen plasmático corporal. Si se referencia a una única nefrona la

GFR es de 60 nl/min o 90 microl/día.

Carga filtrada

Si se conoce la tasa de filtración glomerular un procedimiento sencillo para

conocer la cantidad de un soluto que es filtrado por minuto es:

      Carga filtrada = GFR · [plasmática]

Fracción de filtración

A través de los riñones fluyen unos 650 ml de plasma por minuto, de esta cantidad

aproximadamente 1/5 parte se filtra y los restantes 4/5 pasan a los capilares

peritubulares. La relación GFR/FPR (flujo plasmático renal) o la fracción de

filtración es de 0,20.

Variaciones en la GFR

En condiciones normales la autorregulación del flujo sanguíneo renal garantiza la

constancia de la filtración glomerular, sin embargo si la presión arterial cae por

debajo de 60 mm Hg., la GFR disminuye pudiendo cesar la filtración y entrando el

individuo en anuria.

 

Aclaramiento (Clearance)

El cálculo U.V/P puede realizarse para cualquier soluto y es denominado

aclaramiento plasmático renal o simplemente aclaramiento (medido por unidades

de volumen por unidad de tiempo). Proporciona información acerca del manejo

renal de una determinada sustancia. Podría definirse como el volumen de plasma

que es aclarado o "limpiado" de una sustancia en la unidad de tiempo.

En el caso de la inulina el valor de su aclaramiento proporciona la GFR. Si una

sustancia que es filtrada tiene un aclaramiento inferior al de la inulina, debe ser

una sustancia reabsorbida a nivel tubular. Por ejemplo, la glucosa, una sustancia

que es libremente filtrable, pero que es reabsorbida íntegramente en los capilares

peritubulares presenta un aclaramiento de 0.

Si el aclaramiento de una sustancia es superior al de la inulina, supone que ha de

haber una secreción neta desde las células tubulares al líquido tubular.

Esta comparación puede calcularse mediante la fracción de aclaramiento, esto es

aclaramiento de una sustancia X (Cx) / aclaramiento de inulina (Ci).

http://www.uninet.edu/cin2003/conf/sdieguez/dieguez.html