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TEMA 26. MECANISMOS DE REABSORCIÓN Y SECRECIÓN TUBULARES

26.1. REABSORCIÓN TUBULAR

Diariamente se filtran 180 L de fluido desde los capilares glomerulares hacia la nefrona, sin embargo de

ese volumen importante de líquido solamente se excreta 1-1,5 L y medio en la orina. Esto significa que entre el

96-99% del filtrado es de nuevo reabsorbido hacia los capilares a medida que el fluido se mueve por la

nefrona.

La mayor parte de la reabsorción tiene lugar en el túbulo proximal. En el resto de los segmentos de la

nefrona se da una reabsorción regulada que permite a los riñones reciclar al plasma, de modo selectivo, los

iones y el agua para mantener la homeostasis.

La reabsorción en el túbulo de la nefrona se puede llevar a cabo por la vía transcelular y paracelular. El

transporte transcelular es el que se realiza a través de las células epiteliales de la pared del túbulo mediante

transportadores membranales. El transporte paracelular se refiere al movimiento de solutos a través de las

uniones estrechas que existen entre las células del túbulo. Dichas uniones presentan fugas relativamente

importantes responsables de un cierto grado de transporte por difusión paracelular de moléculas y de

pequeños iones.

Para facilitar el estudio de la reabsorción a través del túbulo de la nefrona se describe el proceso

dividiendo a ésta en las distintas partes que la constituyen y describiendo las proporciones de iones, solutos y

agua que se reabsorben en cada segmento de la misma.

MECANISMOS DE TRANSPORTE EN LOS TÚBULOS

Transporte activo primario. El Na+ es transportado por la sodio-potasio ATPasa desde la célula tubular

(membrana basolateral) al líquido intersticial. El gradiente electroquímico produce la reabsorción de

aniones en los túbulos.

Transporte activo secundario. Sustancias como la glucosa, aminoácidos, vitaminas, iones (fosfato, Cl-,

K+) y diversos metabolitos orgánicos (reabsorción y secreción) atraviesan la membrana de la célula

tubular aprovechando el paso de Na+. Posteriormente, salen de la célula tubular, al líquido intersticial o

a la luz tubular, por difusión facilitada o por difusión simple.

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Difusión simple. La urea pasa por gradiente de concentración. Iones (Na+, K+, Ca2+, etc.).

Osmosis. El agua pasa por ósmosis siguiendo el paso de solutos.

Endocitosis. Las proteínas pequeñas (hormonas, enzimas) se reabsorben en la membrana apical del

túbulo proximal por endocitosis.

La formación de orina requiere gasto de energía.

TÚBULO PROXIMAL

El túbulo proximal absorbe aproximadamente el 65-85% del agua filtrada, del Na+, Cl-, K+ y otros solutos,

además de prácticamente toda la glucosa y los aminoácidos. La presencia de la bomba Na+-K+-ATPasa en

la membrana basolateral del túbulo proximal es fundamental para la reabsorción ya que todas las sustancias

que son reabsorbidas, incluyendo el agua dependen de algún modo del funcionamiento de la bomba Na+-

K+-ATPasa.

La reabsorción del Na+ implica dos mecanismos de transporte: uno pasivo y otro activo. El Na+ se mueve a

favor de su gradiente de concentración desde el lado apical del túbulo proximal hacia el interior de las

células epiteliales mediante un canal iónico de Na+ (transporte pasivo). Por otro lado, el Na+ sale de estas

células hacia el líquido intersticial mediante la bomba de Na+-K+ ATPasa presente en la membrana

basolateral de las mismas (transporte activo). La reabsorción de Na+ y Cl- en el túbulo proximal se puede

llevar a cabo por la vía transcelular y paracelular.

La reabsorción de muchas sustancias como la glucosa, los aminoácidos, los iones y otros metabolitos

orgánicos se realiza mediante transporte activo secundario ligado a Na+, dónde un cotransportador

dependiente de Na+ se encuentra en la membrana apical y en la basolateral hay una proteína

transportadora que realiza difusión facilitada.

La reabsorción de la glucosa implica la presencia de un cotransportador simporte en la membrana apical

que cotransporta Na+ y glucosa, moviendo la glucosa en contra de su gradiente de concentración. En la

membrana basolateral la bomba Na+-K+-ATPasa transporta el Na+ fuera de la célula epitelial, y la glucosa se

mueve en el mismo sentido por difusión facilitada.

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La reabsorción de agua se lleva a cabo debido a un gradiente osmótico que se establece por la

reabsorción de solutos.

La reabsorción en el túbulo distal permite un ajuste fino de la excreción de los iones y agua, de acuerdo

con lo necesario para mantener la homeostasis corporal.

ASA DE HENLE

En esta parte de la nefrona se reabsorbe el 25% del NaCI filtrado, y los iones K+, Cl- y HCO3-. La mayor parte

de esta reabsorción se lleva a cabo en el segmento grueso ascendente. El segmento delgado descendente

tiene menor capacidad de reabsorción y no se reabsorbe una cantidad significativa de solutos, sin embargo

en el segmento delgado descendente se reabsorbe el 15% del agua filtrada, hecho que solamente tiene

lugar en esta parte del asa de Henle puesto que el segmento ascendente es impermeable al agua.

Para la reabsorción de solutos en la rama ascendente gruesa es clave la presencia en la membrana

basolateral de una bomba Na+-K+-ATPasa. La bomba mantiene la concentración baja intracelular de Na+, lo

que establece un gradiente químico que favorece el movimiento del ion desde el líquido tubular hasta el

interior de la célula. El movimiento de Na+ a través de la membrana apical se lleva a cabo por una proteína

simporte 1Na+-1K+-2Cl-, que mueve el Na+ y el Cl- a favor de su gradiente y el K+ en contra del suyo.

NEFRONA DISTAL. TÚBULO DISTAL (TD) Y COLECTOR (TC)

La nefrona distal reabsorbe aproximadamente el 7% de NaCI filtrado y una cantidad variable de agua. La

reabsorción de agua a través de canales llamados acuoporinas está regulado por la ADH.

Una cantidad muy pequeña de la urea que llega al túbulo contorneado distal se reabsorbe en ese sitio o

en el siguiente segmento, el conducto

colector cortical, ya que ambos son

relativamente impermeables a la urea. Por

tanto la mayor parte de la urea que

alcanza el túbulo distal, alcanza los

conductos colectores papilares, dónde de

nuevo, como en el túbulo proximal, la

reabsorción pasiva de urea es grande.

En el conducto colector pueden

distinguirse dos tipos de células: las células

principales y las células intercaladas. Las

células principales reabsorben Na+ y agua

dependiendo de la ADH y secretan K+. Las

células intercaladas secretan o H+ o iones

HCO3-; y son muy importantes en la

regulación del equilibrio ácido-base.

26.2. SECRECIÓN

La secreción es el proceso por el que se transfieren moléculas desde el plasma al líquido intersticial y

desde éste hacia el lumen de la nefrona.

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TÚBULO PROXIMAL

Además de los solutos y el agua que se reabsorbe en el túbulo proximal se secretan cationes y aniones

orgánicos (AMPc, sales biliares, PGs, ácido úrico, urea, etc.). Muchas de estas sustancias son productos de

procedencia endógena resultantes del metabolismo que circulan por el plasma. Otras sustancias que se

secretan son compuestos de procedencia exógena como la fármacos, tóxicos, PAH, etc.

ASA DE HENLE

En este segmento de la nefrona

prácticamente no existe secreción de

sustancias, sin embargo conviene

destacar el caso de la urea ya que es

particular. En el túbulo recto proximal y

la rama delgada descendente de

Henle la urea se secreta. El origen de la

secreción de urea no es, como es

habitual, el plasma peritubular sino la

urea que ha sido reabsorbida por los

conductos colectores papilares.

NEFRONA DISTAL.

En las células principales de la se

produce secreción de K+.

26.2.1. TRANSPORTE TUBULAR MÁXIMO

Es la capacidad máxima (mg/min) que tiene el

túbulo para reabsorber una sustancia. La reabsorción

de glucosa es proporcional a su concentración

plasmática hasta que se alcanza el transporte máximo

(375 mg/min). Por encima del límite, la glucosa

aparece en orina (glucosuria).

El umbral renal: es la concentración plasmática

(250-300 mg/mL) a la que se produce la saturación del

transporte tubular de una sustancia que se reabsorbe

un 100 %, entonces aparece en orina.

La carga tubular renal o carga filtrada = filtración glomerular (125 mL/min) x [glucosa] (100 mg/dL) = 125 mg/min

La carga tubular renal o carga filtrada = filtración glomerular (125 mL/min) x [glucosa] (200 mg/dL) = 250 mg/min

La carga tubular renal o carga filtrada = filtración glomerular (125 mL/min) x [glucosa] (300 mg/dL) = 375 mg/min

La carga tubular renal o carga filtrada = filtración glomerular (125 mL/min) x [glucosa] (400 mg/dL) = 475 mg/min

En este último caso aparecerá glucosuria: 475 - 375 = 100 mg/min

El transporte tubular máximo para la glucosa es de 375 mg/min, que corresponde a una concentración plasmática

de 300 mg/dL. A esta concentración plasmática se la llama umbral renal, que es a la que se produce la saturación

de los transportadores de glucosa.

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26.3. REGULACIÓN HORMONAL DEL TRANSPORTE DE SODIO Y AGUA. OTRAS HORMONAS RENALES

El NaCI es el principal soluto del LEC, luego cualquier cambio de la concentración de Na+ en el LEC

determina cambios en la regulación del equilibrio hídrico. El control renal del sodio está estrechamente

regulado por ser esencial en la homeostasis del volumen de líquido extracelular.

La regulación de Na+ está mediada por un sistema complejo conocido como el sistema renina-

angiotensina-aldosterona. Los estímulos que activan este sistema están relacionados con el volumen

sanguíneo, con la presión sanguínea y con la osmolaridad y no directamente con el ion Na+ por sí mismo.

FACTORES QUE AFECTAN A LA REGULACIÓN HORMONAL DEL TRANSPORTE DE SODIO Y AGUA

Presión arterial (barorreceptores)

Osmolaridad (osmorreceptores)

Volumen sanguíneo (mecanorreceptores)

1) ↑ P. A. → (-) SNS

(-) RENINA → ↓ ANG II → ↓ ALDOSTERONA

↓ P. A. → (+) SNS

(+) RENINA → ↑ ANG II → ↑ ALDOSTERONA

2) ↑ OSMOLARIDAD → (+) OSMORRECEPTORES → (+) ADH, (+) SED, (-) Aldosterona

↓ OSMOLARIDAD → (lo contrario)

3) ↑ VOLUMEN SANGUÍNEO → distensión auricular → (+) FNA

↓ VOLUMEN SANGUÍNEO → ↓ PA → (-) PNA, (+) SED, (+) ADH

Los mecanismos de regulación no de dan aislados.

Se revisan a continuación los mecanismos que regulan el equilibrio de Na+ y como consecuencia la

regulación del volumen extracelular:

El equilibrio de sodio depende de la aldosterona

La reabsorción de Na+ en el túbulo distal y colector y conducto colector se lleva a cabo por una hormona

esteroidea conocida como aldosterona, (a mayor secreción de aldosterona, mayor reabsorción de Na+). La

aldosterona es una hormona que se sintetiza en la corteza adrenal y que actúa sobre las células principales

de la nefrona distal.

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Con relación a la regulación del Na+ es importante destacar que la aldosterona juega un papel

fundamental en la nefrona distal, donde la reabsorción de Na+ y de agua son procesos independientes

controlados por esta hormona y por la ADH respectivamente. En el túbulo proximal, en cambio, producto de

su alta permeabilidad al agua, la regulación de Na+ está determinada por la absorción directa del agua no

interviniendo en esta caso ningún mecanismo hormonal.

La secreción de aldosterona se controla de dos maneras; una es directamente desde la corteza adrenal y

otra es indirectamente a través de la angiotensina II.

Los estímulos que actúan sobre la corteza adrenal para la secreción de la aldosterona son un aumento de

la concentración extracelular de K+ que estimula su secreción y un aumento de la osmolaridad del LEC que

la inhibe.

Sistema renina-angiotensina-aldosterona

Las célulass yuxtaglomerulares se encargan de sintetizar renina. La renina es una enzima proteolítica que

se libera a sangre, y en el interior de los vasos actúa sobre el angiotensinógeno, una proteína plasmática

inactiva. El angiotensinógeno se produce en el hígado y es convertido en angiotensina I por la renina. La

angiotensina I se transforma en angiotensina II por la enzima convertidora de angiotensina (ECA). La ECA se

encuentra principalmente en la superficie del endotelio vascular de las células pulmonares y renales.

Aunque la renina constituye la enzima que modula la producción de la aldosterona necesaria para

regular la reabsorción de Na+, los estímulos que participan en su secreción están relacionados directa o

indirectamente con la presión sanguínea y no con el nivel de Na+. Estos estímulos son:

Angiotennsina II

La angiotensina II estimula la reabsorción de Na+ y agua en el túbulo proximal. Además de estimular la

secreción de la aldosterona tiene diferentes acciones como son la estimulación de la sed, etc.

Péptido natriurético atrial

Las células miocárdicas auriculares producen una

hormona péptidica que se conoce como péptido

natriurético auricular y que se secreta cuando dichas

células se distienden a causa de un aumento en el

volumen sanguíneo. El péptido natriurético auricular

incrementa la excreción de Na+ y de agua en la orina, y

aumenta la velocidad de filtración glomerular. Además

este péptido disminuye la reabsorción de Na+ y de agua

por el conducto colector. Esto ocurre fundamentalmente

en el conducto colector medular.

Además de los efectos descritos, el PNA tiene

numerosos efectos indirectos, como son que inhibe la

secreción de renina, aldosterona y ADH.

La ADH es una hormona peptídica sintetizada en el

hipotálamo. Cuando la osmolaridad se incrementa, los

osmorreceptores envían señales a las células secretoras

de ADH y se estimula su síntesis y secreción. La función más importante de la ADH en los riñones consiste en

aumentar la permeabilidad del conducto colector al agua, aumentando los canales de agua o acuoporinas

(reabsorción).

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OTRAS HORMONAS RENALES

26.4. PRODUCCIÓN DE ORINA CONCENTRADA Y DILUIDA

La concentración de orina se produce en el túbulo colector, en presencia de ADH y gracias a la

hiperosmolaridad de la médula.

Sistema de intercambio por contracorriente (asa de Henle). Los sistemas de intercambio por

contracorriente requieren vasos sanguíneos arteriales y venosos que pasen muy próximos unos de otros y que

sus flujos de líquido se muevan en direcciones opuestas. Esta disposición anatómica permite la transferencia

de moléculas de un vaso a otro.

Como el riñón forma un sistema cerrado, los solutos no se pierden hacia el medioambiente externo. En

cambio, los solutos se concentran en el intersticio. Este proceso es ayudado por el transporte activo de solutos

fuera de la rama ascendente, lo que aumenta más la osmolaridad del líquido extracelular. Por esta razón, el

asa de Henle se conoce como multiplicador por contracorriente.

Multiplicador por contracorriente renal. El filtrado proveniente del túbulo proximal fluye en la rama

ascendente del asa de Henle. La rama descendente es permeable al agua pero no transporta iones. A

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medida que el asa se hunde en la médula, el agua se mueve por ósmosis desde la rama descendente hacia

el líquido intersticial progresivamente más concentrado y deja los solutos detrás en la luz tubular.

El filtrado se vuelve progresivamente más concentrado a medida que se mueve más profundo en la

médula.

Cuando el flujo de líquido invierte la dirección y entra en la rama ascendente del asa, las propiedades del

epitelio tubular cambian. El epitelio tubular de este segmento de la nefrona es impermeable al agua cuando

transporta Na+, K+, Cl- fuera del túbulo en el líquido intersticial. La pérdida de soluto desde la luz hace que la

osmolaridad del filtrado disminuye constantemente hasta el punto donde la rama ascendente abandona la

médula y entra en la corteza. El resultado neto del multiplicador por contracorriente en el riñón es producir

líquido intersticial hiperosmótico en la médula y filtrado hipoosmótico que abandona el asa de Henle.

PAPEL DE LA ADH EN LA CONCENTRACIÓN DE LA ORINA

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VOLUMEN DE ORINA OBLIGATORIO

Una persona necesita eliminar alrededor de 600 miliosmoles de soluto cada día (600 mOsm) de productos

derivados del metabolismo.

La capacidad de concentración del riñón dicta qué volumen de orina debe excretarse para eliminar esos

solutos.

Como la máxima capacidad de concentración renal es de 1200 mOsm/L, la cantidad mínima de

volumen de orina puede calcularse:

Si la capacidad de concentrar la orina cambia el volumen de orina lo hará en consecuencia. Esto ocurre

en enfermedades como la diabetes insípida en la que hay una cantidad o función inadecuadas de la ADH.

Si no hay agua disponible esta cantidad de orina eliminada contribuiría a la deshidratación de una

persona junto a otras pérdidas por la piel, respiración y aparato digestivo.

26.5. TRANSPORTE, ALMACENAMIENTO Y ELIMINACIÓN DE ORINA

Una vez la orina ha alcanzado el conducto colector, fluye hacia la pelvis renal de los riñones y desde ahí

vía los uréteres hacia la vejiga urinaria. Los uréteres tienen musculatura lisa que se contrae de forma

peristáltica. En la vejiga la orina se almacena, hasta que es eliminada mediante un proceso conocido como

micción.

La vejiga es un órgano hueco, distensible y de musculatura

lisa (músculo detrusor), que almacena la orina. El cuello de la

vejiga se comunica con el exterior mediante la uretra. La vejiga y

la uretra están unidas mediante unos anillos musculares llamados

esfínteres. Existen dos esfínteres: el interno que es una

continuación de la vejiga urinaria, consiste en musculatura lisa y

está tónicamente contraído. El esfínter externo está formado por

musculatura esquelética, y por lo tanto se controla por las

motoneuronas somáticas. Desde el sistema nervioso central se

mantiene una estimulación sostenida de las motoneuronas que

inervan el esfinter externo para mantener su contracción

excepto en el momento de producirse la micción.

La orina sale a la uretra y de ahí drena al exterior por el orificio uretral. Volumen de orina: 800-2000 ml/día.

26.6. REFLEJO DE MICCIÓN

La micción es un reflejo espinal simple, que está sujeto a un control voluntario e involuntario desde los

centros superiores del sistema nervioso central. Cuando la vejiga urinaria se llena, sus paredes se expanden y

los receptores de estiramiento se excitan, enviando señales mediante las neuronas sensoriales hacia la

médula espinal. En la médula espinal la información se transfiere a dos grupos diferentes de neuronas. Por

una parte se excitan las neuronas parasimpáticas que contactan con el músculo liso de la vejiga urinaria. La

respuesta del músculo liso es contraerse aumentando la presión de la vejiga urinaria y forzando la salida del

líquido que contiene. El segundo grupo neuronal sobre el que actúan las neuronas sensoriales está constituido

por un grupo de neuronas espinales con capacidad inhibidora (interneuronas). Estas interneuronas al

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activarse inhiben a las motoneuronas que inervan el esfínter externo. Al quedar inhibidas las motoneuronas,

dejan de disparar con la consecuente relajación del esfínter externo. El resultado de la contracción de la

vejiga es un aumento de la presión que ejerce la orina sobre el esfínter interno y que provoca que éste se

abra mientras que el esfínter externo ha quedado relajado. La orina sale por la uretra ayudada por la fuerza

de la gravedad. Este sería el reflejo simple, lo que les ocurre a los niños de temprana edad que aún no han

aprendido a controlar la micción.

El reflejo aprendido implica otras vías sensoriales que detectan el nivel de llenado de la vejiga urinaria. El

llenado de la vesícula aumenta la presión intravesical y los receptores de la pared inician el reflejo de

estiramiento. Cuanto más se llena la vejiga mayor es la presión intravesical y con mayor frecuencia y más

fuerza se contrae su pared. Centros nerviosos del tronco encefálico y de la corteza cerebral reciben esta

información y evitan el reflejo de la micción inhibiendo la actividad de las neuronas parasimpáticas y

reforzando la contracción del esfínter externo.