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MECANISMOS DE TRANSPORTE RENAL: REABSORCIÓN DE NaCl Y AGUA Miryam Romero, MSc., PhD. Profesora de Fisiología Departamento de Ciencias Fisiológicas UNIVERSIDAD DEL VALLE 1
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MECANISMOS DE
TRANSPORTE RENAL:
REABSORCIÓN DE NaCl Y
AGUA
Miryam Romero, MSc., PhD. Profesora de Fisiología
Departamento de Ciencias Fisiológicas
UNIVERSIDAD DEL VALLE
1
Magnitud de los recambios renales
Aunque cada día se filtran en los glomérulos humanos 180 L de un
fluido esencialmente sin proteína, sólo se excretan en orina menos del
1% de agua y de NaCl y cantidades variables de otros solutos
2
Distribución y Balance de Sodio
3
Por medio de los
procesos de
reabsorción y
secreción, los túbulos
renales modulan el
volumen y la
composición de la
orina y de esta manera
controlan en forma
precisa, el volumen, la
osmolalidad, la
composición y el pH
de los compartimientos
fluidos intra y
extracelulares 4
Composición de la orina
TÚBULO PROXIMAL
65-70% del filtrado se reabsorbe.
Transporte activo de Na+.
Reabsorción pasiva de agua y otros
solutos.
Porción reabsorbida isosmótica con
relación al plasma.
Secreción de H+, ácidos y bases orgánicas.
Manejo diferencial de los solutos. 5
Cambios en la composición de solutos a lo largo
del túbulo proximal
6
Reabsorción de Na+ en
túbulo proximal es un buen
ejemplo de transporte por la
vía transcelular. La
reabsorción de Na+ en este
segmento depende de la
operación de la bomba Na+-
K+-ATPasa situada
exclusivamente en la
membrana basolateral. Algo
del agua se reabsorbe por la
vía paracelular en túbulo
proximal y hay arrastre de
solutos particularmente
Ca++ y K+.
TÚBULO PROXIMAL Modelo celular
7
Fuerzas impulsoras que participan en el transporte de
Na+
8
Procesos de transporte de Na+
en la primera mitad del túbulo
proximal.
• En A se muestra el transportador Na+ -
H+ en la membrana apical y el
transportador de HCO3- en la
membrana basolateral y estos dos
median la reabsorción de NaHCO3.
• En B se muestra la operación del
cotransportador Na+-glucosa en
membrana apical y el transportador de
glucosa en membrana basolateral y
median la reabsorción de Na+-glucosa.
La reabsorción de Na+ está acoplada
con aa, Pi y lactato. Los
cotransportadores con Na+ para estos
solutos están en la membrana apical y
los transportadores específicos de
lactato, aa y Pi están en la membrana
basolateral. 9
Modelo celular de la reabsorción de Na+
en la primera mitad del túbulo proximal
10
Reabsorción de NaCl en la segunda mitad del túbulo proximal es
por vía transcelular y paracelular. La reabsorción de NaCl
establece un gradiente osmótico transcelular que es la fuerza
impulsora para la reabsorción pasiva de agua
11
Modelo celular de transporte de Cl- en
túbulo proximal
12
La reabsorción del agua en túbulo proximal: reabsorbe el 67%
del agua filtrada. La fuerza impulsora para esta reabsorción es el
gradiente osmótico transtubular establecido por la reabsorción de
solutos. El túbulo proximal es muy permeable al agua y el agua fluye
por las uniones estrechas. El agua sigue la reabsorción de soluto.
Una consecuencia importante
del flujo osmótico de agua por
las dos vías en túbulo proximal
es que algunos solutos como
K+ y Ca++ entran al fluido
reabsorbido por un proceso de
arrastre por solvente (“solvent
drag”).
13
Adaptaciones del túbulo proximal que
facilitan la reabsorción neta
• La membrana luminal tiene
microvellosidades: borde en cepillo con
proteínas acarreadoras y enzima anhidrasa
carbónica.
• La alta permeabilidad al agua de ambas
membranas: presencia de canales de agua
(acuaporinas1).
14
15
• La primera mitad del túbulo proximal reabsorbe
preferencialmente HCO3-. Hay creación de un
gradiente osmótico. La actividad de la ATPasa es
mucho más baja que la de la rama ascendente
gruesa del Asa de Henle o del túbulo distal.
• Las uniones estrechas del túbulo proximal son
bastantes laxas (“leaky”): la ruta paracelular es de
baja resistencia.
Adaptaciones del túbulo proximal que
facilitan la reabsorción neta
La reabsorción de Na+ y Cl- en el TÚBULO
PROXIMAL
a) Vía paracelular (2/3partes) y transcelular (1/3 parte).
b) 25000 mEq se filtran cada día, aproximadamente
17000 mEq se reabsorben en el túbulo proximal es decir
~ 67% de la carga filtrada.
c) Queda al final de esta porción, un fluido intratubular
isosmótico comparado con la osmolaridad del plasma.
d) la reabsorción de prácticamente todos los solutos
orgánicos, el Cl-, otros iones y el agua, está acoplada a
la reabsorción del Na+, de modo que los cambios que
haya en esta última, influyen sobre la reabsorción del
agua y de otros solutos. 16
Dependencia del consumo de O2 sobre el transporte de
Na+
La reabsorción de
Na+ (JNa) se varió
cambiando la GFR,
administrando
diuréticos, o
imponiendo hypoxia.
El consumo de O2 se
computó de la
diferencia
arteriovenosa de PO2.
El consumo de O2 y
la reabsorción de Na+
es paralela: actividad
de la bomba Na+-
K+ATPasa 17
SECRECIÓN EN TÚBULO PROXIMAL Hay secreción de cationes y aniones orgánicos, muchos
son productos finales del metabolismo y circulan en el
plasma. También secreta numerosos compuestos orgánicos
exógenos como drogas (penicilina), PAH.
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Modelo celular de secreción de un anión orgánico (por ej. PAH) a
través del túbulo proximal: El paraamihipúrico entra a la célula por
la membrana basolateral por un mecanismo de contratransporte
PAH- -cetoglutarato. El KG entra en contra de gradiente por
movimiento de Na+ hacia adentro de la célula. El KG recicla a
través de la membrana basolateral. PAH sale por membrana apical
por gradiente de concentración con mecanismo desconocido
19
Modelo celular de secreción de un catión orgánico (OC+) a través
de túbulo proximal.
Este catión entra por difusión facilitada a través de la membrana
basolateral. El catión deja la célula por intercambio con H+ por un
mecanismo antiporte OC+-H+
20
CAPTURA POR EL CAPILAR PERITUBULAR
Papel de las fuerzas de Starling en túbulo proximal
Este paso generalmente es en
la dirección intersticio-
capilar porque las fuerzas de
Starling que dominan son Pi
(presión hidrostática del
intersticio) y c (presión
oncótica capilar).
Estas fuerzas no afectan el
transporte en Asa de Henle,
ni en túbulo distal ni en el
colector porque estos
segmentos son menos
permeables al agua. 21
BALANCE GLOMÉRULO TUBULAR
Se refiere al hecho de que cuando el balance de Na+ es normal, la
reabsorción de Na+ y de agua aumentan en paralelo en la
medida en que haya un aumento en la tasa de FG y en la carga
filtrada de Na+. De esta manera, una fracción constante del Na+
y del agua filtrados, se reabsorben en túbulo proximal a pesar
de la variaciones en la tasa de FG.
Con este mecanismo se garantiza que los cambios espontáneos en
la tasa de filtración glomerular no alteren el balance de Na+.
Dos mecanismos responsables del este balance:
1. Factores peritubulares: Relacionado con las presiones oncóticas
e hidrostáticas entre los capilares peritubulares y el espacio
intercelular lateral
2. Factores luminales: relacionado con la carga filtrada de glucosa
y aminoácidos 22
Balance Glomérulo tubular: Dependencia de la
reabsorción de Na+ de la carga de sodio filtrada
23
1- Factores peritubulares
a) Un aumento en la GFR ( RPF constante) produce un
aumento de la concentración de proteína por encima de
lo normal en el plasma del capilar glomerular.
b) El plasma rico en proteína deja los capilares
glomerulares, fluye a través de la arteriola eferente y
entra a los capilares peritubulares.
c) La presión oncótica elevada, aumenta el movimiento de
soluto y agua desde el espacio intercelular lateral hacia
los capilares tubulares y de esta manera aumenta la
reabsorción neta de agua y soluto por parte del túbulo
proximal. 24
Balance Glomérulo-tubular (fuerzas de Starling)
25
2- Factores luminales
1. Se inicia por un aumento en la carga filtrada de
glucosa y aminoácidos.
2. La reabsorción de Na+ en la primera parte del
túbulo proximal está acoplada a glucosa y aa.
3. La tasa de reabsorción de Na+ depende en parte
de la carga filtrada de glucosa y aa.
4. Por consiguiente, en la medida en que la GFR y
la carga filtrada de glucosa y aminoácidos
aumenta, también aumenta la reabsorción de agua
y Na+. 26
Además del balance glomérulo-
tubular que opera para minimizar los
cambios en la carga filtrada de Na+,
se activa también la
retroalimentación túbuloglomerular
en el caso de que aumente la GFR.
Estos procesos que retornan la GFR y
la filtración de Na+ a los valores
normales. 27
28
Los cambios espontáneos de GFR (por ej.
los producidos por cambios en la postura),
solo aumentan la cantidad de Na+ filtrada
durante unos pocos minutos.
Mientras se recuperan los valores normales
de GFR, los mecanismos responsables del
balance glomérulo-tubular mantienen una
tasa constante de excreción urinaria de Na+,
manteniendo la homeostasis de Na+.
ASA DE HENLE
• Reabsorbe ~ 25% del NaCl y del K+ filtrados.
• Ca++ y HCO3- también se reabsorben.
• La rama ascendente delgada tiene muy baja capacidad de reabsorción.
• La rama descendente delgada no reabsorbe cantidades significativas de solutos.
• El Asa reabsorbe ~ 15% de del agua filtrada y ocurre exclusivamente en la rama descendente.
• La rama ascendente es impermeable al agua. 29
Modelo celular de la reabsorción de Na+ en la
rama ascendente gruesa del Asa de Henle
30
Modelo celular de transporte de Cl- en
rama ascendente gruesa del Asa de Henle
31
TÚBULO DISTAL Y DUCTO
COLECTOR
• El túbulo distal y ducto colector reabsorben
aprox. 7% del NaCl filtrado
• Secreta cantidades variables de K+ e H+
• Reabsorbe una cantidad variable de agua (entre
8% y 17%).
• La reabsorción de agua depende de la
concentración plasmática de ADH (hormona
antidiurética).
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El segmento inicial del túbulo distal reabsorbe Na+, Cl-, y
Ca++ y es impermeable al agua. NaCl entra por membrana
apical por un transporte acoplado Na+-Cl-. El Na+ sale por
Na+-K+ ATPasa y Cl- por canales.
Los diuréticos tiazida
inhiben el
transportador Na+-Cl-
La dilución del
fluido tubular que se
inició en la rama
gruesa ascendente,
continúa en este
segmento inicial del
túbulo distal. 33
Modelo celular de los transportes en túbulo
contorneado distal
34
El segmento final del túbulo distal y el ducto colector están formados por dos tipos de
células: principales e intercaladas. Las principales reabsorben Na+ y agua y secretan
K+.
Las células intercaladas secretan H+ o HCO3- y son muy importantes en la regulación
ácido –básica. En las intercaladas también se reabsorbe K+. La reabsorción de Na+ y la
secreción de K+ en células principales depende de la actividad de la Na+-K+ ATPasa en
la membrana basolateral.
35
Modelos celulares de transporte de Cl- en
nefrón distal
36
El nefrón distal también aumenta la reabsorción
de sodio en respuesta a una aumentada carga de
sodio
El principio es el mismo que para el transporte de la
glucosa en túbulo proximal.
a) En este caso, la [Na+] luminal cae menos cuando el
flujo aumenta
b) Los mecanismos responsables de la reabsorción de Na+
en el nefrón distal trabajan más rápido a mayores
concentraciones luminales de Na+.
c) El aumento de flujo en un factor de 4 en el nefrón
distal, puede causar una reabsorción acumulada de Na+
elevada solamente en un factor de 2.
37
Transporte de NaCl a lo largo del nefrón
38
Manejo renal de Sodio a lo largo del nefrón
39
Transporte de agua a lo largo del nefrón
40
•Aldosterona aumentan la
•División simpática del sistema reabsorción
nervioso autónomo de sodio
•Arginina Vasopresina (ADH)
•Péptido natriurético atrial
•Inhibidor endógeno de la ATPasa decrecen la
•Prostaglandinas reabsorción
•Bradikinina de sodio
•Dopamina
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Hormonas que regulan la reabsorción de
NaCl y agua a lo largo del nefrón
Todas las hormonas listadas actúan en minutos con excepción de la aldosterona que
ejerce su acción sobre la reabsorción de NaCl con un retardo de una hora.
* El efecto sobre la reabsorción de H2O no incluye la Rama Ascendente Gruesa
(TAL)
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Efectos agudos de la administración intravenosa de
aldosterona sobre la excreción de electrolitos en humanos
43
Acciones celulares de Aldosterona
44
