Salud y Fisiología Humanas I 6ª Parte: El riñón Tema 2 de Biología NS Diploma BI Curso 2012-2014

Antes de comenzar Pregunta guía


¿Cómo puede ser, que si en los riñones se filtran diariamente 1600 L de sangre en los riñones, solo se produzcan 1-1.5 L de orina?

Conocimientos previos


Actividad1y2 de la wiki, ¿conoces la anatomía del sistema excretor?

Concepto de excreción





La excreción consiste en expulsar del cuerpo los productos de desecho de las rutas metabólicas.

La defecación no se considera excreción, ya que las heces fecales no son productos de desecho del metabolismo, sino comida no digerida.

Anatomía del Sistema Excretor Vena cava

Aorta Arteria renal

Sangre sin desechos sale







Los riñones filtran la sangre y producen la orina.

Sangre con desechos entra

Pelvis renal

Vena renal

Médula Corteza renal

Tienen forma de alubia, del tamaño de un puño, de color marrón rojizo.

Uréter

Arteria renal Vejiga urinaria Uretra

Vena renal

Orina Uréter

Anatomía del riñón Médula Osmorregulación (reabsorción de agua).

Corteza Ultrafiltración y reabsorción selectiva de componentes de la sangre.

Vena renal (sangre equilibrada) Arteria renal (sangre no equilibrada)

Pelvis Recolección de orina de los tubos colectores, para pasarla al uréter.

Uréter Lleva la orina hacia la vejiga.

Hacia la vejiga

Anatomía del riñón


La nefrona es la unidad funcional del riñón, donde se produce la orina. Cada riñón tiene de alrededor de 1·106 nefronas.

Animación1

Anatomía del riñón Parte de la nefrona se localiza en la corteza y parte en la médula.




Arteria rena Corteza

Vena renal

Médula

Uréter

Pelvis Vejiga

Corteza Contiene la cápsula de Bowman con el glomérulo, así como el túbulo contorneado y la parte superior del conducto colector. Médula Contiene el asa de Henle y la parte inferior del conducto colector. Parece formar unas regiones triangulares denominadas pirámides. Pelvis Cavidad que colecta la orina que emerge del conducto colector y la pasa a la vegija urinaria a través del uréter.

Fisiología del riñón Corteza

Médula

Pelvis

1. Ultrafiltración

1.Ultrafiltración: Filtrado selectivo, en función del tamaño, de los componentes de la sangre. Ocurre en la cápsula renal o de Bowman.

2. Reabsorción - glucosa - sales - agua

2.Reabsorción selectiva: Proceso de recuperación, desde el filtrado, de compuestos útiles para el organismo. Ocurre en el túbulo proximal. 3.Osmorregulación: Proceso que mantiene la presión osmótica constante en la sangre y tejidos tisulares. Ocurre en el asa de Henle y conducto colector.

3. Osmorregulación

4. Excreción

4.Excreción: Proceso de expulsión del cuerpo, en forma de orina, de los productos de desecho procedente del metabolismo celular.

La nefrona


La cápsula de Bowman, los túbulos contorneados y la parte superior de los conductos colectores se sitúan en el corteza renal.

Corteza

Cápsula renal (Bowman) Túbulo contorneado proximal Túbulo contorneado distal ultrafiltración reabsorción selectiva ajuste pH y reabsorción iones Sangre entra Sangre sale

Médula

Glomérulo Libera la sangre

Descendente

Ascendente

Conducto colector Reabsorción de agua Libera la orina en la pelvis

Asa de Henle Osmorregulación

Animación2 orina




El asa de Henle y la parte inferior de los conductos colectores se sitúan en la médula renal.

Formación de la orina


En los humanos se forma cada día de 1-1.5 L de orina, conteniendo unos 40-50 g de solutos de los que urea (30 g) y cloruro de sodio (15g) son los mayoritarios.




La nefrona produce la orina mediante un proceso continuo que puede dividirse en cinco etapas, que muestran como la compocisión de la sangre está regulada con precisión.

1.

Ultrafiltración en la cápsula renal.

2.

Reabsorción selectiva en el túbulo contorneado proximal.

3.

Conservación de agua (osmorregulación) en el asa de Henle.

4.

Regulación de la concentración de iones y el pH en el túbulo contorneado distal.

5.

Reabsorción de agua en el conducto colector.

1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman


En el glomérulo, el agua y pequeñas moléculas del plasma sanguíneo, incluyendo sustancias útiles como iones, glucosa y aminoácidos junto con la urea como desecho, son forzados a salir de los capilares hacia el interior el lumen de la cápsula.




Este proceso denominado ultrafiltración se produce gracias a que la alta presión de la sangre aquí empuja dichas sustancias a través de una fina estructura tipo filtro/rejilla.

1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman


La presión sanguínea es tan alta como para que se produzca la ultrafiltración, porque la arteriola aferente (sangre de entrada) posee mayor diámetro que la arteriola eferente (sangre de salida). Membrana basal Pared capilar arteriola aferente Alta presión

Glomérulo

Filtrado glomerular

Sangre

arteriola eferente

arteriolar

Cápsula de Bowman

arteriola eferente Túbulo contorneado proximal Fenestraciones capilares ULTRAFILTRACIÓN




Filtrado glomerular

Podocitos

Exterior pared celular cápsula de Bowman

La rejilla o filtro está formado por una membrana basal con un capas de células a ambos lados, las células del endotelio de los capilares del glomérulo y las del epitelio de la cápsula (podocitos).

1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman


A partir de cada podocito se extienden miles de prolongaciones en forma de pies llamadas pedicelos que envuelven los capilares glomerulares. Los espacios entre los pedicelos se denominan grietas de filtración, por lo que se dice que la pared del glomérulo se encuentra fenestrada, al igual que el endotelio de los capilares, que presenta poros.

1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman


La presencia de la membrana basal evita que grandes moléculas, como las proteínas o las células sanguíneas, pasen al filtrado glomerular.

1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman arteriola aferente

La presión sanguínea aumenta por la reducción de tamaño en las arteriolas. arteriola eferente

La pared del capilar y la membrana basal están fenestradas (tienen poros).

Esta alta presión empuja al agua y componentes de la sangre a través de la pared capilar y la membrana basal. Sin embargo, las grandes proteínas y células sanguíneas no salen, ya que este filtrado es muy selectivo en tamaño: Ultrafiltración.

El filtrado glomerular continua a través de la nefrona

pared capilar membrana basal podocitos

Animación3

2. Reabsorción selectiva: Túbulo proximal


La pared del túbulo contorneado proximal está formada por una única capa de células con gran cantidad de mitocondrias y microvellosidades.




Se reabsorbe agua (2/3 de la filtrada), glucosa, aminoácidos, iones y pequeñas proteínas. Microvellosidades: incrementan el área superficial para la reabsorción. Bombas y canales protéicos: - Ósmosis de agua a través de los canales. - Transporte activo de glucosa, aminoácidos e iones (hace la ósmosis más eficiente, ya que la concentración interna de solutos incrementa). - Pinocitosis de las pequeñas proteínas. Mitocondrias: producen ATP para el transporte activo.

Animación2

2. Reabsorción selectiva: Túbulo proximal

3. Osmorregulación: Asa de Henle


La osmorregulación es el control del balance hídrico de la sangre, tejidos o citoplasma en un ser vivo.

Asa descendente: - Impermeable a los solutos. -

Muy permeable al agua.

El agua se pierde por ósmosis desde una región poco concentrada en solutos (interior del túbulo) a una muy concentrada en solutos (médula). Como resultado, el fluido se hace cada vez más concentrado a medida que desciende.

3. Osmorregulación: Asa de Henle Asa ascendente: - Muy permeable a los iones Na+ y Cl-, y moderadamente permeable a la urea. -

Impermeable al agua.




Los iones y la urea salen pasivamente del túbulo siguiendo su gradiente de concentración.




Además, en la parte superior (más gruesa) del asa ascendente, se transportan activamente hacia el exterior iones Na+ y Cl-.




Como resultado, el fluido se hace cada vez menos concentrado a medida que asciende.




El agua y la sal en la médula difunden al interior de los vasos sanguíneos que rodean a la nefrona, siendo retornados al resto del cuerpo.

3. Osmorregulación: Asa de Henle


El asa de Henle es un ejemplo de positive feedback o retroalimentación positiva: - La parte superior del asa ascendente bombea solutos al tejido circundante (médula). - La alta concentración de solutos en el tejido circundante provoca la salida de agua por ósmosis desde el asa descendente, dejando un fluido hipertónico dentro del túbulo. - Este fluido hipertónico pierde solutos pasivamente hacia el tejido circundante, completando el circuito de retroalimentación positiva.

3. Osmorregulación: Asa de Henle

Animación4 y video1




El papel del asa de Henle junto con el aporte paralelo de sangre por la vasa recta (capilares que rodean al asa de Henle) es crear y mantener un alto gradiente de concentración de sales en el fluido tisular de la médula.




Este gradiente se consigue gracias a un mecanismo multiplicador contracorriente, donde la sangre que entra en la médula, pierde agua por ósmosis y absorbe sal y urea por difusión. Lo contrario ocurre en la sangre que que sale de la médula, creando esta alta concentración salina en la médula.

4. Regulación pH sangre y concentración iónica: Túbulo distal


El pH de la sangre es mantenido gracias a las proteínas sanguíneas (albúminas), pero si comienza a desviarse de 7.4, la concentración de iones protones e hidroxilos en la sangre es ajustado mediante el tampón bicarbonato.




Consecuentemente el pH de la sangre no varía, manteniéndose en un rango de pH 7.35-7.45, pero el pH de la orina varía entre pH 4.58.2.




En el túbulo distal también ocurre la reabsorción selectiva de iones útiles en el metabolismo celular. Esta reabsorción está hormonalmente controlada.

5. Osmorregulación: Conducto colector

300

Osmolarity of interstitial fluid (mOsm/L)

300 100

300 100

CORTEX

H2O H2O H2O

OUTER MEDULLA

Key Active transport Passive transport

INNER MEDULLA

NaCl 400 200 NaCl NaCl

H2O

NaCl 600 400 NaCl

H2O

900NaCl 700

H2O

H2O

NaCl 1,200

300

300




H2O H2O NaCl H2O NaCl H2O H2O Urea H2O Urea H2O Urea

400

400

600 600

900 1,2001,200

En el conducto colector, junto con el asa de Henle, tiene lugar la reabsorción de agua, regulando el contenido de agua de la sangre, y la difusión de urea hacia el fluido intersticial, para mantener el gradiente osmótico en la médula que posibilita la formación de la orina hipertónica respecto a la sangre.

5. Osmorregulación: Conducto colector capilar

conducto




El agua se mueve desde el conducto colector a los capilares por ósmosis.




Los capilares y el tubo colector fluyen en direcciones opuestas, manteniendo el gradiente de concentración.




Resultado final: La orina que sale hacia la pelvis es un filtrado que está más concentrado al reducirse la cantidad de agua.

Tejido Medular Salado

orina

5. Osmorregulación: Conducto colector capilar

conducto

orina




Cuando el contenido de agua en sangre es alto, no se secreta ADH y el conductor colector es menos permeable al agua.




Cuando el contenido de agua en la sangre es bajo (deshidratación), la glándula pituitaria posterior produce la hormona vasopresina u hormona antidiurética (ADH).

5. Osmorregulación: ¿Qué es la hipófisis?


El hipotálamo es una región del cerebro que cuando recibe impulsos nerviosos puede producir varios tipos de hormonas. La mayoría de ellas actúan sobre la glándula hipófisis.




La hipófisis es una glándula del tamaño de un guisante que se encuentra en el hipotálamo y unida a él. Segrega muchas hormonas diferentes, la mayoría de las cuales actúan sobre las otras glándulas endocrinas, por lo cual se puede decir que prácticamente dirigen todo el sistema endocrino. Se puede diferenciar una parte anterior o adenohipófisis y una parte posterior denominada neurohipófisis.

5. Osmorregulación: Conducto colector ADH LUMEN Collecting receptor COLLECTING duct DUCT CELL capilar conducto ADH cAMP


Second-messenger signaling molecule Storage vesicle Exocytosis Aquaporin water channel H O 2

orina

H2O

La hormona ADH actúa sobre las células de las paredes del conducto colector, estimulando la expresión de acuoporinas, haciendo al conducto más permeable al agua. Más agua se transfiere a la sangre. En este caso, la orina de salida es hipertónica (muy salada) y con poco volumen.

5. Osmorregulación: Conducto colector ¿cómo actúa el ADH?

Hipotálamo Glándula Pituitaria

Monitoriza la concentración sanguínea. Si hay deshidratación, libera ADH (hormona antidiurética).

- El ADH hace las paredes del conducto colector más permeables al agua. - Más agua se reabsorbe por la sangre.

Animación5

Orina hipertónica (mucha sal)

Homeostasis mediante osmorregulación en los riñones


Control homeostático, del balance hídrico del cuerpo mediante mecanismo de retroalimentación negativa.

(sensación de sed)

Video2




Tiene lugar en la nefrona de los riñones.




Los niveles de agua son monotorizados por el hipotálamo.




La gládula pituitaria secreta ADH cuando el nivel de agua es bajo.




El conducto colector el es el principal sitio de la osmorregulación.

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

¿Qué nutrientes son 100% reabsorbidos?

¿Dónde ocurre esto?

% recuperado

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

% recuperado

¿Qué nutrientes son 100% reabsorbidos? Glucosa y aminoácidos ¿Dónde ocurre esto? Reabsorción selectiva en el túbulo contorneado proximal

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

% recuperado

La concentración de ácido úrico es 12 veces mayor en la orina que en el filtrado o la sangre. ¿Cuántas veces está la urea más concentrada en la orina que en la sangre?

¿Por qué se excreta una gran cantidad de urea y ácido úrico?

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

% recuperado

La concentración de ácido úrico es 12 veces mayor en la orina que en el filtrado o la sangre. ¿Cuántas veces está la urea más concentrada en la orina que en la sangre? 60 veces

1.8 g/100 mL : 0.03 g/100 mL

¿Por qué se excreta una gran cantidad de urea y ácido úrico? Porque son muy tóxicos para el organismo

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente










Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

% recuperado

El conducto colector es permeable al agua, por lo que a medida que el filtrado descience por este conducto, el filtrado (orina) se va haciendo más concentrado. Sin embargo, este conducto también permite el paso de urea hacia el fluido intersticial del riñón. Parte de esta urea que se pierde es reabsorbida por la rama ascendente del asa de Henle, pero no toda, lo que explica solo un 50% recuperado. Este ciclo de urea es una importante característica de la habilidad de los riñones para producir el gradiente de concentración a lo largo de la médula.

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

% recuperado

¿Qué porcentaje de los componentes son forzados a entrar en la nefrona por ultrafiltración?

¿A qué se debe el porcentaje de las proteínas y otras macromoléculas?

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

% recuperado

¿Qué porcentaje de los componentes son forzados a entrar en la nefrona por ultrafiltración? Urea 100% Ácido úrico 100% Glucosa 100% Aminoácidos 100% Sales inorgánicas 100% Proteínas y macromoléculas 0% ¿A qué se debe el porcentaje de las proteínas y otras macromoléculas? Son demasiado grandes para la ultrafiltración. ¿Qué otros componentes de la sangre no son procesados por ultrafiltración?

Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

% recuperado

¿Qué porcentaje de los componentes son forzados a entrar en la nefrona por ultrafiltración? Urea 100% Ácido úrico 100% Glucosa 100% Aminoácidos 100% Sales inorgánicas 100% Proteínas y macromoléculas 0% ¿A qué se debe el porcentaje de las proteínas y otras macromoléculas? Son demasiado grandes para la ultrafiltración. ¿Qué otros componentes de la sangre no son procesados por ultrafiltración? Eritrocitos, linfocitos y plaquetas.

¿Qué no es correcto en este paciente? Componente

Plasma

Filtrado

Orina

0.05

Concentración

% recuperado

50%

¿Qué no es correcto en este paciente? Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

0.05

La glucosa encontrada en la orina ¿Qué nos indica esto?

% recuperado

¿Qué no es correcto en este paciente? Componente

Plasma

Filtrado

Orina

Concentración

0.05

La glucosa encontrada en la orina ¿Qué nos indica esto? El paciente puede tener diabetes

% recuperado

¿Cómo la glucosa en orina es un indicador de diabetes? Tipo I: No se produce insulina. El hígado no retira glucosa de la sangre. Tipo II: Los receptores de insulina están inactivos. El hígado no retira glucosa de la sangre. Resultado: La concentración de azúcar en sangre permanece alta.

La glucosa en la orina es un indicador de diabetes Tipo I: No se produce insulina El hígado no retira glucosa de la sangre Tipo II: Los receptores de insulina están inactivos El hígado no retira glucosa de la sangre Resultado: La concentración de azúcar en sangre permanece alta.

En el riñón Toda la glucosa pasa al filtrado renal por ultrafiltración.

Por tanto, algo de glucosa continúa a través de la nefrona y se excreta en la orina.

Hay demasiada glucosa para ser procesada por transporte activo en la reabsorción selectiva en el túbulo contorneado proximal.