FISIOLOGIA RENAL

1) Manejo renal de las proteínas.

Las proteínas plasmáticas en general no filtran. Lo mismo que la mayoría de los capilares, los que forman el glomérulo son relativamente impermeables a las proteínas, por lo que el filtrado glomerular carece prácticamente de proteínas y de elementos celulares, incluidos los Gr. La concentración de otros elementos constituyentes del plasma, como sales y las moléculas orgánicas que no están unidas a las proteínas del plasma, como la glucosa y los a.a, es semejante en el plasma y en el filtrado. Las excepciones a esta afirmación general son algunas que otra sustancia de bajo peso molecular, como el Ca2+ y los ac. grasos, cuya filtración no es fácil porque están en parte unidos a las proteínas plasmáticas. Casi la mitad del calcio del plasma y la mayoría de los ac. grasos del plasma están unidos a las proteínas, y esas fracciones unidas no son filtradas por los capilares glomerulares.

La membrana de filtración glomerular es una barrera al paso de las proteínas (actúa como un filtro). Esta compuesta de 3 capas:

• el endotelio capilar (capa simple de céls. endoteliales que tienen fenestraciones (poros) de 50 a 100 nm de diámetro, limita principalmente el paso de céls. sanguíneas)

• una mb. basal (red y fibrillas de colágeno a través de los cuales filtran grandes cantidades de H2O y solutos pequeños; impide la filtración de proteínas de alto por las fuertes cargas eléctricas negativas (-) que generan los proteoglicanos (heparan sulfato) y la matriz glucoproteíca (rica en ac. siálico); la fusión de la mb. basal del capilar y de los podocitos es el sitio de mayor retención de proteínas)

• una capa de céls. epiteliales (constituido por podocitos cuyos procesos pedicelares se interdigitan y dejan entre ellos las hendiduras de filtración; una fina mb. o diafragma (poros de 4 a 14 nm) se extiende a través de las hendiduras de filtración y limita el paso de las proteínas de tamaño medio)

Para impedir la proteinuria hay entonces 2 barreras:

• barrera mecánica: la malla de proteínas de la mb. basal no deja pasar moléculas mayores de 4.5 a 5 nm; también están los slits (diafragmas) de filtración que tienen poros en su mb. Cabe señalar que cualquier molécula con un radio menor a 1.8 nm filtra libremente. Las características de la barrera mecánica están dadas por los poros de la mb. basal.

• barrera eléctrica: en la mb. basal hay GAG y ac. siálico. Estos tienen cargas negativas, y las proteínas plasmáticas también tienen cargas negativas. Por repulsión de cargas a las proteínas se les hace difícil atravesar.

Las proteínas que filtran son unos 150mgr/día. Hay una pequeña reabsorción en el túbulo proximal.

2) ¿De qué factores depende la filtración glomerular

Parte del plasma que llega al glomérulo a través de la arteriola aferente (flujo plasmático renal, 600ml/min) filtra a través de la mb. de filtración glomerular. La velocidad de filtración glomerular (120ml/min, 20%) depende de características de permeabilidad hidráulica de la mb. glomerular, de factores hemodinámicos y del flujo plasmático renal. La restricción a la filtración de macromoléculas depende del tamaño de los poros y de factores eléctricos presentes en la mb. glomerular. Diariamente se forman 180 lt de ultrafitrado.

La filtración glomerular depende de las características de la mb. glomerular, la que tiene una gran permeabilidad al agua y una gran superficie apta para la filtración; de los gradientes de presión hidrostática y oncótica entre el capilar y la cápsula de Bowman, y del flujo plasmático renal.

VFG=Kf (PCG-PCB) - (CB-CG)

Kf: coeficiente de ultrafiltrado. Depende la permeabilidad hidráulica de la pared glomerular (0.08ml/mmHg, 100-200X) y de la superficie de ésta (1000cm2/1000gr de riñón; se modifica por contracción (Ca2+ y angiotensina 2, disminuye Kf) o relajación (prostaglandinas y brandicinas) de las céls. mesangiales.

PCG: presión hidrostática capilar. Usualmente es de 45-50mmHg en el extremo aferente y cae de 2mmHg en el eferente. Es regulada por la arteriola aferente y eferente. Al contraerse la AA disminuye el FPR y la PCG, y al relajarse ejerce menos resistencia por lo que la PCG aumenta el FPR también. Cuando la AE se dilata, disminuye la resistencia, lo que provoca un mayor escape, disminuyendo el PCG pero el FPR va a aumentar. Si se contrae la AE el FPR disminuye pero provoca un aumento de la PCG, por lo que VFG puede aumentar o mantenerse en base a la fracción de filtración.

La fracción de filtración es él % del flujo plasmático renal que es filtrado VFG/FPR, normalmente es 20%.

PCB: presión hidrostática de la cápsula de Bowman. Es de alrededor de 13mmHg y no juega un rol importante en la regulación de la VFG. Es constante.

CB: presión oncótica en la cápsula de Bowman. Tendería a arrastrar agua, pero es condiciones normales es 0.

CG: presión oncótica del plasma o en el capilar. Es de 20mmHg en el extremo aferente y 35mmHg en el eferente. Está determinada principalmente por la concentración plasmática de albúmina.

La presión de filtración neta es la diferencia entre el gradiente de presión hidrostática y oncótica, es de 15mmHg en el extremo aferente y de 0 en el eferente. Una vez que las gradientes se igualan (P=), la filtración cesa. Esto alcanza a filtrar 20% del FPR; 120ml/min.

El flujo plasmático renal: aunque no es tomado en cuenta en la fórmula, discretas variaciones de FPR modifican la presión oncótica CG hacia el extremo eferente modificando tb. la VFG. Favorece la filtración retardando el equilibrio, ya que disminuye la concentración de macromoléculas.

Tanto la noradrenalina, como la adrenalina y la endotelina disminuyen la VFG.

Mientras que el óxido nítrico del endotelio y las prostaglandinas (vasodilatadoras) la aumentan. La angiotensina 2 provoca un aumento de resistencia de la AE, la que tiende a mantener la VFG frente a una disminución del FPR. La angiotensina, además disminuye el Kf por constricción del mesangio. La norepinefrina tienen efectos similares.

Volumen urinario obligatorio 0.5 lt/día

3) ¿Qué características tiene el sistema de túbulos renales?

El sistema de túbulos renales está compuesto de una zona cortical y de una zona medular. Éstos forman parte de la unidad funcional del riñón, la nefrona. La nefrona consta de 2 partes, un corpúsculo renal (ovillo capilar y cápsula de Bowman) y un túbulo renal (3 segmentos: túbulo contorneado proximal, asa de Henle y túbulo contorneado distal). El corpúsculo y los 2 túbulos contorneados están en la médula, mientras que el asa se introduce en la médula. Diversos túbulos de conexión siguen a los distales (8-10), y los conectan con un túbulo colector. Estos se unen y forman los conductos papilares que drenan en el caliz menor. La nefrona cortical tiene un asa de Henle corta y sólo penetra en la porción externa de la médula. La nefrona yuxtamedular (20%) tienen un asa larga que atraviesa toda la médula. Los vasos que riegan las nefronas corticales forman una red de capilares peritubulares producto de la ramificación de la AE, mientras que en los yuxtamedulares además se forman los vasos rectos.

El riñón filtra 150-180 lt/día de H2O, 25000mEq Na+, 4500mEq HCO3-, y excreta sólo 1.2 lt/día de H2O, 130mEq Na+ y casi nada de HCO3-. El epitelio tubular debe poder, filtrar, secretar y reabsorber. Al igual que el intestino, tiene una gran capacidad de transportar agua y solutos. Debido a que ambas mb. (apical y basolateral) son funcional y estructuralmente distintas, se puede realizar un transporte direccional. Las céls. están unidas entre sí por uniones estrechas. La bomba Na+/K+/ATPasa esta ubicada en la mb. basolateral a lo largo de todo el nefrón; es electrogénica y crea una gradiente de K+ en presencia de una mb. basolateral permeable al K+ y polariza el interior de la célula (negativo). La orina es modificada en forma diferencial en los distintos segmentos del túbulo renal. Desde la cápsula de Bowman hasta el túbulo colector tiene ciertas características en común y diferencias. Es una mono capa epitelial que tiene 2 mb. una apical que mira al lumen y otra basolateral que mira hacia los capilares peritubulares. Los transportadores de la mb. apical cumplen diferentes funciones según el segmento del túbulo.

• Túbulo proximal: las céls. son cúbicas y presentan microvellosidades en la superficie luminal , lo que aumenta el área de reabsorción (glucosa, H2O, Na+, Cl-, HCO3-, K+ y urea) y de secreción (H+, NH4+ y poca creatinina). Reabsorbe 60-70% del ultrafiltrado. El segmento S2 secreta aniones. Las uniones estrechas son relativamente permeable, lo que permite reabsorción pasiva por vía paracelular. Es un epitelio leaky o de baja resistencia. Presenta gran riqueza de bombas de Na+/K+/ATPasa.

• Asa fina de Henle: presenta un epitelio plano simple. Tiene un segmento descendente y uno más corto ascendente que tienen distintas permeabilidades al H2O y los solutos. La parte descendente no presenta mecanismos de reabsorción de NaCl, es muy permeable al agua y muy impermeable a los solutos de modo que al ser expuesta a una médula hipertónica concentra el contenido de NaCL y urea tubular por salida de H2O al intersticio. Es un mecanismo que diluye y concentra la orina. Secreta urea.

• Asa gruesa de Henle: es impermeable al agua y reabsorbe 10-20% del NaCl filtrado, por medio de un cotransporte Na+/K+/Cl- sensible a furosemide, que utiliza la gradiente de Na+. El potencial intraluminal es positivo (+) y está dado por la recirculación del K+ desde la célula hacia el lumen. Aquí se diluye la orina y se forma un intersticio hipertónico. Secreta urea.

• Túbulo distal: reabsorbe 7% carga filtrada de Na+, es un epitelio cúbico impermeable al agua, lo que implica una dilución de la orina.

• Segmento conector: permeable a Na+ con baja permeabilidad al H2O, hay potencial negativo (-) lo que impulsa transporte de Na+.

• Túbulo colector: sensible a ADH y aldosterona. Regula la excreción final de agua, Na+ y K+ en la orina. Está compuesto por 2 tipos de céls. las principales (sensibles a ADH y aldosterona, y participan en la reabsorción de Na+ y secreción de K+) e intercalares (excretan H+).

Es un epitelio de alta resistencia, tigh, lo que limita el transporte paracelular y permite establecer gradientes y PH. La permeabilidad al H2O varía según la presencia de ADH. Hay canales de Na+ bloqueados por amiloride, el cual entra a favor de su gradiente y deja al lumen negativo el cual contribuye a absorber Cl- de manera pasiva y también contribuye a la salida de K+ y H+ al lumen.

4) ¿Cómo puede medir la filtración glomerular?

La filtración glomerular se puede medir en forma muy exacta calculando el clearance de inulina. La inulina es un sacárido pequeño (PM:5200) que filtra libremente y no es secretado ni reabsorbido en ningún punto del sistema de túbulos renales; tampoco se metaboliza. Lo que hace es una introducción intravenosa de esta sustancia y se espera para obtener constante la concentración de inulina plasmática y, una vez que se logra, se mide la concentración en la orina y el flujo urinario. El clearance de inulina equivale directamente a la VFG (sólo si filtra libremente, no se secreta, no se reabsorbe y ni se metaboliza). Cantidad filtrada=Cantidad excretada. Entonces

[i] p * VFG = [i]o * flujo urinario

La forma más usada en clínica de medir la VFG, es medir el clearance de creatinina (producto del metabolismo de los músculos; producción constante); si bien la creatinina se secreta en un 10% aprox., los métodos de medición lo subestiman, por lo que la medida es bastante exacta, además no está asociada a proteínas. La concentración normal es de 0.7-1.4mgr/100ml.

También puede estimarse a través de la fórmula de Cockroff

Clearance de creatinina = (140-edad) * peso seco (*0.85 para mujeres)

Creatinina plasmática * 72

Cantidad filtrada 1.8gr/día es igual a la cantidad excretada (100% excretado)

Clearance renal de cualquier sustancia son los ml de plasma por minuto que han sido depurados de esa sustancia.

5)¿Cómo puede medir el flujo plasmático renal (FPR)?

Se utiliza una sustancia que se extrae en un solo paso por el riñón y que no se metaboliza en el túbulo ya que midiendo su depuración se puede estimar el FPR. Se mide el clearance de paraáminohipurato (PAH), ya que filtra (20%) libremente a nivel glomerular y es además secretada (80%) en forma completa en el segmento S2 de túbulo proximal, cuando su concentración plasmática es menor a 10mgr/100ml. Por sobre esta concentración plasmática la secreción de PAH se satura por lo que no se logra extraer completamente y no representa a FPR. Es aprox. 600ml. Es una medida del flujo plasmático renal efectivo (91% del total), por lo que la aproximación es buena. No contempla la irrigación de la médula ni de los vasos que bifurcan antes del ovillo capilar.

FPR = [PAH]o * flujo urinario / [PAH]p

6)¿Qué es la autorregulación de la VFG?

La autorregulación de la VFG es un fenómeno local al riñón, que ocurre incluso si éste esta aislado y denervado. La autorregulación mantiene constante la VFG en un enorme rango de variación fisiológica de la presión arterial. Para presiones arteriales de 80 a 180mmHg la VFG se mantiene relativamente constante. Existen 2 teorías para explicar éste fenómeno.

• Teoría miogénica: la autorregulación se logra gracias a la variación de la resistencia de la AA frente a cambios en la presión arterial. Una disminución de la presión de perfusión induce una dilatación de la AA (max. a 80mmHg) y un aumento de la presión de perfusión provoca constricción de la AA (max. a 180mmHg). Los cambios de presión son percibidos por detectores de presión, barroreceptores, o de tensión a nivel de las AA. El estiramiento de las paredes vasculares permite que aumente el desplazamiento de los iones Ca2+ desde el líquido extracelular al interior de la célula, dando lugar a que éstas se contraigan (la papaverina bloquea los canales de Ca2+ lo que impide la contracción de la AA).

• Teoría de balance túbulo-glomerular: el mecanismo de retroalimentación glomerular consta de 2 elementos que actúan en conjunto, un mecanismo de retroalimentación de la AA y otro de la AE. Ambos dependen del complejo yuxtaglomerular. Éste, esta formado por la mácula densa (porción inicial del túbulo distal), las céls. yuxtaglomerulares (situados en la pared de las AA y AE) y céls. mesangiales. La disminución del NaCl (por disminución del flujo) en la mácula densa produce dilatación de la AA y aumenta la liberación de renina. Las céls. de la mácula densa son sensibles a cambios de volumen del lumen. Una disminución del flujo aumenta la permanencia en al asa de Henle por lo que hay una mayor absorción de Na+ y Cl- en la porción ascendente y por lo tanto una reducción de la concentración en la mácula densa. Una señal de la mácula (¿adenosina, angiotensina, Ca2+?) produce 2 efectos: disminuye la resistencia de la AA, lo que favorece el aumento de la PCG y aumenta la VFG, y, aumenta la liberación de renina por las céls. yuxtaglomerulares de las AA y AE. La renina es una enzima que aumenta la formación (en el hígado) de angiotensina 1 a partir del angiotensinógeno, que se convierte en angiotensina 2 por la enzima convertasa, la cual produce vasoconstricción de la AE aumentando la PCG y la VFG. En caso de un aumento de la VFG, inducido por una alza de presión, esto se detecta en la mácula densa, de dónde se emite una señal a la AA para contraerla.

7) ¿Cómo puede modificarse la fracción de filtración (FF)?

La fracción de filtración es VFG/FPR = 120ml/600ml = 20%

Si se varía la resistencia la AA la fracción de filtración no cambia ya que ambas variables cambian en la misma dirección. Sin embargo se puede modificar la FF modificando la resistencia de la AE. Una contracción de la AE produce una disminución de FPR y un aumento de la PCG, lo que puede aumentar o mantener la VFG. Es resultado es un aumento de la fracción de filtración. La VFG tiende a ser más conservada que el FPR.

8) Características del transporte renal de aminoácidos

El ultrafiltrado glomerular contiene predominantemente solutos orgánicos y sales de sodio. La mitad de los solutos orgánicos son a.a y la otra glucosa. El transporte de a.a es un transporte activo secundario a nivel del túbulo proximal que involucra a una proteína transportadora de la mb. apical (borde en cepillo) que une un ion de Na+ con un a.a al mismo tiempo. Éste mecanismo permite la casi total reabsorción de los a.a y una vez dentro de la célula, los a.a salen atravesando la mb. basolateral por difusión facilitada (transporte pasivo), gobernada por las elevadas concentraciones de a.a que existen en la célula. Cabe señalar que el 7% del Na+ es reabsorbido asociado a glucosa y a.a; éste transporte es electrogénico, lo que genera un potencial negativo (-) en el lumen. Este cotransporte es secundariamente activo ya que aprovecha la gradiente de Na+ creada por la bomba Na+/K+/ATPasa.

9) Características del transporte renal de la glucosa.

La glucosa filtra libremente ya que es una molécula pequeña 0.7 nm, y no está unida a proteínas. La glicemia es de 1gr/lt. Si el VFG es normal tenemos una carga de 120mgr/min lo que permite su adecuado transporte. Un aumento de la glucosa satura el transporte de ella (carga máxima 375mgr/min que puede ser transportada). En condiciones fisiológicas la glicemia es de 100mgr% y una filtración de 120mgr/min. La carga filtrada = VFG * [glucosa]. Al sobrepasar los 375mgr/min tenemos glucosuria. Sin embargo este valor es el umbral teórico para que haya glucosuria. En realidad aparece glucosa en la orina cuando la carga filtrada es de 180-200mgr/min. Éste splay (desviación) se debe a la heterogeneidad de los nefrones y transportadores.

El transporte de glucosa es muy similar al transporte de los a.a aunque las proteínas transportadoras son específicas para ella. En un mecanismo de cotransporte, cuando una sustancia como el Na+ difunde a favor de su gradiente electroquímico, la energía liberada se utiliza para que la otra, la glucosa, pase en contra de su gradiente. Aunque el transporte de glucosa contra un gradiente electroquímico no utiliza directamente el ATP, la reabsorción de la glucosa depende de la energía liberada por la bomba activa de ATPasa primaria Na+/K+ de la mb. basolateral (puede ser bloqueada con ouabaína). Ésta mantiene un gradiente para la difusión del Na+, que es aprovechado por la glucosa. Normalmente toda la glucosa es reabsorbida en el túbulo proximal, por lo que clearance de glucosa es 0. En condiciones normales, la glucosa se acumula y sale por difusión facilitada hacia los capilares peritubulares.

Si bloqueamos el transportador Na+/glucosa, ésta no es reabsorbida y si no se reabsorbe en el túbulo proximal ya no se va a reabsorber. Así, se comportaría como la inulina, se excretaría lo que se filtra. Si no toda la glucosa se reabsorbe porque hay exceso en la sangre o están alterados los transportadores, ésta permanece en el túbulo y actúa como una molécula osmóticamente activa y va a dificultar la reabsorción de H2O y Na+ provocando diuresis osmótica.

Cantidad filtrada 180gr/día (100% es reabsorbido)

10) ¿Qué es la secreción por difusión no iónica?

Es un mecanismo de transporte pasivo que no necesita transportador. Es válido para sustancias que son ácidos o bases débiles, o sea, sustancia que tengan un PK cercano al PH plasmático, por lo que pueden estar cargados o no dependiendo del PH. Cuando estas sustancias no están cargadas, pueden cruzar libremente la mb. celular ya que tienen un carácter lipofílico. Cuando están disociado (cargado) debido al cambio de PH no pueden atravesar la mb. Si el PK se aleja del PH, la sustancia se disocia, con lo que no puede atravesar la pared tubular. Por lo tanto, si el PH del lumen tubular es bastante ácido o alcalino, y la sustancia tiene un PK cercano al PH plasmático, se disociará al entrar al túbulo y quedará “atrapada”. El ejemplo que ilustra este sistema, en condiciones fisiológicas, es la secreción del ion amonio (NH4+). El amoniaco, NH3, es sintetizado en las céls. del túbulo proximal a partir de la glutamina, y éste pasa al lumen tubular por difusión. Aquí se encuentra con un PH más ácido y se transforma en NH4+. Ésta molécula esta cargada y por lo tanto no puede volver a atravesar la célula en sentido contrario. El PH de la orina 4-4.5 hace que permanezca atrapada. De esta manera se crea una gradiente permanente de amonio ya que éste es transformado en el lumen, lo que promueve la salida de NH4+ al lumen. La difusión no iónica se usa como maniobra para aumentar o disminuir la secreción de una sustancia. Si se alcaliniza la orina, se va a impedir que salga el amoniaco ya que no va ser protonado en el lumen y la difusión se limitará cuando se alcance el equilibrio en ambos lados. Esta propiedad de difusión no iónica es importante tenerla en cuenta en casos de intoxicación con ciertos fármacos, como los barbitúricos y la aspirina. Por ejemplo, al alcanilizar la orina, el ácido acetilsalicílico va a pasar hacia la orina dónde va a donar 1 protón y va quedar como ion salicilato (sin poder devolverse).

11)Manejo renal del paraáminohipurato.

El paraáminohipurato (PAH) filtra libremente y es secretado completamente al lumen tubular por transportadores y no se reabsorbe. Se secreta por transportadores aniónicos inespecíficos en el segmento S2 del túbulo proximal. Éstos se saturan a una concentración plasmática mayor que 10mgr/100ml. El PAH es exógeno y tiene que administrarse por vía endovenosa. El PAH viene con el plasma, una parte filtra (120ml) y la otra sigue por la AE. Pero lo que pasó a la AE va ser transportado activamente al túbulo proximal desde los capilares peritubulares.

12) Manejo renal de urea.

La urea es un producto del catabolismo de las proteínas que filtra libremente en el glomérulo. La cantidad filtrada es 46.8gr/día y se excreta el 50% de ella (depende de la [urea] plasmática y la tasa de filtración). La urea se reabsorbe pasivamente en el túbulo, pero con una intensidad menor que el cloro. Conforme, el agua de los túbulos se reabsorbe (por ósmosis acoplada a la reabsorción de Na+) aumenta la concentración de la urea en el lumen. Esto origina una gradiente de concentración que favorece la reabsorción de la urea. Pero ésta no difunde mucho menos y con mayor dificultad que el agua. Por eso, la mitad de la carga filtrada es reabsorbida pasivamente y la otra mitad eliminada en la orina.

La urea participa en un 40% (500mOsm/lt) de la osmolaridad (el resto es debido al NaCl) del intersticio medular cuando el riñón elabora orina concentrada. A diferencia del NaCL, la urea se reabsorbe en forma pasiva. En caso de déficit de agua y que la ADH sanguínea esta alta, se reabsorben grandes cantidades de urea.

La urea contribuye a la hiperosmolaridad del intersticio medular renal y a una orina concentrada. El mecanismo de reabsorción de la urea en la médula renal es el siguiente: la urea se reabsorbe poco desde el asa ascendente de Henle hasta el colector cortical, debido a que son poco permeables a la urea. En presencia de ADH, el agua se reabsorbe con gran rapidez desde el túbulo colector cortical y la concentración de urea aumenta. A nivel de los túbulos colectores medulares, sigue produciéndose absorción de agua, lo que induce una mayor concentración. Esta elevada concentración hace que fluya urea desde el lumen hacia el intersticio debido a que es permeable a la urea y su permeabilidad es aumentada por la presencia de ADH. La concentración se mantiene elevada ya que se absorbe urea y agua. Una persona que tiene una dieta rica en proteínas podrá concentrar mejor su orina en caso de necesidad ya que tendrá más urea. La recirculación de la urea desde el túbulo colector hasta el asa de Henle contribuye a la hiperosmolaridad de la médula renal.

La concentración de urea aumenta en el túbulo proximal por la reabsorción de agua aunque haya una pequeña reabsorción de urea. Luego la concentración aumenta al circular por los segmentos delgados del asa de Henle, en parte por la reabsorción de agua en el asa descendente y por la difusión de urea desde intersticio hacia el interior del asa delgada. La rama gruesa del asa de Henle, el túbulo distal y el túbulo colector cortical son impermeable a la urea. Cuando se produce orina concentrada, en presencia de ADH, la reabsorción de agua desde túbulo distal y colector cortical, concentra aún más la urea. Al llegar al túbulo colector medular, la alta concentración de urea hace que ésta difunda hacia el intersticio medular; y una parte de ella vuelve a recircular difundiendo hacia el asa delgada y ascendente de Henle. La recirculación permite una mayor concentración de la orina.

13) Reabsorción de agua por el nefrón.

En el túbulo proximal se absorbe los 2/3 del agua ultrafiltrada. Se pensaba que la reabsorción de agua era isoosmótica pero con métodos más precisos se dilucidó que había una pequeña diferencia de osmolaridad entre el líquido tubular y el plasma. Se produce una pequeña caída de la osmolaridad en el lumen tubular que llega a 5-7 mOsm/lt, y dada la alta permeabilidad al agua que presenta el túbulo proximal, esta pequeña gradiente osmótica es suficiente para explicar gran parte de la reabsorción de agua. Para empezar, el transporte de agua en cualquier sistema viviente es siempre pasivo, siempre se mueve de acuerdo a las presiones hidrostáticas y osmóticas. El hecho que el líquido tubular sea discretamente hiperosmótico, es suficiente para trasladar grandes cantidades de agua. Además de la diferencia de osmolaridad y de las características del epitelio existe otro factor que favorece la reabsorción del agua a nivel del túbulo proximal, y esto es que el Cl- es más permeable que el HCO3- en la parte inicial del túbulo proximal, el Cl- tiende a pasar con mayor facilidad desde el plasma hacia el lumen que el HCO3-, por lo que el HCO3- tiende a quedarse atrapado en el lado plasmático. Ésta diferencia de osmolaridad efectiva (LT/P) entre el cloro (mayor) y el bicarbonato aumenta la diferencia discreta de osmolaridad entre el lumen y el plasma. En el asa fina descendente de Henle es muy permeable al agua (17%), se reabsorbe por osmósis, posible gracias al mecanismo de contracorriente y es impermeable a los solutos, por lo que concentra (NaCl y urea) la orina. El asa fina ascendente es impermeable al agua, moderadamente a la urea y muy permeable a NaCl. En el asa gruesa ascendente es impermeable al agua y reabsorbe 10-20% NaCl. El túbulo distal es impermeable al agua y en su parte distal tiene una baja permeabilidad. En el túbulo colector se reabsorbe 10% del agua filtrada. Es éste segmento que regula la reabsorción de agua. El epitelio tiene una permeabilidad variable al agua, esto esta determinado por la presencia o no de la hormona antidiurética (ADH) secretada por la neurohipófisis. Esta hormona es secretada por cambios en la osmolaridad plasmática y tiene receptores en la mb. basolateral de las céls. del túbulo colector. En ausencia de ADH el epitelio es impermeable al agua y se obtiene una orina diluida. En presencia de ADH, a través de la activación del AMPc, existe un aumento de la permeabilidad luminal al agua, permitiendo la reabsorción de agua al intersticio hipertónico, concentrando así la orina. La ADH aumenta los niveles de AMPc y mediante proteinkinasa induce la síntesis e inserción de canales de agua (acuaporinas) haciendo que este segmento sea permeable.

Una vez que el agua pasa al intersticio debe pasar a la sangre, lo que depende de la PHcapilar (5mmHg) y del intersticio (3mmHg), y de la POcapilar (33mmHg) y del intersticio (6mmHg). Entonces existe 15mmHg que favorecen la reabsorción tubular.

Se deben eliminar 600mOsmoles (cantidad) de solutos por día no importando en la cantidad de agua en que estén diluidos.

14) ¿Cómo opera el mecanismo de contracorriente?

El mecanismo de contracorriente se sustenta sobre la particular disposición anatómica de las asas de Henle y de los vasos rectos, que son capilares peritubulares especializados de la médula renal. Sólo un 25% de los glomérulos (yuxtamedulares) tiene asas que y vasos rectos que penetran profundamente la médula.

El mecanismo de contracorriente produce un intersticio medular renal hiperosmótico. La osmolaridad del líquido intersticial en casi todos los lugares del cuerpo es de alrededor de 300mOsm/lt. En la médula renal ésta puede llegar hasta cerca de 1200mOsm/lt (hay mayor proporción de solutos que de agua). Se mantiene mediante el equilibrio entre la entrada y salida de agua y solutos de la médula.

La gradiente osmótica es creada por 2 factores: las diferencias de reabsorción de agua y solutos en los diferentes segmentos del asa de Henle y túbulos colectores, y el mecanismo de contracorriente. La operación de un mecanismo de contracorriente requiere:

• fuente de energía (transporte activo de Cl- por asa gruesa ascendente Henle)

• permeabilidades distintas de los segmentos adyacentes

• circulación de contracorriente

La reabsorción activa de Cl- por el asa gruesa ascendente de Henle inicial el mecanismo, aquí la reabsorción de sal no es acompañada de reabsorción de agua. Esto genera un aumento de la tonicidad del intersticio medular, y como el asa descendente es permeable al agua hay reabsorción de agua hacia el intersticio, aumentando la osmolaridad luminal del asa descendente (NaCl se concentra). La reabsorción de NaCl es pasiva en el asa fina y activa la gruesa. Al final del asa ascendente el líquido es hipotónico (100mOsm/lt). El túbulo distal absorbe más Na+ que agua por lo que hay mayor dilución. En el túbulo colector cortical, en presencia de ADH, se absorbe agua sin urea y se concentra la urea. En el túbulo colector medular, en presencia de ADH, se absorbe urea, lo que contribuye a la hipertonicidad medular y a la extracción de agua desde el asa fina descendente de Henle. El proceso acumula gradualmente los solutos en la médula y multiplica el gradiente de concentración establecido por medio del bombeo activo de iones al exterior del asa ascendente gruesa de Henle, aumentando la osmolaridad intersticial.

Para mantener éste mecanismo es necesario que la circulación medular tenga una estructura adecuada que impida el lavado rápido de solutos desde la médula. También tiene forma de horquilla que retorna la circulación a la corteza. La circulación descendente es más rápida que la ascendente. La osmolaridad sanguínea en los vasos descendentes es similar al intersticio, pero algo hipoosmótica (el flujo impide el equilibrio). La circulación ascendente también es semejante, pero al abandonar la médula es ligeramente hiperosmótica (315mOsm/lt). En resumen, el asa ascendente de Henle provee la fuente de energía y logra diluir el contenido luminal y concentrar el intersticio. La orina se diluirá aún más en el túbulo distal. La osmolaridad final de la orina dependerá de la presencia o ausencia de ADH. En presencia de ADH la orina será concentrada y en su ausencia será diluida.

15) Regulación de la osmolaridad plasmática.

La osmolaridad plasmática normal es alrededor de 287mOsm/Kg. Ésta determinada básicamente por la concentración, de Na+ (140-145mEq/lt) más sus aniones (cloro o fosfato), de glucosa y de urea (no cambia tonicidad, no provoca mvt de agua). Se mantiene dentro de un rango estricto a pesar de las grandes variaciones en la ingesta de agua y solutos. Hay una pérdida obligada de 1.5lt/día que debe ser readministrada para estar en balance. La mantención de la osmolaridad es importante ya que puede traer consecuencias en los volumenes celulares. La regulación se lleva a cabo por modificaciones en la ingesta y en la eliminación de agua. Variaciones de sólo 1 a 2% (3-4mOsm/Kg) son suficiente para desencadenar mecanismos de compensación que retornarán la osmolaridad a sus valores normales. Estos pequeños cambios son detectados por el hipotálamo (neuronas osmosensitivas), provocándoles un cambio de volumen, lo que servirá como señal para centros que regulan la sed (ingresos) y la secreción de ADH (egresos).

Estos 2 mecanismos de regulación son estimulados por la alza de la osmolaridad plasmática detectada por los osmorreceptores. Con una osmolaridad bajo 280mOsm/lt la secreción de ADH está inhibida. Por sobre este nivel, la secreción aumenta rápidamente en forma proporcional a la fuerza del estímulo osmótico, haciéndose máxima cuando la osmolaridad es de 292 mOsm/lt. Si ADH aumenta mucho, produce orina concentrada (alta osmolaridad urinaria) y un volumen de orina bajo. Una caída de la volemia del 10% produce secreción de ADH y cambia el set point. Los glucocorticiodes aumentan el umbral para la secreción de ADH, al igual que los opioides. El dolor y numerosas drogas (antidepresivos tricíclicos, ciclofosfomida) estimulan la secreción de ADH. El etanol y la fenitoína, en cambio la disminuyen.

La sed es un mecanismo primordial del organismo de defensa de la tonicidad de los líquidos corporales. Los osmorreceptores hipotalámicos, que regulan los centros de la sed, son estimulados por aumentos de la tonicidad e inhibidos por disminución de ésta. Se gatilla cuando la osmolaridad llega a 294mOsm/lt. Una disminución de la volemia y la angiotensina 2 estimulan el centro de la sed.

Los mecanismos de concentración y dilución urinaria facilitan la mantención de la osmolaridad ya que defectos de concentración urinaria pueden llevar a la hipernatremia (se acompaña de hipertonicidad corporal y deshidratación intracelular) y defectos de dilución, a la hipoosmolaridad.

16) Regulación de la volemia.

El riñón debe mantener la volemia relativamente constante a pesar de las variaciones en la ingesta de agua y Na+. El agua atraviesa libremente las membranas celulares, por lo que el volumen de cada compartimiento está determinado por el número total de osmoles de dicho compartimiento. En el espacio extracelular estos osmoles están representados por el Na+ y sus aniones acompañantes; es el contenido de NaCl el que básicamente regula la volemia. La volemia está involucrada con la cantidad total de Na+ (osmoles) y no la concentración. El mecanismo de regulación de la volemia involucra la participación de numerosos sistemas aferentes (sensores de la volemia) y eferentes (que modifican la excreción renal). El volumen extracelular o más bien el volumen plasmático efectivo es regulado por el balance entre la ingesta y excreción de Na+. Si un individuo ingiere 200mEq o 10gr de Na+ y excreta la misma cantidad, ésta en balance. Grandes cambios en la ingesta de Na+ llevan cambios relativamente pequeños de la volemia, porque pequeños cambios de volemia provocan grandes modificaciones en la excreción renal de Na+.

Mecanismos aferentes de control de la volemia. Es más bien el volumen plasmático él que es regulado. Normalmente cambios en el volumen extracelular están relacionados con cambios en el volumen plasmático.

• Receptores de baja presión: ubicados en las grandes venas y aurículas. Pequeños cambios en la presión o tensión venosa son detectados y se envían aferencias al hipotálamo.

• Receptores de alta presión: ubicados en el arco aórtico y seno carotídeo, estos receptores sensan el volumen plasmático, envían sus señales al SNC, donde alteran el tono simpático, lo que modifica la resistencia sistémica y renal.

• Atriopeptina: la distensión auricular provoca la liberación de esta hormona. Promueve la excreción renal de Na+.

• Barroreceptores yuxtaglomerulares: frente a una disminución de la volemia o frente a un aumento de la actividad simpática  adrenérgica, se libera renina, la que produce angiotensina 2. La angiotensina 2 provoca vasoconstricción renal, especialmente eferente, estimula la secreción de aldosterona, aumenta la reabsorción proximal de Na+ y estimula la secreción renal de prostaglandinas.

Mecanismos eferentes renales de control de la volemia.

• Actividad del sistema simpático: una disminución de la volemia estimula la actividad simpática y un aumento la disminuye. La estimulación promueve la retención de Na+. Produce una vasoconstricción renal, preferentemente eferente, por lo que la FPR cae más de lo que cae la VFG, aumentando la fracción de filtración. Esto causa una disminución de la presión hidráulica en los capilares peritubulares y aumenta la presión oncótica pericapilar; ambas favorecen la reabsorción proximal de Na+ y agua, ya que aumenta el paso de fluido desde el intersticio hacia el capilar. Además, el sistema simpático a través de un efecto  estimula la secreción de renina que lleva a síntesis de angiotensina 2 y aldosterona; ambas promueven la reabsorción de Na+. Estimula directamente la reabsorción proximal de Na+ (catecolaminas ).

• Sistema renina-angiotensina-aldosterona: una disminución de la volemia es detectado por el aparato yuxtaglomerular y esto estimula la secreción de renina. Actúa sobre el angiotensinógeno que se convierte en angiotensina 1 y luego es transformada en angiotensina 2. Es un potente vasoconstrictor, principalmente eferente, lo que aumenta la FF y aumenta la reabsorción proximal de Na+ y agua. Estimula directamente el contratransporte Na+/H+, aumentando la reabsorción de Na+. Estimula la secreción de aldosterona que aumenta la reabsorción de Na+ en el túbulo colector.

• Atriopeptina: hormona polipeptídica (28 a.a) que promueve la secreción de Na+. Es secretada cuando hay hipervolemia. Tiene un efecto vasodilatador sistémico, por lo que produce una caída de la PA y natriuresis (excreción de Na+). Aumenta la VFG por dilatación de AA. Disminuye la síntesis de renina y la reabsorción de Na+ en el túbulo colector medular. Aumenta el flujo medular lo que disminuye la reabsorción de NaCl.

• Prostaglandinas: las prostaglandinas y tromboxanos disminuyen reabsorción proximal, en el asa y el túbulo colector de NaCl.

17) Secreción y acciones renales de la ADH.

La ADH es una hormona secretada por la neurohipófisis cuando ciertos barorreceptores hipotalámicos son estimulados por el aumento de la osmolaridad plasmática. Si la osmolaridad es superior a 280mOsm/lt hay secreción, la cual aumenta hasta 292mOsm/lt donde alcanza su máxima secreción, aunque la osmolaridad puede seguir aumentando. La ADH es una hormona peptídica sintetizada en el núcleo supraóptico y paraventricular del hipotálamo, cuyas neuronas terminan en la neurohipófisis. La secreción de ADH es regulada por cambios de osmolaridad plasmática, pero tb. por cambios en el volumen plasmático efectivo. La principal acción de la ADH es inducir un aumento de la permeabilidad al agua del túbulo colector. La ADH se une a receptores ubicados en la mb. basolateral de las células colectoras, este complejo hormona-receptor activa la adenilciclasa, lo que resulta en generación de AMPc a partir de ATP. En las céls. del túbulo colector el AMPc activa a una fosfokinasa que en presencia de Ca2+ y ATP fosforila una proteína que aumenta la permeabilidad al agua de la mb. luminal. Esto se logra a través de una interacción de la proteína dos, fosforilada con microfilamentos y microtúbulos citoplasmáticos que contendrían canales de agua, estos microtúbulos serían insertados en la mb. luminal aumentando la permeabilidad al agua.

El efecto principal es la reducción del volumen de la orina; tb. eleva la PA al producir vasoconstricción arteriolar en hemorragias graves.

El dolor, el estrés, Ach y la nicotina, junto a la disminución de la concentración de agua en la sangre estimulan su secreción. El alcohol inhibe su secreción. La hiposecreción o receptores a ADH no funcionales causan diabetes insípida (diuresis, deshidratación, sed).

18) Secreción y acciones renales de la aldosterona.

La aldosterona es una hormona esteroidal (mineralocorticiodes) secretada por las céls. de la zona glomerulosa suprarrenal. Estimula la reabsorción de Na+ y la secreción de K+ y H+ a nivel del túbulo colector. La aldosterona entra a las céls. por difusión a través de la mb. basolateral y se une a receptores citoplasmáticos, donde forma un complejo activo esteroide-receptor que luego entra al núcleo celular induciendo la síntesis de proteínas específicas que median el efecto fisiológico de la hormona. La secreción de aldosterona es estimulada el alza de angiotensina 2, aumento en la concentración plasmática de K+ y la ACTH (hormona adrenocorticotropa) y es inhibida por la atriopeptina.

La aldosterona tiene varios efectos a nivel del túbulo colector, aumenta la permeabilidad al Na+ (promoviendo así su reabsorción), aumenta la permeabilidad luminal al K+, estimula la bomba Na+/K+/ATPasa (facilita el mvt de iones durante la reabsorción). El aumento de la reabsorción de Na+ estimula la secreción de K+ (céls. principales) y H+ (céls. intercaladas);(la secreción luminal de K+ es a través de una gradiente electroquímica dado por la alta permeabilidad a K+ y la entrada de Na+ a la cél. lo que crea un potencial luminal negativo de -40-50mV; y la secreción cortical de H+ es secundaria a la gradiente elctroquímica a nivel medular es activa hay una bomba H+/ATPasa en la mb. luminal). La aldosterona aumenta la actividad de la bomba Na+/K+/ATPasa y la permeabilidad al K+ lo que facilita su secreción. También activa directamente la H+/ATPasa aumentando la secreción de H+. La amilorida inhibe los canales de Na+.

19) Respuesta a la hipovolemia.

Frente a una restricción acuosa la orina puede alcanzar una osmolaridad máxima de 1200 mOsm/lt. Diariamente existe una pérdida obligada de 600 mOsm, el volumen mínimo de orina para excretar dichos solutos es de 0.5lt/día.

En hipovolemia aumenta la fracción de filtración (VFG/FPR) por aumento de la angiotensina 2 que provoca vasoconstricción de la AE lo que produce 2 efectos: disminuye la PHcapilar peritubular y aumenta la POcapilar p. Lo que induce una mayor reabsorción tubular. Además un déficit de agua provoca un aumento de la osmolaridad plasmática que es sensada por osmorreceptores hipotalámicos. Éstos estimulan la secreción de ADH, la cual aumenta la permeabilidad al agua en los túbulos distales y colectores. Una mayor reabsorción de agua implica un volumen urinario menor. Sólo se puede regular la excreción de agua a nivel renal (especialmente a nivel del colector (10%)) ya que la sudoración y las perdidas en el tracto digestivo y respiratorio son obligatorias. Puede también estimularse la sed para restituir el volumen fisiológico normal.

La hipovolemia estimula además al sistema simpático el cual favorece la reabsorción de agua y Na+.

La disminución de la ingesta de Na+ normalmente no lleva a una hipovolemia, porque el riñón es capaz de suprimir la excreción de Na+ por la orina. La hipovolemia puede se causada por pérdidas G-I, diarreas, pérdidas renales y pérdidas por piel y respiración. Frente a una pérdida extrarrenal de Na+, el riñón lo retiene y la concentración urinaria de Na+ es de < 10mEq/lt, la fracción excretada es menor al 1%. Las causas renales de pérdida de Na+ se acompañan de una fracción excretada de Na+ mayor al 1%. La insuficiencia renal crónica y, nefropatías intersticial impiden una buena reabsorción de Na+. La alteración del eje renina-angiotensina-aldosterona y los diuréticos interrumpen el transporte de Na+. Las furosamide inhiben la bomba Na+/K+/CL- del asa gruesa de Henle.

Una pérdida de un 10% del volumen plasmático (500ml), provoca una estimulación simpática que logra compensar el déficit. Una pérdida del 15% provocará aumento de tonicidad de los líquidos corporales, taquicardia y vasoconstricción periférica. Pérdidas mayores de 25% provocan shock. La hipovolemia se caracteriza por presiones venosas centrales bajas, alza del hematócrito y de la albúmuina. La VFG y la diuresis tienden a disminuir.

Para tratar una hipovolemia se administra NaCl con comidas. En caso de diarrea se administra Na+ asociado con glucosa para que sea absorbido en el intestino delgado.

20) Respuesta a sobrecarga acuosa.

Frente a una sobre carga acuosa, la orina se diluye al máximo excretando 10 a 20 lt de orina con una osmolaridad de alrededor de 50 mOsm/lt. La sobrecarga acuosa es infrecuente y se debe generalmente a exceso de aporte parenteral o retención renal de Na+. Produce hipertensión venosa y arterial, edema periférico, sobre carga ventricular izquierdo. Estimula la atriopeptina, la cual aumenta la VFG (vasodilata AA), disminuye la reabsorción de Na+ en el túbulo colector e inhibe la secreción de aldosterona. Todo esto implica una mayor excreción de Na+ que va acompañada de agua. La disminución de la osmolaridad plasmática inhibe la ADH.

21) Manejo extrarrenal del potasio.

El K+ (potasio) es el principal catión intracelular. En el organismo, el 98% es éste es intracelular y sólo 2% extracelular (70mEq). La cantidad de K+ que existe en un individuo es alrededor de 3500mEq. La bombas Na+/K+/ATPasa generan grandes gradientes de K+ entre el intra y extracelular. La concentración intracelular es de 100-120 mEq/lt y la concentración plasmática es alrededor de 4mEq/lt (finamente regulada, 3.7-4.7mEq/lt). La ingesta diaria de K+ es de 70-100mEq de modo que deben existir mecanismos regulatorios. El metabolismo del K+ esta regulado por:

• la distribución (interna) de K+ entre el intracelular y el extracelular. Es el manejo extrarrenal. Es la traslocación de K+.

• el balance externo, ingesta (dieta)=excreción (renal 90%, deposiciones 10%).El manejo de una sobre carga (agudo) de K+ es regulado, fundamentalmente, por los tejidos extrarrenales, el 80% de una sobrecarga de K+ es rápidamente trasladada hacia células no renales (músculo y céls. hepáticas). La respuesta renal es mucho más lenta, sólo el 50% de la sobrecarga de K+ será excretada en la orina durante las próximas 4 ó 6 horas. El manejo extrarrenal del K+ es modulado por insulina, catecolaminas, mineralocorticoides, estado ácido básico y osmolaridad extracelular. Ante una ingesta importante de K+ se estimulan estos mecanismos que regulan la entrada de K+ hacia el intracelular.

• Los factores:

Y por último, el contenido de K+ en la dieta influye en la eficacia para transportarlo a la célula. Una mayor ingesta de K+, aumenta la eficiencia de la traslocación.

22) Manejo renal del potasio.

El K+ es un catión pequeño, que no está unido a proteínas y que filtra libremente a nivel glomerular. A pesar que una pequeña parte del K+ se pierde por sudor y deposiciones, la orina es la mayor vía de eliminación del K+.

CF (carga filtrada)= [K+] p * VFG = 700mEq/día de K+. El 70-80% del K+ filtrado es reabsorbido en el túbulo proximal. El 20-25% se reabsorbe en el asa de Henle (transporte Na+/K+/Cl-). Por lo que normalmente, llega al túbulo colector, sólo el 5% del K+ filtrado (35mEq). Para estar en balance se debe excretar alrededor de 100mEq de K+ al día, entonces, se descubrió que existe secreción de K+ en el túbulo colector. En caso de una sobrecarga de K+, la carga filtrada permanece constante, pero la secreción tubular va aumentar (regulación del K). La secreción de K+ desde la célula hacia el lumen tubular es pasiva depende de la permeabilidad luminal al K+ y de la gradiente electroquímica a través de la mb. luminal. La excreción de K+ depende de la secreción por el túbulo colector (céls. principales). En casos de hipovolemia vamos a tener una reabsorción del K+. Los factores que regulan la excreción renal de K+ incluyen dieta, PH, flujo distal, Na+ distal y aldosterona.

• Aldosterona: aumenta la reabsorción de Na+ y la secreción de K+ en el túbulo colector. Los canales de Na+ de las células principales son estimulados por la aldosterona. El Na+ es reabsorbido creando un potencial negativo en el lumen y como el epitelio es impermeable (tight) crea un gradiente de -50mV. Lo que favorece la salida de cationes intracelulares como el K+ y la entrada de Cl- a la célula. La entrada de Na+ además depolariza la célula abriendo canales de K+ voltaje dependiente (aumenta la permeabilidad).

• Entrega distal de flujo y Na+: ambos aumentan la secreción de K+. El flujo rápido es necesario ya que sino se acumula K+ en la orina, lo que aumenta la concentración y se opone a la secreción. Un mayor flujo disminuye la concentración de K+ lo que favorece su secreción. La presencia de Na+ permite su reabsorción y lo que provoca un potencial luminal negativo que favorece la secreción de K+.

• ADH: estimula la secreción de K+ debido a que aumenta la permeabilidad luminal al K+.

• Catecolaminas: disminuyen la secreción de K+. Este efecto es mediado a través de receptores 1.

• la presencia de aniones no reabsorbibles como el gluconato y el bicarbonato crean un ambiente más negativo que favorece la secreción de K+.

• pH: la acidosis disminuye la secreción de K+ y la alcalosis aumenta la secreción de K+. En una acidosis, el contenido de K+ dentro de la célula va a ser menor (por la salida de K+) por lo que la secreción será menor.

23) Respuesta de K frente a diabetes mellitus desconpensada.

En la diabetes mellitus descompensada no hay la secreción pancreática de insulina. Los individuos tienen una alza en los niveles basales de K+ y una disminución de la tolerancia a sobrecargas de K+. La osmolaridad plasmática es alta debido a la acumulación de glucosa y cuerpos cetónicos, lo que produce una acidosis metabólica. La falta de insulina impide la utilización metabólica normal de la glucosa. En su lugar, se degradan algunas grasas, formando ac. acetoacético que es metabolizado por los tejidos para obtener energía. Si los niveles de ac. acetoacético son muy altos, esto provoca una acidosis metabólica en un intento de compensar esta acidosis, se excretan en la orina. Todos lo factores provocan una salida importante de K+ desde la célula hacia el extracelular. El alza de la kalemia produce un aumento de la secreción de la aldosterona, lo que provoca secreción renal de K+. Además el K+ sale al extracelular por el aumento de la osmolaridad.

24) Manejo de una sobrecarga ácida.

El mejor tratamiento para una acidosis es la corrección del cuadro que ha causado la alteración, sin embargo éste no es fácil de determinar como en ciertas anomalías pulmonares o insuficiencia renal. Para neutralizar el exceso de ácido pueden administrarse por vía oral grandes cantidades de bicarbonato sódico. Que es absorbido y pasa a la sangre aumentando la porción bicarbonato de su amortiguador y ayudado a restablecer el PH normal. El ácido es una molécula que dona protones.

El organismo debe mantener el PH a 7.4 y esto se logra mediante el control preciso de la concentración de H+, gracias a la eliminación de H+ por el riñón y a mecanismos de amortiguamiento ácido-base en la sangre, células y los pulmones.

Ante una sobrecarga ácida el organismo la maneja a través de los tampones (ácidos o bases débiles), del sistema respiratorio y del sistema renal.

El sistema respiratorio permite eliminar el CO2 producto del metabolismo de los lípidos y carbohidratos, sino se convertiría en ac. carbónico (ácidos volátiles 15000nmmol). Sin embargo al metabolizar ciertas proteínas que contienen lisina y arginina (a.a catiónicos) producen urea y HCl el cual no puede ser eliminado por la respiración. Los a.a azufrados (metionina y cisteína) producen urea y H2SO4. Son los ácidos fijos (70mEq/día), los cuales deben ser eliminados. Pero para poder excretarlo debe ser neutralizado.

Por lo que deben actuar otros sistemas. Son los sistemas tampones o buffers.

Hay tampones intracelulares como la hemoglobina, ciertas proteínas, el fosfato y el tejido óseo (el carbonato, CO3 representa un gran almacén de tampones, tapona 40% de una sobrecarga ácida).

Hay también tampones extracelulares como el sistema CO2/HCO3-. Tiene un PK de 6.1, pero es el principal tampón extracelular del organismo. Este sistema esta sometido a una doble regulación, el CO2 esta regulado por la ventilación pulmonar (es un sistema abierto, el ácido se descarga e los pulmones) y el HCO3- por la excreción renal. Para acelerar la conversión de CO2 en HCO3- existe una enzima que cataliza la reacción, la anhidrasa carbónica. Otro sistema es el HPO4 -2/H2PO4-, el 20% esta unido a proteínas. El PH esta determinado por el juego entre todos los tampones.

La regulación de la concentración de H+ depende del balance existente entre la entrada y la salida. Lo cual es difícil de ver ya que se produce taponamiento. El riñón es el responsable de mantener estable la concentración plasmática de HCO3-, para ello debe reabsorber HCO3- que filtra y generar los 70mEq que han sido consumidos para tamponar la producción diaria de ácido o la sobrecarga.

El riñón debe reabsorber el 100% de la carga filtrada de HCO3-, regenerar la cantidad gastada en tamponar ácidos y excretar los ácidos.

La regeneración de HCO3- ocurre a través de la acidificación de tampones urinarios, en la cual toma un rol clave, la secreción de H+. Se pierde H+ en la orina en forma de ácido para regenerar HCO3-.

Hay 2 sistemas tampones urinarios: sistema fosfato HPO4 -2/H2PO4- y el sistema amoniaco NH3/NH4+. Éstos son protonados y luego excretados.

El fosfato que filtra (80%) es casi totalmente reabsorbido en el túbulo proximal (PH 6.5). El PK es de 6.8 (50%ac.-50%bs.) pero su capacidad tamponante está limitada por la cantidad. En el túbulo colector el PH alcanza 4-4.5 donde predomina la forma ácida, H2PO4-. Ésta es el principal componente de la acidez titulable = [H2PO4-]o * V (cuántos nmoles de base hay que agregar a la orina para lleverla a 7.4). (10-30mEq/día de ácido excretado)

El sistema amoniaco tiene un PK de 9.2 y está dado por una producción de NH4+ (principalmente a nivel proximal). La entrada de glutamina (cotransporte con Na+ y difusión) produce glutamato y -cetoglutarato liberando 2 NH4+. Además el metabolismo de éstos productos produce 2 moléculas más de HCO3-. El NH3 intracelular que se forma pasa a NH4+ por la baja del PH luminal. Es intercambiado por Na+ y se secreta el NH4+ en el túbulo proximal. El 85% es reabsorbido en el asa de Henle sustituyendo al K+, en la bomba Na+/Cl-/NH4+. Se produce NH3 y se libera H+ (intracelular). El NH3 se acumula en el intersticio y difunde por difusión no iónica a través de las células intercaladas al lumen del colector. Las bombas de H+ lo van acidificar y luego es excretado (30-50mEq/día de ácido excretado).

Excreción neta de ácido = acidez titulable + excreción urinaria NH4+ - excreción urinaria HCO3- = 50-100mEq/día ( [ X ] o * flujo urinario)

Factores que regulan el manejo ácido base:

• PH: ! PH plasmático-- ! PH intracelular. Hay! actividad y transcripción del gen del intercambiador Na+/H+, lo que produce ! reabsorción HCO3- y secreción H+. Hay un ! transcripción de la glutaminasa lo que ! producción de NH4+ y ! regeneración HCO3-. Y tb. ! número y actividad de H+/ATPasa en el túbulo colector.

• Volemia: ! volemia--! actividad simpática -- ! flujo en la mácula densa. Provoca un ! de la secreción de renina -- ! producción de angiotensina 2. Esto estimula la Na+/H+ (! reabsorción HCO3-) y la secreción de aldosterona (! reabsorción Na+( principales), lumen (-), y favorece secreción de H+(intercaladas)). ! volemia: ! excreción neta de ácido y! reabsorción de HCO3-.

Una acidosis : (PH < 7.4) si HCO3- < 24mEq/lt (acidosis metabólica)

si PCO2 > 40mmHg (acidosis respiratoria)

Anión Gap : Na+ - (HCO3- + Cl-) = 8-16mEq/lt normalmente. Representa las cargas negativas que no se miden en el plasma (albúmina). Para distinguir las acidosis metabólicas.

Aumento del A.G en sólo 2 circunstancias:

25) Manejo renal del bicarbonato.

El HCO3- filtra libremente a nivel del glomérulo y se reabsorbe el 100% (4300mEq) en los túbulos renales.

-85-90% es reabsorbido en el túbulo proximal por contratransporte Na+/H+

-10% se reabsorbe en el asa de Henle

-5% se reabsorbe en el túbulo distal y colector (céls. intercaladas A o ) por la bomba H+/ATPasa

El transporte máximo en los túbulos renales ocurre a una concentración de HCO3- plasmática igual o mayor a 28 mEq/lt (normalmente es de 22-26 mEq/lt). Sin embargo, no hay Tmax absoluto para el HCO3- dado que la capacidad de reabsorción de HCO3- varía directamente con la reabsorción fraccional de Na+.

Factores que afectan la reabsorción de HCO3-:

• la cantidad filtrada: relación directa

• del PH: cuando el PH plasmático disminuye por debajo de 7.4 se activa la secreción de H+, la excreción de NH4- y la reabsorción de HCO3-.

Para ser reabsorbido, el HCO3- debe ser protonado, y gracias a la anhidrasa carbónica (en el ribete en cepillo, pero no hay en las céls intercaladas de túbulo colector), se transforma en CO2 y agua que luego difunden a la célula para reconvertirse en HCO3- y pasar a los capilares peritubulares (T.P: cotransporte 3HCO3-/1Na+, asa Henle: difunde, T.C: contratransporte HCO3-/Cl-)

26) Respuesta del riñón a la hiperventilación.

La hiperventilación produce una alcalosis respiratoria. Lo que significa que hay una disminución de la PCO2 y un PH aumentado. En etapa aguda ocurre una caída leve de HCO3-. Después de varios días la excreción neta de ácido aumenta a veces con bicarbonaturia.

27) Propiedades del tampón bicarbonato en el organismo.