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Fisiopatologia Renal Fundamentos 2a Medilibros.com

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  • Fisiopatologa RenalFundamentos2nd EditionEditorsHelmut G. Rennke M.D.Professor of Pathology

    Harvard Medical School andHarvard-MIT Division of Health Sciences and TechnologyDepartment of PathologyBrigham &Women's HospitalBoston, Massachusetts

    Bradley M. Denker M.D.Associate Professor of Medicine

    Harvard Medical SchoolRenal Division, Department of MedicineBrigham & Women's HospitalChief of NephrologyHarvard-Vanguard Medical AssociatesBoston, Massachusetts

    2008Lippincott Williams & WilkinsNA978-84-935583-9-0

    Avda. Prncipe de Asturias, 61, 8 1a08012 Barcelona (Espaa)Tel.: 93 344 47 18Fax: 93 344 47 16e-mail:[email protected]

    TraduccinArantxa Ortega de MuesDepartamento de FisiologaUniversidad de Alcal de Henares - MadridFabin OrtizHerbenerServicio de NefrologaFundaci Puigvert - Barcelona

    Coordinacin y revisin cientficaJordi Bover SanjunAdjunto Servicio de Nefrologa y Director de Ctedra de Investigacin enNefrologaUniversitat Autnoma de Barcelona

    El editor no es responsable de los errores u omisiones del texto ni de las consecuencias que se deriven de la aplicacin de lainformacin que contiene. Esta publicacin contiene informacin general relacionada con tratamientos e interacciones farmacolgicosque no debera utilizarse en pacientes individuales sin antes contar con el consejo de un profesional mdico. Se insta al lector aconsultar los prospectos informativos de los frmacos para obtener la informacin referente a las indicaciones, contraindicaciones,dosis, advertencias y precauciones que deben tenerse en cuenta.

    El editor ha hecho todo lo posible para confirmar y respetar la procedencia del material que se reproduce en este libro y su copyright.En caso de error u omisin, se enmendar en cuanto sea posible.

    Derecho a la propiedad intelectual (C. P. Art. 270)

    Se considera delito reproducir, plagiar, distribuir o comunicar pblicamente, en todo o en parte, con nimo de lucro y en perjuicio deterceros, una obra literaria, artstica o cientfica, o su transformacin, interpretacin o ejecucin artstica fijada en cualquier tipo desoporte o comunicada a travs de cualquier medio, sin la autorizacin de los titulares de los correspondientes derechos de propiedadintelectual o de sus cesionarios.

    Reservados todos los derechos.

    Copyright de la edicin en espaol

    2008 Wolters Kluwer Health Espaa, S.A., Lippincott Williams & Wilkins

    ISBN edicin espaola: 978-84-935583-9-0

    Edicin espaola de la obra original en lengua inglesa Renal pathophysiology: the Essentials, 2nd edition, de Helmut G. Rennke,Bradley M. Denker, publicada por Lippincott Williams & Wilkins.

    Copyright 2007 Lippincott Williams & Wilkins

    351 West Camden Street

    Baltimore, MD 21201

    530 Walnut Street

  • Philadelphia, PA 19106

    LWW.com

    ISBN edicin original: 978-0-7817-9626-2

    Composicin: Anglofort, S.A.

    Impresin: ???????

    Impreso en: ??????

    10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

    Dedication

    A nuestras familias, Vnia, Stephanie y Christianne Mary, Brendan, Jennifer y Mackenzie

    Prefacio

    En esta segunda edicin de FISIOPATOLOGA RENAL: FUNDAMENTOS, hemos mantenido los principios generales que nosguiaron en el diseo y la elaboracin de la primera edicin del libro. En estos ltimos diez aos hemos recibido muchos comentarios ysugerencias, no slo de nuestros estudiantes de medicina de segundo curso sino tambin de los miembros de los equipos mdicos, losresidentes y becarios, as como colegas. Estamos muy agradecidos de su colaboracin y de sus palabras de aliento. Comoconsecuencia de estas sugerencias hemos ampliado las secciones de aspectos moleculares de los mecanismos que ocasionandisfuncin renal y la expresin morfolgica de las enfermedades ms importantes que afectan el rin. Las ilustracionesesquemticas se presentan ahora en dos colores, y la bibliografa se ha actualizado. El ncleo y el objetivo principal del libropermanecen sin cambios: proporcionar al estudiante una comprensin slida de los mecanismos que producen disfuncin renal yenfermedad, as como servir como material y texto bsico de lectura para un curso de fisiopatologa.

    Helmut G. RennkeBradley M. Denker

    Agradecimientos

    Damos las gracias a Betty Sun y a Stacey Sebring, de Lippincot Williams & Wilkins, por su paciencia y apoyo.

  • 1 Revisin De La Fisiologa RenalNA

    OBJETIVOS

    Tras la lectura de este captulo, usted conocer cada uno de los siguientes temas:

    Los mecanismos generales por los que se produce la reabsorcin y la secrecin de solutos en los diferentes segmentos de lanefrona.

    Los factores que regulan la filtracin glomerular.

    Los mtodos por los que se calcula la filtracin glomerular en los pacientes.

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    Introduccin

    Aunque los lectores de este libro deberan haber completado un curso de fisiologa renal, para el entendimiento de los mecanismospor los que se produce la enfermedad es de gran ayuda un breve repaso de los principios bsicos implicados. Se revisan las funcionestubulares, con un mayor nfasis en la reabsorcin de sodio y de agua. Tambin se revisa la filtracin glomerular, incluyendo suregulacin, y cmo se estima dentro de un contexto clnico.

    El rin realiza dos funciones principales:

    Participa en el mantenimiento de un entorno extracelular relativamente constante, que es necesario para que las clulas (y elorganismo) realicen sus funciones normalmente. Esto se consigue mediante la excrecin de productos de desecho delmetabolismo (tales como la urea, la creatinina y el cido rico) y del agua y de los electrolitos que derivan principalmente de laingesta. El estado de equilibrio es un principio clave en el entendimiento de las funciones renales. El equilibrio se mantiene siel rango de excrecin es igual a la suma de la ingesta neta ms la produccin endgena:

    Excrecin = Ingesta + Produccin endgena

    Como se ver, el rin es capaz de regular individualmente la excrecin de agua y de solutos (tales como sodio, potasio ehidrgeno), en gran parte por cambios en la reabsorcin o en la secrecin tubular. Si, por ejemplo, la ingesta de sodio aumenta,el exceso de sodio puede excretarse sin que se requieran alteraciones en la excrecin de agua o de otros electrolitos.

    Secreta hormonas que participan en la regulacin de la hemodinmica sistmica y renal (renina, angiotensina II yprostaglandinas), en la produccin de glbulos rojos (eritropoyetina) y en el metabolismo mineral (calcitriol, el principalmetabolito activo de la vitamina D).

    El rin tambin realiza una gran diversidad de funciones, como el catabolismo de hormonas peptdicas y la sntesis de glucosa(gluconeognesis) en situaciones de ayuno prolongado.

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    Relacin entre filtracin y excrecin

    La filtracin glomerular (FG) normal promedio es de unos 130 a 145 l/da (90 a 100 ml/min) en mujeres y de 165 a 180 l/da (115 a125 ml/min) en hombres. Esto representa un volumen de ms de 10 veces el del lquido extracelular y aproximadamente 60 veces eldel plasma; como resultado de ello, sobrevivir requiere que virtualmente todos los solutos y el agua filtrados regresen a la circulacinsistmica mediante la reabsorcin tubular.

    Para el mantenimiento adecuado de los volmenes extracelular y plasmtico es esencial prevenir una prdida excesiva de sodio porla orina ( cap. 2 ). La figura 1-1 muestra la organizacin de la nefrona, y la tabla 1-1 enumera la contribucin relativa de los distintossegmentos de la nefrona a la reabsorcin del sodio filtrado y los factores neurohumorales implicados en la regulacin del transporteen cada lugar. La mayor parte del sodio filtrado se reabsorbe en el tbulo proximal y en el asa de Henle. Sin embargo, la regulacindiaria principalmente se produce en los tbulos colectores, donde se determina la composicin final de la orina.

  • FIGURA 1-1. Anatoma de la nefrona. El filtrado se genera en el glomrulo y pasa al tbulo proximal. Luego fluye por la ramadescendente del asa de Henle en la mdula, hace un giro en horquilla y asciende retrocediendo hacia la corteza. El segmentosiguiente es el tbulo contorneado distal, seguido del tbulo colector cortical y luego del tbulo colector medular externo e interno, yfinalmente penetra en la papila por el conducto papilar. Los lugares y los mecanismos de reabsorcin de sodio se muestran en la tabla1-1 .Herramientas de imgenes

    Este sistema regulador de la excrecin de solutos es muy eficaz. Por ejemplo, la carga de sodio filtrada en un paciente con una FGde 180 l/da y una concentracin de sodio en el lquido plasmtico de 140 mEq/l es de 25.200 mEq. La ingesta normal de sodio en ladieta es de 80 a 250 mEq/da. As, ms del 99 % del sodio filtrado debe ser reabsorbido para mantenerse en equilibrio. Adems, elincremento de la ingesta de sodio en 25 mEq/da requiere un ajuste en el rango de sodio reabsorbido de menos del 0,1 % (25 25.200= 0,1 %).

    La siguiente discusin se centra en los mecanismos por los que el sodio se reabsorbe en los diferentes segmentos de la nefrona. Laregulacin del agua, del hidrgeno, del potasio, del calcio y del manejo del fosfato en el rin se revisan en los siguientes captulos.

    Segmentotubular

    Porcentaje del filtrado deNa+ reabsorbido Mecanismos de entrada de Na

    +Principales factoresreguladores

  • Tbuloproximal 50-55%

    Intercambio Na+-H+; cotransporte con glucosa,aminocidos, fosfato y otros solutos orgnicos

    Angiotensina II; noradrenalina;filtracin glomerular

    Asa deHenle 35-40% Cotransporte Na

    +-K+-2Cl Dependiente del flujo

    Tbulodistal 5-8% Cotransporte Na

    +-Cl Dependiente del flujo

    Tbuloscolectores 2-3% Canales de Na

    + Aldosterona; pptidonatriurtico auricular

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    Mecanismo general de reabsorcin transtubular de sodio

    La reabsorcin del sodio filtrado desde la luz tubular al capilar peritubular se produce en dos pasos: el sodio debe desplazarse desdela luz tubular a la clula a travs de la membrana apical (o luminal); luego debe salir de la clula al intersticio y al capilar peritubular atravs de la membrana basolateral (o peritubular).

    Como con cualquier partcula cargada, el sodio es incapaz de difundir libremente a travs de la bicapa lipdica de las membranascelulares. As, los transportadores transmembrana o canales son necesarios para que se produzca la reabsorcin de sodio. Porejemplo, el transporte activo de sodio fuera de las clulas es mediado por la bomba Na+-K+-ATPasa en la membrana basolateral, quebombea tres iones de sodio fuera de la clula y dos iones de potasio hacia el interior de la clula.

    La figura 1-2 presenta un modelo general de transporte transcelular de sodio. El sodio penetra en la clula por medio de untransportador transmembrana (que puede transportar tambin otro soluto, como la glucosa) o por un canal selectivo de sodio. Laeliminacin de sodio de la clula mediante la bomba Na+-K+-ATPasa tiene dos importantes efectos adicionales. Primero, laconcentracin de sodio en la clula se mantiene entre 10 y 30 mEq/l, muy por debajo de los 140 mEq/l del lquido extracelular y laFG. Segundo, la eliminacin neta de cationes de la clula genera un potencial elctrico negativo en su interior. Este efecto estrelacionado con la estequiometra 3:2 de la bomba (con ms salida de sodio que entrada de potasio) y la difusin del potasio fuera delas clulas a travs de canales selectivos de potasio en la membrana basolateral.

  • FIGURA 1-2. Modelo general de reabsorcin transtubular de sodio y modelo esquemtico del transporte inico en el tbulo proximal.El sodio filtrado entra en la clula por la membrana apical por: a) un transportador transmembrana que puede tambin reabsorber(como el cotransportador sodio-glucosa o sodio-fosfato) o secretar (como el intercambio sodio-hidrgeno) otra sustancia, o b) uncanal selectivo de sodio. Este sodio es devuelto luego a la circulacin sistmica mediante la bomba Na+-K+-ATPasa en la membranabasolateral. Esta bomba tambin mantiene la concentracin de sodio celular en valores bajos y crea un potencial negativo en elinterior de la clula, lo que produce un gradiente electroqumico favorable que promueve la entrada pasiva de sodio al interior de laclula en todos los segmentos de la nefrona.Herramientas de imgenes

    La combinacin de la baja concentracin de sodio y el potencial negativo en el interior de la clula produce un gradienteelectroqumico favorable a la entrada de sodio en las clulas a travs de la membrana apical. Este gradiente es tan favorable que lareabsorcin activa o secrecin de otras sustancias (como la glucosa) se puede acoplar mediante la unin al sodio (en este caso porun cotransportador sodio-glucosa) ms que por un proceso independiente que requiera energa.

  • Uniones estancas (tight junctions) y polaridad de membrana

    El funcionamiento normal del sistema de transporte transepitelial requiere la localizacin apropiada de los transportadores en los dosdominios de la membrana (polaridad de membrana). Los mecanismos de entrada de sodio deben estar en la membrana apical,mientras que la bomba Na+-K+-ATPasa debe estar en la membrana basolateral. No se conoce con exactitud cmo se produce lalocalizacin correcta, pero la unin estanca (tight junction) entre las clulas desempea un importante papel en el mantenimiento dela polaridad de la membrana. La unin estanca acta como una puerta, previniendo el movimiento lateral de transportadores ocanales desde un dominio de membrana al otro. La unin estanca previene tambin el movimiento paracelular de solutos y de aguaa travs de las protenas de membrana integrales nicas (claudinas) en la unin estanca. Los epitelios varan significativamente en elmovimiento paracelular de agua y solutos (fugas), y estas diferencias dependen de claudinas nicas expresadas en una clulaepitelial particular. Por ejemplo, mutaciones en la paracelina-1, una claudina que nicamente se expresa en la rama ascendentegruesa, provocan la hipomagnesemia familiar y prdida urinaria de magnesio.

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    Reabsorcin segmentaria de sodio

    Los principales segmentos de la nefrona ( fig. 1-1 ) reabsorben sodio por un mecanismo similar al del modelo general de la figura 1-2. Sin embargo, el transportador en la membrana apical o el canal responsable de la entrada de sodio en las clulas son diferentes encada segmento ( figs. 1-2 a 1-5 ). Conocer estos diferentes mecanismos de entrada explica en parte alguna de las funcionesrealizadas por cada segmento. Tambin adquiere una relevancia clnica con el uso de diurticos, que inhiben la reabsorcin tubular desodio y disminuyen el volumen de lquido extracelular en estados edematosos o en la hipertensin ( cap. 4 ). Los factores fisiolgicosque regulan el transporte de sodio segmentario se enumeran en la tabla 1-1 . En el captulo 2 se explica cmo interactan paramantener el equilibrio de sodio.

    Tbulo proximal

    El tbulo proximal tiene dos funciones reabsortivas principales: reabsorbe del 50 al 55% del sodio y del agua filtrados, y reabsorbecasi toda la glucosa, el fosfato, los aminocidos y otros solutos orgnicos filtrados, enlazndolos con el transporte del sodio.

    El sodio filtrado entra en la clula tubular proximal por una serie de transportadores que tambin trasladan otros solutos. As, existencotransportadores especficos sodio-glucosa, sodio-fosfato, sodio-citrato, y varios cotransportadores sodio-aminocido. La unin delsoluto cotransportado parece provocar un cambio conformacional en la protena transportadora que provoca la apertura de unaentrada para el movimiento transmembrana del sodio.

    La reabsorcin por medio de estos transportadores representa una forma de transporte activo secundario. Aunque el proceso decotransporte en s mismo es pasivo, la energa es indirectamente proporcionada por la bomba Na+-K+-ATPasa, que, como ya se hadicho, crea un gradiente electroqumico favorable que permite que el sodio se difunda pasivamente al interior de la clula.

    Sin embargo, desde un punto de vista cuantitativo, el intercambio sodiohidrgeno es de la mayor importancia. Este transportadorcausa la reabsorcin de sodio y la secrecin de hidrgeno; la mayora del hidrgeno secretado se combina entonces con elbicarbonato filtrado, provocando la reabsorcin de aproximadamente el 90 % del bicarbonato filtrado (v. en el cap. 5 una explicacindetallada del papel del rin en la homeostasis del equilibrio cido-base).

    La eliminacin de solutos de la luz inicialmente disminuye la osmolalidad del lquido tubular, por lo que se crea un gradiente osmticoque promueve un grado equivalente de reabsorcin de agua. El transporte osmtico de agua puede deberse a la presencia de canalestransmembrana (acuaporinas), que aportan la permeabilidad a las membranas apical y basolateral. La reabsorcin del agua tambinpuede ocurrir entre las clulas a travs de fugas en la slo relativamente estanca unin del tbulo proximal.

    El efecto neto de este epitelio permeable es que los gradientes de concentracin u osmticos no pueden mantenerse en estesegmento. Como resultado de ello, la concentracin de sodio y la osmolalidad de los lquidos que abandonan el tbulo proximal soniguales a los del plasma. Esto es cierto para la concentracin de solutos cuya reabsorcin est pasivamente unida a la del sodio, comopor ejemplo la urea, el potasio y el calcio. La reabsorcin de agua inducida por el sodio aumenta la concentracin de estos solutos enel lquido tubular y, de esta forma, bajo un gradiente de concentracin favorable, se reabsorben pasivamente.

    En comparacin, las uniones estancas son relativamente impermeables en los segmentos ms distales. Por tanto, se pueden crear ymantener gradientes de concentracin y osmticos que pueden sobrepasar la relacin 50:1 para el sodio (concentracin de sodiourinario 3 mEq/l con deplecin de volumen) o casi los 1.000:1 para el hidrgeno (pH urinario < 5,0 con una carga cida).

    PREGUNTA 1

    Cuando los pacientes presentan una deplecin de volumen, como ocurre con el vmito o en la diarrea, el sistema renina-angiotensina

  • y el sistema nervioso simptico se activan ( cap. 2 ). La angiotensina II y la noradrenalina aumentan la reabsorcin proximal de sodio,incrementando la actividad del intercambiador Na+-H+. Esta respuesta es apropiada, ya que limita la prdida urinaria de sodio queexacerbara el dficit de volumen. Qu ocurre con la reabsorcin proximal de urea en este contexto?

    Ver respuesta

    Asa de Henle

    Entre el 35 y el 40 % del sodio y del cloruro filtrado se reabsorbe en la rama ascendente del asa de Henle. La reabsorcin de sodioen el asa se da en mayor proporcin que la de agua, ya que la membrana apical de la rama ascendente es impermeable al agua, porfalta de acuaporinas (canales de agua) presentes en el tbulo proximal. Esta independencia entre el movimiento de sodio y de aguaes una parte esencial del mecanismo contracorriente.

    El principal mecanismo de transporte activo de cloruro sdico en la rama ascendente gruesa se muestra en la figura 1-3 . El sodiofiltrado y el cloro entran en la clula a travs de un cotransportador electroneutro Na+-K+-2Cl en la membrana apical. La energapara el cotransporte Na+-K+-2Cl deriva de nuevo del gradiente favorable interno para el sodio. Sin embargo, la concentracin depotasio en la luz tubular y en el lquido extracelular es mucho menor que la del sodio y la del cloruro. As, la reabsorcin de clorurosdico continuada requiere que el potasio que entra en la clula sea reciclado y vuelva a la luz tubular mediante canales selectivos depotasio en la membrana apical. Este movimiento de potasio es electrognico y hace que el lumen sea electropositivo. El cloruro salede la clula por el canal selectivo basolateral. La afinidad del cotransportador Na+-K+-2Cl para el sodio y el potasio es muy alta,mientras que la presencia de cloro se considera limitante para la actividad transportadora. Los diurticos de asa (furosemida) inhibenla reabsorcin de cloruro sdico mediante la competicin con el lugar de unin del Cl en el transportador. La positividad del lumenes capaz de conducir la reabsorcin pasiva de cationes (sodio, potasio, magnesio) entre las clulas a travs de la unin estanca. Dehecho, la parte cortical de la rama ascendente gruesa es el lugar ms importante de la nefrona donde se reabsorbe el magnesio.

    PREGUNTA 2

    Los diurticos de asa inhiben la reabsorcin de cloruro sdico en la rama ascendente gruesa al competir por el lugar de unin delcloro en el cotransportador Na+-K+-2Cl. Qu efecto tiene esto en la reabsorcin de calcio en este segmento?

    Ver respuesta

    Hay que remarcar que el transporte en el asa es muy diferente del que ocurre en el tbulo proximal. La reabsorcin de sodio no estunida a solutos orgnicos, ya que casi toda la glucosa y los aminocidos filtrados se han reabsorbido. Adems, la reabsorcin de sodiosin agua reduce progresivamente la concentracin de sodio del lquido tubular a un mnimo de entre 50 y 75 mEq/l al final de la ramaascendente gruesa (frente a 140 mEq/l en el filtrado).

    Tbulo distal

    El tbulo distal normalmente reabsorbe entre el 5 y el 8% del cloruro sdico filtrado, y el cotransporte Na+-Cl es el principalmecanismo de entrada de sodio ( fig. 1-4 ). Esta reabsorcin de cloruro sdico se asocia a una reduccin en la concentracin decloruro sdico en el lquido tubular a aproximadamente 40 mEq/l ya que, como con la rama ascendente, el tbulo distal esrelativamente impermeable al agua.

  • FIGURA 1-3. Modelo esquemtico de transporte inico en la rama ascendente gruesa del asa de Henle. El potencial positivo de laluz generado por el reciclaje del potasio promueve la reabsorcin pasiva del sodio, del calcio y del magnesio entre las clulas a travsde la unin estanca.Herramientas de imgenes

    Este descenso en la concentracin de cloruro, ms que la presencia o ausencia de hormonas, es lo que limita la reabsorcin decloruro sdico en el asa de Henle y el tbulo distal. La cada en la concentracin luminal de cloro tiene dos efectos que limitan eltransporte continuado:

    La actividad de los cotransportadores Na+-K+-2Cl y Na+-Cl es principalmente determinada por la concentracin luminal decloro; as, una reduccin en la concentracin de cloro reducir el rango de entrada de cloruro sdico a la clula. Aunque es elgradiente interno del sodio el que parece proporcionar la energa para estos procesos de transporte, la unin del cloro luminalal transportador es de mxima importancia en la induccin del cambio conformacional del transportador que se requiere parael movimiento del soluto hacia el interior de la clula.

  • La concentracin de cloruro sdico en el intersticio peritubular es similar a la del plasma. As, la reduccin de concentracinen la luz crea un gradiente favorable de concentracin para el reflujo de sodio y cloro a la luz a travs de las uniones estancas.

    La reabsorcin cesa cuando la entrada del sodio en la clula iguala la tasa de reflujo.

    El efecto neto es que el transporte en el asa de Henle y en el tbulo distal es dependiente del flujo. Si, por ejemplo, se suministrams lquido al tbulo distal, debido a la administracin de un diurtico de asa, puede reabsorberse ms cloruro sdico sin alcanzar ellmite del gradiente de concentracin. Esta respuesta distal reduce el grado por el que un diurtico de asa puede incrementar laexcrecin de sodio.

    Transporte de calcio

    El tbulo distal y los segmentos adyacentes son los principales lugares en los que la excrecin urinaria de calcio se regulaactivamente bajo la influencia de la hormona paratiroidea y tal vez el calcitriol (1,25 dihidroxivitamina D, el metabolito ms activo dela vitamina D). En la figura 1-4 se presenta un modelo para la reabsorcin distal de calcio. El calcio es capaz de entrar en la clulabajo un gradiente electroqumico favorable a travs de los canales apicales de calcio y una protena fijadora de calcio dependiente dela vitamina D. La clula tiene una baja concentracin de calcio y el interior celular es electronegativo, por lo que proporciona ungradiente electroqumico favorable para la reabsorcin de calcio. Una vez en el interior de la clula, el calcio puede unirse a unaprotena fijadora de calcio dependiente de calcitriol. La extrusin de calcio a travs de la membrana basolateral se debepredominantemente a un intercambiador 3Na+-1Ca++ en el cual el gradiente interno para la entrada de sodio (tan favorable en lamembrana basolateral como en la luminal) se utiliza para dirigir la salida del calcio. El calcio puede tambin salir a travs de unaCa++-ATPasa basolateral.

    Tbulos colectores

    Los tbulos colectores presentan varios tipos celulares. Las clulas principales en el tbulo colector cortical y las clulas en el tbulocolector medular interno desempean un papel importante en la reabsorcin de sodio y de agua y la secrecin de potasio. Encomparacin, las clulas intercaladas en la corteza y en las clulas de la mdula externa estn principalmente implicadas en laregulacin del equilibrio cido-base ( cap. 5 ).

  • FIGURA 1-4. Representacin esquemtica de los mecanismos de transporte implicados en la reabsorcin de cloruro sdico y decalcio en el tbulo distal.Herramientas de imgenes

    La entrada de sodio en los tbulos colectores se produce por canales selectivos de sodio en la membrana apical ( fig. 1-5 ). Estemovimiento de sodio es electrognico y crea un gradiente negativo luminal que promueve la reabsorcin de cloro entre las clulas y lasecrecin de potasio a travs de canales selectivos de potasio.

    El nmero de canales abiertos de sodio se encuentra bajo control hormonal, y es afectado por la aldosterona y por el pptidonatriurtico auricular (PNA). La aldosterona aumenta la reabsorcin de sodio incrementando el nmero de canales de sodio abiertospor clula desde tan slo 100 a aproximadamente 3.000 con mxima estimulacin. El efecto neto es que, cuando la prdida devolumen activa al sistema renina-angiotensina-aldosterona, la concentracin urinaria de sodio se puede reducir a menos de 1 mEq/ldebido a la reabsorcin del tbulo colector.

    El PNA, por otra parte, acta principalmente en la mdula interna y reduce la reabsorcin de sodio mediante la disminucin del

  • nmero de canales abiertos de sodio. (La interaccin entre estas hormonas opuestas -aldosterona y PNA-en la regulacin delequilibrio de sodio se revisa en el cap. 2 .)

    La entrada de sodio en la clula inducida por aldosterona tambin promueve la secrecin de potasio desde la clula a la luz tubular.Dos factores contribuyen a esta respuesta: la electronegatividad creciente de la luz y el aumento del contenido de potasio en la clula,ya que la extrusin de sodio desde la clula a travs de la bomba Na+-K+-ATPasa incrementa la entrada de potasio en la clula atravs de la membrana basolateral (v. fig. 1-5 ).

    Transporte de agua

    En condiciones basales, los tbulos colectores son relativamente impermeables al agua, ya que hay pocas acuaporinas en lamembrana apical. Sin embargo, este proceso est bajo el control de la hormona antidiurtica (ADH). Cuando la liberacin de ADHse incrementa, se inicia una secuencia de acontecimientos que incluyen la unin al receptor V2 de la vasopresina en la membranabasolateral, la activacin de la adenilciclasa por protena G, Gs, y la insercin de vesculas citoslicas en la membrana apical quecontienen canales de agua (acuaporina 2) preformados. El agua entra a la circulacin a travs de canales de agua, acuaporinas 3 y 4,expresadas basolateralmente de manera constitutiva.

    Mecanismo contracorriente

    Aunque la FG tiene la misma osmolalidad que el plasma, la ingesta de agua es tan variable que no es deseable normalmente laexcrecin de una orina isosmtica. Por ejemplo, despus de una sobrecarga de agua, sta debe excretarse en mayor proporcin queel soluto, en una orina diluida, que es hipoosmtica respecto al plasma. Por otra parte, despus de un perodo de restriccin de agua,sta debe ser retenida y excretarse una orina hiperosmtica o concentrada.

    La excrecin de una orina diluida o concentrada es posible por medio del mecanismo contracorriente, que incluye al asa de Henle,los tbulos colectores corticales y medulares, as como la sangre que irriga estos segmentos. Aunque la discusin completa de esteproceso est fuera del propsito de este captulo, es til revisar brevemente los principales pasos implicados. El papel de la ADH enel mantenimiento del equilibrio del agua se expone en el captulo 2.

  • FIGURA 1-5. Modelo esquemtico de las vas de transporte y factores hormonales -aldosterona, pptido natriurtico auricular(PNA) y hormona antidiurtica (ADH)-implicados en el manejo del sodio, del potasio y del agua en los tbulos colectores (clulasprincipales). Unas clulas diferentes, como las clulas intercaladas en el tbulo colector cortical, estn implicadas en la regulacin delequilibrio cido-base ( cap. 5 ).Herramientas de imgenes

    La excrecin de una orina concentrada (osmolalidad relativa al plasma; puede aproximarse a 1.000-1.200 mOsm/kg en humanos)requiere el establecimiento y el mantenimiento de un intersticio medular hipertnico (hasta 1.200 mOsm/kg). La configuracin enhorquilla del asa de Henle y la microcirculacin nica de los vasa recta, que transcurre en paralelo al asa, son esenciales para esteproceso ( fig. 1-6 ). Los factores implicados en la multiplicacin contracorriente (contracorriente hace referencia a la direccinopuesta del flujo urinario en las ramas descendente y ascendente) son las diferentes permeabilidades al agua y las caractersticas deltransporte de soluto en las dos ramas.

    La rama descendente es permeable al agua pero no a los iones, mientras que la rama ascendente (tanto delgada como gruesa) es

  • permeable a los iones pero no al agua. El nico paso activo en la multiplicacin contracorriente es la reabsorcin en la ramaascendente gruesa a travs del cotransportador Na+-K+-2Cl. Por el contrario, en las ramas descendente y ascendente delgada slose produce el transporte pasivo de soluto. Por razones de simplificacin se asume que las ramas ascendentes delgada y gruesafuncionan de manera homognea. La eficacia del multiplicador contracorriente vara directamente con la longitud del asa de Henle,por lo que las nefronas con largas asas que descienden hacia el interior de la mdula interna son las ms eficaces a la hora degenerar un amplio gradiente osmolar.

    El proceso comienza con la eliminacin activa de NaCl de la orina hacia el intersticio. El gradiente de sodio que el cotransportadorNa+-K+-2Cl puede mantener es de alrededor de unos 200 mOsm/kg. Por tanto, el intersticio se hace hiperosmolar, lo que provoca ladifusin del agua fuera de la rama descendente. Este proceso concentra la orina en la rama descendente, y la consiguienteeliminacin de agua tiende a disminuir la osmolalidad del intersticio. Sin embargo, el transporte de sodio continuo en la ramaascendente reestablece el gradiente de 200 mOsm/kg, y cuando la orina discurre por la rama descendente se vuelve msconcentrada. Este proceso se resume en la figura 1-6 .

    La excrecin de una orina concentrada comienza con la generacin de un gradiente osmtico intersticial, como ya se ha descrito. Laconfiguracin del tbulo resulta en un tbulo colector que desciende hacia la mdula en paralelo con el asa de Henle ( fig. 1-6 ).Como resultado, el creciente gradiente osmolar a travs de la corteza y de la mdula generado por el mecanismo contracorriente enel asa de Henle est tambin en equilibrio con el tbulo colector. A diferencia de cualquier otro segmento de la nefrona, el tbulocolector responde espectacularmente a la ADH, lo que le permite ser muy permeable al agua en presencia de ADH peroimpermeable en ausencia de ADH. La activacin del receptor V2 por la ADH estimula a las Gs y a la adenilciclasa, provocando lainsercin de los canales de agua acuaporina 2 desde vesculas preformadas a la membrana apical ( fig. 1-5 ). En presencia de ADH,la concentracin urinaria en el tbulo colector puede alcanzar valores que se aproximan a las concentraciones intersticiales en lapapila (en la base del asa de Henle). El incremento en la osmolalidad urinaria vara con la concentracin circulante de ADH. El papeldel tbulo colector cortical es esencial para la produccin de una orina concentrada. Si los nicos procesos fueran la reabsorcin decloruro sdico sin agua en la rama ascendente medular y la reabsorcin de agua sin cloruro sdico en el tbulo colector medular, laorina excretada sera esencialmente isosmtica con respecto al plasma. Esto no ocurre, ya que la mayora del agua se elimina en lacorteza. Esta marcada reduccin en la llegada de agua al tbulo colector medular permite la reabsorcin osmtica de agua en lamdula sin una prdida sustancial del gradiente osmtico intersticial.

  • FIGURA 1-6. Relacin de los vasa recta con los segmentos tubulares y descripcin de los acontecimientos de la mdula renalimplicados en la excrecin de una orina concentrada. El transporte de cloruro sdico sin agua desde la rama ascendente del asa deHenle diluye el lquido tubular y concentra el intersticio medular y la rama descendente del asa de Henle. Los puntos clave son: a) larama descendente es absolutamente permeable al agua y de este modo es capaz de equilibrarse osmticamente con el intersticio, yb) el transporte activo de sodio en la rama ascendente mantiene un gradiente de aproximadamente 200 mOsm/kg en cada nivel.Cuando la orina fluye en la rama descendente, se concentra, y el intersticio mantiene este gradiente de 200 mOsm/kg. Obsrveseque la rama descendente del asa de Henle y el tbulo colector tienen idntica osmolalidad en cada intersticio medular, pero la ramaascendente se mantiene a menos de 200 mOsm/kg debido al transporte activo de sodio. El lquido que abandona la mdula en la ramaascendente tiene una osmolalidad de 200 mOsm/kg (menos que el plasma, debido al transporte activo de NaCl). En presencia dehormona antidiurtica (ADH), el agua se reabsorbe en el tbulo colector cortical para alcanzar el equilibrio osmtico con el intersticiocortical, que tiene una osmolalidad similar al plasma (285 mOsm/kg). Como resultado, el lquido que vuelve a la mdula en el tbulocolector cortical es isosmtico respecto al plasma. Sin embargo, la osmolalidad de la orina gradualmente aumenta en el tbulocolector (en presencia de ADH) a medida que el lquido tubular se equilibra con la creciente hiperosmolalidad del intersticio medular.Herramientas de imgenes

  • En ausencia de ADH, el tbulo colector no es permeable al agua y permite la excrecin de una orina diluida sin afectar a laosmolalidad medular. Despus de una sobrecarga mxima de agua, por ejemplo, la osmolalidad de la orina en sujetos normales sepuede reducir a tan slo 30-60 mOsm/kg (comparado con la osmolalidad del plasma de 280-290 mOsm/kg).

    Adems de estos pasos bsicos, la configuracin en horquilla (o asa) de los vasa recta contribuye de forma importante, ya queminimiza la eliminacin del exceso de soluto en el intersticio medular. Los vasa recta descendentes entran en la mdula en la unincorticomedular y descienden hasta el extremo de la papila; luego giran y la rama ascendente retorna a la corteza. Si los vasa rectacontinuaran rectos a travs de la mdula, el equilibrio osmtico con la mdula hiperosmtica -por el movimiento osmtico de aguafuera del capilar hacia en intersticio y por el movimiento de soluto intersticial hacia el capilar-disipara el gradiente contracorriente ydisminuira la capacidad de concentracin. Aunque esto ocurre en la rama descendente de los vasa recta, estos procesos serevierten cuando la direccin del flujo se invierte en la rama ascendente. El efecto neto es que el lquido que deja la mdula es sloligeramente hiperosmtico respecto al plasma y la tonicidad medular se mantiene.

    RESUMEN

    Aunque la exposicin precedente ha considerado cada segmento de la nefrona de forma separada, es importante apreciar que losdiferentes segmentos actan de manera orquestada para mantener el equilibrio hdrico y electroltico. Esto se puede ilustrar mediantedos ejemplos que se discutirn con ms detalle en el captulo 2. Primero, si el volumen extracelular se reduce debido a la prdida delquidos (como con la diarrea y los vmitos), el rin intenta compensar minimizando la excrecin de sodio para prevenir una mayorprdida de volumen. Se activan los mecanismos neurohumorales y hemodinmicos que pueden incrementar la reabsorcin de sodioen casi todos los segmentos: la angiotensina II y la noradrenalina actan en el tbulo proximal; una bajada en la presin sanguneainducida por una deplecin de volumen acta en el asa de Henle por medio del fenmeno de natriuresis por presin, y la aldosteronaacta en los tbulos colectores.

    Estos mecanismos de compensacin tambin participan si la prdida de lquido es por orina y se induce mediante la administracin deun diurtico de asa, que disminuye la reabsorcin de cloruro sdico en la rama ascendente gruesa del asa de Henle ( cap. 4 ). Estaprdida de lquido, de nuevo, activa el sistema renina-angiotensina-aldosterona y el sistema nervioso simptico. Como resultado, elincremento neto en la excrecin de sodio debido al descenso en la reabsorcin del asa primero se minimiza y a menudo es abolido poruna reabsorcin aumentada de sodio en el tbulo proximal y en los tbulos colectores.

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    Filtracin glomerular

    La estimacin de la FG es una parte esencial en la valoracin de pacientes con enfermedad renal. La FG total es la suma de losrangos de los filtrados individuales de todas las nefronas funcionantes, y hay aproximadamente 800.000 nefronas por rin. Comoresultado, la FG total es un ndice de la masa renal funcionante. As, la estimacin de la FG se puede utilizar para evaluar lagravedad y el curso de la enfermedad renal. Por ejemplo, una cada de la FG significa que la enfermedad est progresando, mientrasque un aumento de la FG es indicativo de, al menos, una recuperacin parcial.

    Determinantes de la filtracin glomerular

    Como ocurre con otros capilares, el movimiento de lquido a travs del glomrulo se rige por la ley de Starling, que se determina porla permeabilidad neta de la pared capilar glomerular y los gradientes de presin hidrosttica y onctica:

    FG = LpS ( presin hidrosttica presin onctica)

    = LpS [(Pcg Peb)] S [(IIp IIeb)]

    donde Lp es la unidad de permeabilidad (o porosidad) de la pared capilar, S es la superficie disponible para la filtracin, Pcg y Peb sonlas presiones hidrostticas en el capilar glomerular y en el espacio de Bowman, IIp y IIeb son las presiones oncticas en el plasmaque entra al glomrulo y el espacio de Bowman, y s representa el coeficiente de repulsin de protenas a travs de la pared capilar(con valores que van desde 0, si es completamente permeable, a 1, si es completamente impermeable). Ya que el filtrado estesencialmente libre de protenas, IIeb es 0 y s es 1. As:

    La reduccin de la FG en una enfermedad renal se debe, a menudo, a un descenso en la permeabilidad neta producida por unaprdida de superficie de filtracin inducida por algunas formas de dao glomerular. Sin embargo, en sujetos normales la FG estprincipalmente regulada por alteraciones de la Pcg que estn mediadas por cambios en la resistencia arteriolar glomerular. La Pcgtambin desempea un papel en la enfermedad renal. Por ejemplo, la cada inicial en la permeabilidad glomerular en una patologaglomerular no necesariamente reduce la FG. En este contexto, cambios en la resistencia arteriolar pueden incrementar la Pcg y as

  • incrementar el gradiente, favoreciendo la filtracin y, al menos en parte, superando el efecto del descenso de permeabilidad.

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    Resistencia arteriolar y filtracin glomerular

    Los capilares glomerulares se interponen entre dos arteriolas: la aferente, o arteriola precapilar, y la eferente, o arteriola poscapilar.Como resultado, la Pcg est regulada por la interaccin de tres factores: la presin artica que perfunde el rin, la resistenciaaferente, que determina el grado por el que la presin arterial renal se transmite al glomrulo, y la resistencia eferente ( fig. 1-7 ). Si,por ejemplo, la Pcg debiera aumentar para contrarrestar una reduccin en la permeabilidad del glomrulo, esto se puede obtenermediante la dilatacin aferente y/o constriccin eferente.

    FIGURA 1-7. Relacin entre la resistencia arteriolar glomerular, la filtracin glomerular (FG) y el flujo plasmtico renal (FPR). Laconstriccin de la arteriola aferente incrementa la resistencia vascular renal (reduciendo el FPR) y disminuye la presinintraglomerular y la FG, ya que se transmite una menor presin arterial al glomrulo (A). La constriccin de la arteriola eferentetambin desciende el FPR pero tiende a elevar le presin intraglomerular y la FG (B). La dilatacin arteriolar tiene efectos opuestos.Herramientas de imgenes

    La resistencia arteriolar est parcialmente bajo el control intrnseco miognico, pero tambin puede estar influido por otros factores,que incluyen la retroalimentacin glomerulotubular, la angiotensina II, la noradrenalina y otras hormonas ( cap. 2 ).

    Autorregulacin.

    En vista de la importancia de la Pcg, se podra asumir que pequeas variaciones en la presin arterial podran producir grandescambios en la FG. Sin embargo, la FG (y el flujo pasmtico) es casi constante sobre un relativamente amplio rango de presionesarteriales renales ( fig. 1-8 ). Este fenmeno, presente en otros capilares, se denomina autorregulacin.

    La autorregulacin en la mayora de los capilares est mediada por cambios en la resistencia precapilar. En el rin, por ejemplo, unincremento en el tono de la arteriola aferente, cuando aumenta la presin de perfusin, puede prevenir la elevacin en la presin quese transmite al glomrulo y un cambio significativo en la Pcg y la FG. Al contrario, la FG se puede preservar mediante la dilatacinaferente cuando la presin de perfusin renal desciende.

    Sin embargo, el mecanismo de autorregulacin de la FG es ms complejo. La angiotensina II realiza una importante contribucincuando cae la presin de perfusin renal, situacin en la que el sistema renina-angiotensina se activa. La angiotensina II aumentapreferentemente la resistencia en la arteriola eferente, previniendo as el descenso de la Pcg en presencia de hipotensin.

    La contribucin de la angiotensina II a la autorregulacin se muestra en la figura 1-8 . En animales normales, la FG comienza a caerslo cuando hay una acusada reduccin de la presin de perfusin renal. Esta limitacin presumiblemente se debe, en parte, a lamxima dilatacin de la arteriola aferente. En comparacin, la FG comienza a caer con una presin de perfusin renal mayor enanimales pretratados con un antagonista de la angiotensina II. Sin embargo, incluso en esta situacin, la capacidad de autorregulacin

  • se mantiene con una reduccin inicial en la presin de perfusin renal. Esta autorregulacin, con leves reducciones en la presin deperfusin, es mediada por la retroalimentacin glomerulotubular (v. prxima seccin) y los receptores de distensin.

    FIGURA 1-8. Autorregulacin de la filtracin glomerular (FG), expresada como un porcentaje sobre los valores control, cuando lapresin de la arteria renal se reduce desde un valor basal de 125 mmHg en perros. Los cuadrados representan los animales controlen los que la FG se mantuvo hasta que la presin de perfusin renal se redujo significativamente. Los crculos representan animalescon perfusin intrarrenal de un antagonista de la angiotensina. En este contexto, la FG no se mantiene tan correctamente. Aunque nose muestra, la autorregulacin tambin se aplica cuando la presin de la arteria renal est inicialmente aumentada.Herramientas de imgenes

    PREGUNTA 3

    El estrechamiento de las arterias renales (estenosis de la arteria renal) es una causa relativamente frecuente de hipertensin grave orefractaria y normalmente se debe a lesiones aterosclerticas en pacientes mayores. Qu ocurre con la FG en un rin estenticocuando la presin arterial se reduce con agentes antihipertensivos que actan de forma independiente a la angiotensina II? Serdiferente la respuesta si se administra un inhibidor de la enzima convertidora de angiotensina que reduce la formacin de angiotensinaII?

    Ver respuesta

    Retroalimentacin glomerulotubular.

    En parte, la FG se autorregula por la cantidad de lquido suministrado a las clulas especializadas en la mcula densa, que comienzaal final de la rama ascendente gruesa cortical del asa de Henle. Estas clulas perciben los cambios en la llegada y posteriorreabsorcin de cloro, proceso mediado por el cotransportador Na+-K+-2Cl en la membrana apical ( figs. 1-3 y 1-9 ). Por ejemplo, siuna reduccin en la presin de perfusin renal inicialmente reduce la FG, llegar menos cloro a la mcula densa; esto iniciar unarespuesta local (por un mecanismo que parece implicar a la adenosina y/o la produccin local de xido ntrico [NO]), que producesecuencialmente la dilatacin de la arteriola aferente y un aumento en la Pcg, con el retorno de la FG hacia valores normales. Estorestaura el flujo de la mcula densa (de ah el nombre de retroalimentacin glomerulotubular). Por el contrario, la arteriola aferente sevasoconstrie y la FG cae si se incrementa la perfusin renal que produce un aumento de la FG.

  • FIGURA 1-9. Aparato yuxtaglomerular y en la retroalimentacin glomerulotubular. El aparato yuxtaglomerular y las clulas de lamcula densa al principio del tbulo distal se encuentran muy prximas. La llegada de cloro es percibida por el cotransportador Na+-K+-2Cl en la rama ascendente gruesa y la retroalimentacin regula la filtracin glomerular. La liberacin de renina tambin seregula en este lugar ( cap. 2 ).Herramientas de imgenes

    Estas observaciones sugieren que una de las funciones principales de la autorregulacin es no slo el mantenimiento de la FG sinotambin el mantenimiento del flujo distal en un rango relativamente constante. Como ya se ha descrito, la mayor parte del volumenfiltrado se reabsorbe en el tbulo proximal y en el asa de Henle, mientras que los cambios cualitativos finales (reabsorcin de sodio yagua, secrecin de potasio) tienen lugar en los tbulos colectores. Sin embargo, los tbulos colectores tienen una capacidadreabsortiva total relativamente limitada. De este modo, la autorregulacin de la FG y del flujo distal previene que la capacidadreabsortiva distal se vea sobrepasada, un problema que podra conducir a prdidas de sodio y agua que supusieran una amenaza parala vida.

  • Es importante resaltar que las clulas de la mcula densa tienen, al menos, dos funciones diferentes: la mediacin de laretroalimentacin glomerulotubular y la regulacin de la liberacin de renina por las clulas yuxtaglomerulares en la arteriola aferente( cap. 2 ). Una cada en el aporte distal de cloro causar una dilatacin aferente por la retroalimentacin glomerulotubular yaumentar la secrecin de renina, provocando la constriccin eferente. Estos cambios tendern a incrementar la FG, aumentando elflujo en la mcula densa hacia la normalidad.

    Los efectos intrarrenales de la autorregulacin y la retroalimentacin glomerulotubular son importantes en la regulacin diaria de lahemodinmica renal en sujetos normales. Estos procesos tambin ayudan a prevenir un incremento en la FG con hipertensinsistmica o una reduccin en la FG con una isquemia selectiva renal debido a la estenosis de la arteria renal.

    PREGUNTA 4

    Una enfermedad glomerular primaria tiende a disminuir la FG por la reduccin del rea de superficie disponible para la filtracin.Cul es la respuesta autorreguladora para este cambio?

    Ver respuesta

    Influencias neurohumorales.

    Una reduccin de la presin de perfusin renal en el paciente se debe, en la mayora de los casos, a la deplecin de volumencirculante efectivo (como ocurre con las prdidas de lquido gastrointestinales o la insuficiencia cardaca congestiva; cap. 2 ), msque a una isquemia selectiva renal. En estas alteraciones, la hipoperfusin sistmica conduce a un aumento de la liberacin de losvasoconstrictores angiotensina II y noradrenalina. La angiotensina II incrementa la resistencia en la arteriola eferente ms que en laarteriola aferente, mientras que la noradrenalina afecta de forma similar a ambas arteriolas. El efecto neto es la vasoconstriccinrenal (no la vasodilatacin, como con la autorregulacin pura), una marcada reduccin en el flujo plasmtico renal y una ligera cadao incluso ausencia de cambios en la FG debido al efecto de la constriccin eferente. Esto es una adaptacin fisiolgica apropiada, yaque preferencialmente desva la sangre a la circulacin cerebral y coronaria mientras que se mantiene la FG y, por lo tanto, lacapacidad excretora.

    Estos efectos vasoconstrictores son contrarrestados por las prostaglandinas vasodilatadores renales. La angiotensina II y lanoradrenalina estimulan la produccin glomerular de prostaglandinas. El descenso resultante del tono arteriolar por lasprostaglandinas previene la excesiva isquemia renal. Esta adaptacin es importante clnicamente, ya que es muy extendido el uso deantiinflamatorios no esteroideos para tratar la artritis y otras enfermedades. Estos frmacos inhiben la produccin de prostaglandinasy pueden provocar un descenso agudo de la FG (filtracin glomerular) en sujetos susceptibles con deplecin de volumen y que, por lotanto, tienen altos valores de angiotensina II y noradrenalina. Por otra parte, los sujetos normales tienen un pequeo riesgo, ya que enausencia de concentraciones altas de vasoconstrictores, la tasa de produccin de prostaglandinas renales es relativamente baja.

    Estimacin clnica de la filtracin glomerular

    Como se ha descrito antes, la estimacin de la FG se utiliza clnicamente para valorar la gravedad y el curso de la lesin renal. Lacuantificacin de la FG se basa en el concepto de aclaramiento. Consideremos un compuesto como el polisacrido inulina (noinsulina) o un istopo radiactivo, como el iotalamato, con las siguientes propiedades:

    1 Ser capaz de alcanzar una concentracin estable en plasma.

    2 Ser filtrado libremente por el glomrulo.

    3 No reabsorberse, secretarse, sintetizarse o metabolizarse en el rin.

    Con estas caractersticas, un compuesto como la inulina tendr la siguiente relacin:

    Inulina filtrada = Inulina excretada

    La inulina filtrada es igual a la FG multiplicado por la concentracin de inulina en plasma (Pin), y la inulina excretada es igual alproducto de la concentracin de inulina en orina y el flujo urinario (V, en mililitros por minuto o litros por da). As:

    El trmino (Uin V) / Pin se denomina aclaramiento de inulina y es una medida precisa de la FG. El aclaramiento de inulina, enml/min, se refiere al volumen de plasma aclarado de inulina mediante la excrecin renal. Si, por ejemplo, se excretan 1,2 mg deinulina por minuto (Uin V) y el Pin es 1,0 mg/dl (o, para mantener las unidades correspondientes, 0,01 mg/ml), el aclaramiento deinulina es de 120 ml/min (1,2/0,01); es decir, 120 ml de plasma han sido aclarados mediante la excrecin urinaria de los 1,2 mg deinulina.

  • Aclaramiento de creatinina

    A pesar de su precisin, el aclaramiento de inulina o de istopos radiactivos es demasiado complicado y caro para su uso clnicohabitual. El mtodo ms comn utilizado para estimar la FG es el aclaramiento de creatinina:

    La creatinina deriva del metabolismo de la creatina en el msculo esqueltico. Como una perfusin de inulina, su concentracin enplasma es relativamente estable, se filtra libremente en el glomrulo y no se reabsorbe, sintetiza o metaboliza en el rin. Sinembargo, una cantidad variable de creatinina se secreta en la orina en el tbulo proximal. Como resultado, la excrecin de creatininaes mayor que la creatinina filtrada en un 10-20 % en sujetos normales; as, el aclaramiento de creatinina tender a sobreestimar laFG en ese mismo 10-20 %. Afortunadamente, esto se contrarresta por una sobreestimacin de casi la misma magnitud en lacuantificacin de la concentracin de creatinina plasmtica. El plasma -pero no la orina-contiene cromgenos que no son creatinina(como la acetona y el cido ascrbico) que se cuantifican como creatinina debido al uso comn del ensayo colorimtrico de picratoalcalino. Por lo tanto, la sobreestimacin de creatinina en orina y en plasma tienden a anularse una a otra, de lo que resulta unadeterminacin relativamente exacta de la FG.

    El aclaramiento de creatinina se determina normalmente mediante el uso de sangre venosa para calcular la concentracin plasmticade creatinina y una muestra de orina de 24 h para calcular el volumen urinario y la concentracin de creatinina urinaria. Los valoresnormales en adultos para el aclaramiento de creatinina son 95 20 ml/min en mujeres y 120 25 ml/min en hombres.

    Limitaciones.

    Con el aclaramiento de creatinina pueden darse dos errores. El primero es una infraestimacin de la verdadera FG debido a unarecogida de orina incompleta por el paciente. La relativa constancia en la produccin de creatinina -y por lo tanto en la excrecin decreatinina en estado de equilibrio-se puede utilizar para valorar la correcta recogida por parte del paciente. La produccin decreatinina vara directamente con la masa muscular (que disminuye con la edad) y, en menor medida, con la ingesta de carne (que esfuente de creatinina). En adultos menores de 50 aos, la excrecin de creatinina diaria debera ser de 20 a 25 mg/kg (177 a 221mol/kg) de peso corporal magro en hombres y 15 a 20 mg/kg (133 a 177 mol/kg) de peso corporal magro en las mujeres. A partirde los 50 a 90 aos hay una disminucin progresiva del 50% en la excrecin de creatinina (hasta unos 10 mg/kg en hombres), debidoprincipalmente a la cada en la masa muscular. Valores muy por debajo de los esperados sugieren una recogida incompleta o unamalnutricin grave que conduce a una prdida de masa muscular.

    PREGUNTA 5

    Una mujer de 43 aos de edad y 65 kg de peso es evaluada por una posible enfermedad renal. La concentracin de creatininaplasmtica es de 1,2 mg/dl, el volumen de la muestra urinaria de 24 h es de 1.080 ml, y la concentracin de la creatinina en orina esde 72 mg/dl. Calcular el aclaramiento de creatinina en ml/min. El rango de excrecin de creatinina, sugiere que la muestra de orinaest completa?

    Ver respuesta

    Como se ha mencionado, un segundo error frecuente es la sobreestimacin de la FG debido a la secrecin de creatinina. Aunque lasecrecin de creatinina slo supone el 15 % de la creatinina urinaria cuando la FG es normal, la bomba secretora no est ansaturada. Como resultado, el aumento en la concentracin de creatinina plasmtica que acompaa una cada en la FG conlleva unamayor secrecin de creatinina, que puede explicar hasta el 35 % de la creatinina urinaria en la enfermedad avanzada. En estasituacin, el aclaramiento de creatinina puede sobreestimar significativamente la FG verdadera, enmascarando la gravedad de undescenso en la funcin renal. Por ejemplo, en un estudio el aclaramiento de creatinina era normal (> 90 ml/min) en la mitad de lospacientes con una FG verdadera de 61 a 70 ml/min y en un cuarto de los pacientes con una FG verdadera de slo 51 a 60 ml/min.

    Se ha sugerido que en pacientes con enfermedad moderada o avanzada se puede obtener una estimacin de la FG ms exactapromediando los aclaramientos de creatinina y urea. La urea, un producto final del metabolismo proteico, se filtra, y luego alrededordel 50 % se reabsorbe. As, el aclaramiento de urea infraestimar la FG, un cambio que contrarrestar la sobreestimacin por elaclaramiento de creatinina cuando estos dos valores sean promediados.

    Concentracin de creatinina plasmtica y filtracin glomerular

    El conocimiento exacto de la FG no es necesario en la mayora de situaciones clnicas. Los valores en plasma de algunos frmacosnormalmente excretados por los riones se pueden controlar por los efectos potencialmente txicos (como la digoxina o un antibiticoaminoglucsido). En pacientes con enfermedad renal, por otra parte, es importante saber aproximadamente cunta funcin se haperdido y si la FG est cambiando. Esto con frecuencia se puede determinar cuantificando solamente la concentracin de creatininaen plasma, una prueba mucho ms simple que el aclaramiento de creatinina.

    En un sujeto en estado de equilibrio en el cual la concentracin de creatinina plasmtica es estable:

  • Excrecin de creatinina = Produccin de creatinina

    la excrecin de creatinina es aproximadamente igual a la cantidad de creatinina filtrada (FG concentracin de creatininaplasmtica), mientras que la tasa de produccin de creatinina es relativamente constante. Si en la ecuacin se efectan estassustituciones, entonces:

    FG Pcr = Constante

    Pcr = Constante/FG

    As, la concentracin de creatinina plasmtica vara inversamente con la FG. Por ejemplo, si la FG cae en un 50%, la filtracinde creatinina y la posterior excrecin tambin disminuirn. Como resultado, la creatinina nuevamente producida se acumular en elplasma hasta que la carga filtrada otra vez iguale al rango de produccin. Esto ocurrir cuando la concentracin de creatinina enplasma se haya incrementado dos veces, excluyendo la contribucin de la secrecin de creatinina:

    FG/2 2Pcr = FG Pcr = Constante

    En adultos, el rango de concentracin de creatinina en plasma es de 0,8 a 1,3 mg/dl en hombres y 0,6 a 1,0 mg/dl en mujeres (lasmujeres tienen una menor masa muscular y, por tanto, una menor produccin de creatinina). La produccin de creatinina puedetambin verse influida por la ingesta de carne, que contiene creatina, el precursor de la creatinina. Por ejemplo, la concentracin decreatinina en plasma puede descender un 15 % con la instauracin de una dieta sin carne, sin cambios en la FG.

    La relacin recproca ideal entre la FG y la concentracin de creatinina en plasma se muestra en la curva de la figura 1-10 . En estarelacin cabe hacer hincapi en tres puntos:

    La relacin es vlida slo en estado de equilibrio cuando la concentracin de creatinina plasmtica es estable. Si, por ejemplo,la FG de repente cesa, la concentracin de creatinina en plasma ser an normal durante las primeras pocas horas, ya que noha habido tiempo para que la creatinina no excretada se acumule.

    La forma de la curva es importante, ya que hay una relacin variable entre un cambio en la concentracin de creatinina enplasma y el grado de cambio del FG. Una aparentemente pequea elevacin en la concentracin de creatinina plasmticadesde 1,0 a 1,5 mg/dl refleja una gran cada en la FG de 120 a 80 ml/min. En comparacin, un incremento importante en laconcentracin de creatinina plasmtica de 5 a 10 mg/dl, en un paciente con insuficiencia renal avanzada, representa undescenso relativamente pequeo en la FG: de 24 baja a 12 ml/min.

    La forma de la curva tambin depende de la tasa de produccin de creatinina, que es principalmente determinada por la masamuscular. La lnea horizontal continua en la figura 1-10 muestra que una concentracin de creatinina en plasma de 1,4 mg/dlrepresenta un rango de aclaramiento de 30 a 100 ml/min. Este amplio rango revela la necesidad de interpretacin de lacreatinina plasmtica en funcin de la edad y el peso del paciente. Una creatinina srica de 1,4 mg/dl puede reflejar una FG de120 ml/min en un hombre joven musculoso, mientras que una mujer mayor frgil, que tiene mucho menos msculo, puede teneruna FG mucho menor con la misma concentracin de creatinina en plasma. La siguiente frmula se ha utilizado para valorarlos efectos del peso corporal y de la edad en la masa muscular y, por lo tanto, en la relacin entre la concentracin decreatinina plasmtica y la FG:

  • FIGURA 1-10. Relacin entre la filtracin glomerular verdadera (FG medida por el aclaramiento de inulina) y la concentracin decreatinina en plasma en 171 pacientes con enfermedad glomerular. Los crculos rojos unidos por la lnea continua representan larelacin que existira si la creatinina fuera excretada solamente por filtracin glomerular; la lnea punteada representa el lmitesuperior de la concentracin de creatinina en plasma normal de 1,4 mg/dl. Sin embargo, en los pacientes (crculos oscuros), lasvariaciones en la FG de entre 120 y 60 ml/min se asocian a menudo con una concentracin de creatinina en plasma que permaneceen el intervalo normal debido a la secrecin de creatinina aumentada. Esta ltima se llega a saturar a una concentracin de creatininaplasmtica por encima de 1,5 a 2 mg/dl; por tanto, la concentracin de creatinina plasmtica aumenta, como es de esperar, con msreducciones de la FG.Herramientas de imgenes

    Este valor debera multiplicarse por 0,85 en mujeres, pues en ellas el msculo supone una menor fraccin del peso corporal.

    Usando esta frmula, que se correlaciona bastante con una medida simultnea del aclaramiento de creatinina, puede observarse queuna concentracin de creatinina en plasma de 1,0 mg/dl, aparentemente normal, representa un aclaramiento de creatinina de slo 36ml/min en una mujer de 50 kg y 80 aos de edad. Se observan resultados similares en pacientes desnutridos, as como en pacientescon cirrosis heptica avanzada.

    En resumen, la concentracin de creatinina plasmtica en estado de equilibrio vara inversamente con la FG. Como resultado, lasmedidas seriadas de la concentracin de creatinina en plasma se utilizan en la clnica para controlar a los pacientes con enfermedadrenal. Un aumento en la concentracin de creatinina en plasma indica la progresin de la enfermedad, mientras que una cada sugierela recuperacin de la funcin renal (asumiendo que la masa muscular no ha descendido). Es tambin presumible que un valor establerefleje una enfermedad estable, aunque esto pudiera no ser una asuncin precisa.

  • PREGUNTA 6

    Un hombre de 76 aos de edad y 70 kg de peso ha sido incapaz de orinar durante varios das debido a la obstruccin de la uretra porun aumento de tamao de la prstata. La presin en la nefrona aumentar la presin intratubular y har que la FG descienda hastavalores muy bajos. Se coloc un catter en la vejiga urinaria para liberar la obstruccin. En las siguientes 24 h, la concentracin decreatinina en plasma desciende desde 6 mg/dl al valor previo basal de 1,3 mg/dl. Qu explica esta reduccin en la concentracin decreatinina plasmtica?

    Ver respuesta

    Limitaciones.

    Puede darse una significativa progresin de la lesin con poca o ninguna elevacin en la concentracin de creatinina plasmtica,particularmente en pacientes con una FG por encima de 60 ml/min. Tres factores pueden contribuir a este problema; dos de ellosprevienen o minimizan cualquier reduccin en la FG, y el otro minimiza el aumento en la concentracin de creatinina plasmticacuando la FG cae:

    Como se expone en la pregunta 4, las enfermedades glomerulares pueden causar un sustancial descenso en la permeabilidadglomerular por la disminucin de la superficie disponible para la filtracin. No obstante, la FG se mantiene inicialmente envalores normales o casi normales mediante una elevacin compensadora en la presin intraglomerular que puede ser mediadapor la retroalimentacin glomerulotubular.

    La prdida de nefronas por cualquier causa provoca una elevacin compensadora en la FG por encima de lo normal en lasnefronas restantes con funcin normal. Entre el 25 y el 30 % de las nefronas se pueden perder con una pequea reduccin osin reduccin alguna en la FG debido a esta adaptacin. Incluso la prdida de un rin, como en una donacin de rin paratrasplante renal, provoca un descenso del total de la FG de slo el 20-25 %. Esto significa que la tasa de filtracin en cadaglomrulo en el rin que permanece podra incrementarse un 50% de media.

    Una vez que la FG cae, el aumento en plasma de la concentracin de creatinina, como ya se ha descrito, se minimizarmediante el incremento de la secrecin de creatinina. El efecto potencial de la secrecin aumentada de creatinina se ilustra enla figura 1-8 . Aunque la disminucin de la FG de 120 a 60 ml/min debera idealmente inducir un aumento al doble de laconcentracin de creatinina plasmtica, muchos pacientes presentan slo un pequeo incremento (tan pequeo como de 0,1 a0,2 mg/dl) en la concentracin de creatinina plasmtica, que a menudo permanece en el rango normal. De este modo, un valorestable en el rango normal o alto-normal no necesariamente refleja una enfermedad estable. Sin embargo, la concentracin decreatinina plasmtica aumenta como es de esperar con reducciones de la FG en enfermedades ms avanzadas (concentracinde creatinina plasmtica mayor de 1,5 a 2 mg/dl), presumiblemente debido a la saturacin del mecanismo secretor.

    Nitrgeno ureico en sangre y filtracin glomerular

    Los cambios en la FG tambin pueden detectarse por alteraciones en la concentracin de urea en la sangre, medida como nitrgenoureico en sangre (BUN). Como la concentracin de creatinina en plasma, el BUN se excreta por filtracin glomerular y tiende avariar inversamente con la FG.

    Sin embargo, esta relacin es menos predecible, pues hay dos factores que pueden afectar al BUN sin cambios en la FG (oconcentracin de creatinina plasmtica). Primero, la produccin de urea no es constante. La urea se forma del metabolismo hepticode los aminocidos que no son utilizados para la sntesis proteica. La desaminacin del cido amino provoca la generacin de amonio(NH3), que entonces es convertido en urea en una reaccin que se puede resumir as:

    2NH3 + CO2 H2O + H2N CO NH2 (urea)

    De este modo, la produccin de urea y BUN se incrementa con una dieta rica en protenas o con una rotura tisular aumentada;contrariamente, una dieta baja en protenas o una enfermedad heptica reducir la produccin de urea y el BUN.

    Segundo, aproximadamente el 50% de la urea filtrada se reabsorbe, la mayor parte en el tbulo proximal, cuando la urea se muevepasivamente siguiendo la reabsorcin de sodio y agua. As, la reabsorcin proximal incrementada, cuando ocurre de forma apropiadaen estados de hipovolemia, aumenta el BUN en desproporcin a cualquier cambio en la FG o en la concentracin de creatinina enplasma (v. en el cap. 11 cmo esta relacin puede ser til en el diagnstico diferencial de la insuficiencia renal aguda).

    RESPUESTAS

    1 La reabsorcin incrementada de sodio y agua aumentar la concentracin de urea en el lquido tubular, causando un aumento en lareabsorcin pasiva de la urea. Esto reducir la excrecin de urea y, por tanto, incrementar la concentracin de BUN. Estaelevacin selectiva en el BUN es, en el apropiado contexto clnico, sugestiva de prdida de volumen y de descenso de perfusin renalcomo causa de la disfuncin renal, ms que un dao renal intrnseco ( cap. 11 ).

  • 2 La reabsorcin de calcio caer, ya que el descenso en el cotransportador Na+-K+-2Cl resultar en un menor reciclaje de potasioy, por tanto, en una disminucin en el gradiente elctrico positivo luminal, que conduce al transporte pasivo de calcio en estesegmento. Esta capacidad para incrementar la excrecin de calcio convierte al diurtico de asa en una de las principales indicacionesen la terapia de la hipercalcemia.

    3 La presin intrarrenal distal a la estenosis debera ser menor que la presin arterial. Por tanto, si se corrige la hipertensinsistmica, la presin renal distal se reducir por debajo de lo normal. No obstante, la autorregulacin mantendr la FG a menos que laestenosis sea tan grave o que la presin sistmica sea tan baja que la presin intraglomerular caiga por debajo del rango de laautorregulacin. La administracin de un inhibidor de la enzima convertidora de la angiotensina tender a reducir la FG por suinterferencia con la regulacin mediada por angiotensina II en la arteriola eferente. As, la combinacin de una reduccin del flujoaferente distal de la estenosis y la inhibicin de los mecanismos normales reguladores eferentes por el inhibidor de la enzimaconvertidora de angiotensina pueden ocasionar una insuficiencia renal aguda (si existe estenosis bilateral o estenosis unilateral en unrin nico).

    4 La cada en la FG conllevar un descenso de la llegada de lquido a la mcula densa, a la activacin de la retroalimentacinglomerulotubular, a la dilatacin de la arteriola aferente y al incremento en la presin intraglomerular que restablecer la FG y el flujode la mcula densa a valores normales. As, la FG infraestimar la gravedad del dao glomerular, ya que el dao sustancial puedeocurrir sin cada significativa de la FG. Adems, la elevacin compensadora en la presin intraglomerular podra ser una malaadaptacin a largo plazo, ya que la hipertensin intraglomerular puede producir lesin glomerular progresiva, independiente de laactividad de la enfermedad subyacente ( cap. 10 ).

    5 El aclaramiento de creatinina es de 45 ml/min. La creatinina total en orina es 1.080 ml/24 h 72 mg/dl = 777 mg/24 h:

    que es la mitad del valor esperado. La excrecin total de creatinina de 777 mg est muy por debajo de lo esperado de 15 a 20 mg/kg(975 a 1.000 mg), lo que sugiere una recogida incompleta.

    6 La FG muy bajo durante el perodo de la casi completa obstruccin del tracto urinario caus la acumulacin de creatinina en elplasma. La liberacin de la obstruccin permiti que la FG volviera a los valores casi normales. Sin embargo, una FG normal con unaconcentracin de creatinina plasmtica, que es ms de cuatro veces lo normal (6 frente a 1,3 mg/dl), significa que la carga decreatinina filtrada es tambin inicialmente ms de cuatro veces lo normal y, por tanto, ms de cuatro veces la tasa de produccin decreatinina. Como resultado, la concentracin de creatinina plasmtica descender hasta valores normales.

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    BIBLIOGRAFA Lifton RP, Dluhy RG, Powers M, et al. A chimaeric 11b-hydroxylase/aldosterone synthase gene causes glucocorticoid-remediablealdosteronism and human hypertension. Nature 1992;355:262-5. Nielsen S, Agre P. The aquaporin family of water channels in kidney. Kidney Int 1995;48:1057-68. Rose BD, Post TW. Clinical Physiology of Acid-Base and Electrolyte Disorders, 5th ed. New York: McGraw-Hill, 2001. Rose BD. Diuretics. Kidney Int 1991;39:336. Shemesh O, Golbetz H, Kriss JP, et al. Limitations of a creatinine as a filtration marker in glomerulopathic patients. Kidney Int1985;28:830.

  • 2 Regulacin Del Equilibrio HidrosalinoNA

    CASO CLNICO

    Mujer de 63 aos de edad diagnosticada de hipertensin esencial moderada en una visita de rutina. Se le aconseja una dieta pobre ensal, pero el efecto antihipertensivo es reducido. Consecuentemente, se le aaden 25 mg de hidroclorotiazida, un diurtico tipo tiazidaque inhibe la reabsorcin de cloruro sdico en el tbulo distal. Cinco das ms tarde presenta aletargamiento y dice sentirse muydbil.

    La exploracin fsica muestra a una mujer cansada sin aparente situacin de urgencia aguda. Su presin arterial es ahora de 130/85mmHg, y su peso est 2,5 kg por debajo de su valor basal. El resto de la exploracin es anodina; sin signos neurolgicos focales.

    Los resultados de laboratorio iniciales son:

    BUN = 42 mg/dl

    Creatinina = 1,2 mg/dl

    Na+ = 136 mEq/l

    K+ = 3,4 mEq/l

    Cl- = 90 mEq/l

    CO2 total = 32 mEq/l

    Na+ en orina = 84 mEq/l

    K+ = 59 mEq/l

    Osmolalidad = 553 mOsm/kg

    OBJETIVOS

    Tras la lectura de este captulo, usted conocer cada uno de los siguientes temas:

    La relacin entre el equilibrio de agua y la regulacin de la osmolalidad plasmtica, determinada principalmente por laconcentracin de sodio en plasma.

    Las diferencias fundamentales entre osmorregulacin y regulacin del volumen, recalcando el papel de las alteraciones en laexcrecin de sodio y de agua.

    El papel de la presin osmtica en la determinacin de la distribucin del agua entre las clulas y el lquido extracelular.

    Los roles del sistema renina-angiotensina-aldosterona, del pptido natriurtico auricular y de la hormona antidiurtica en laregulacin del equilibrio de sodio y de agua.

    Los conceptos de estado de equilibrio (cuando se aplica al equilibrio hidroelectroltico) y de volumen circulante eficaz.

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  • Introduccin

    El equilibrio de agua y el de sodio estn regulados independientemente por vas especficas diseadas para prevenir grandescambios en la osmolalidad plasmtica (determinada principalmente por la concentracin de sodio en plasma) y el volumen circulanteeficaz. Las diferencias entre estas vas se pueden apreciar considerando las manifestaciones clnicas del deterioro de dicharegulacin:

    Exceso de agua: hiponatremia (concentracin plasmtica de sodio baja).

    Dficit de agua: hipernatremia (concentracin plasmtica de sodio alta).

    Exceso de sodio: edema.

    Dficit de sodio: deplecin de volumen.

    Aunque estos trastornos se tratan en los captulos siguientes, este captulo gira en torno a un punto central: la concentracinplasmtica de sodio se regula por cambios en el equilibrio de agua, no por cambios en el equilibrio de sodio o de volumen.

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    Papel fisiolgico de la presin osmtica

    Una aproximacin a la regulacin del equilibrio de agua comienza con los procesos de smosis y de presin osmtica, que seentienden fcilmente a partir del simple experimento de la figura 2-1 . En un vaso de precipitacin se coloca agua destilada en doscompartimentos separados por una membrana totalmente permeable al agua pero no al cloruro sdico (NaCl). Las molculas deagua tienen un movimiento aleatorio y pueden difundir a travs de una membrana por un mecanismo similar al de la difusin desolutos. Cuando un soluto como el NaCl se aade a un compartimento, las fuerzas cohesivas intermoleculares reducen el movimiento(o actividad) aleatorio de las molculas de agua en ese compartimento. Ya que el agua se desplazar desde un rea de alta actividada uno de baja actividad, el agua fluir al compartimento que contiene solutos.

    FIGURA 2-1. Efecto de la adicin de cloruro sdico en la distribucin de lquido en un vaso de precipitacin rgido separado en doscompartimentos por una membrana semipermeable: permeable al agua pero no al cloruro sdico. La adicin de soluto disminuye el

  • movimiento aleatorio del agua y provoca la difusin de sta al compartimento que contiene soluto en una proporcin ms rpida quela difusin en direccin opuesta. En un compartimento rgido, como en este experimento, la fuerza neta que promueve el movimientodel agua se puede medir como la presin osmtica.Herramientas de imgenes

    Este incremento en el volumen del compartimento que contiene solutos aumentar la presin en l; esta presin hidrosttica se puedemedir por la altura de la columna de lquido por encima del compartimento. El equilibrio se alcanzar cuando la presin hidrosttica,que tiende a rechazar al agua en el compartimento sin solutos, sea igual a las fuerzas osmticas generadas por la adicin de NaCl,que tiende a causar el movimiento del agua en direccin opuesta. Esta presin de equilibrio se llama presin osmtica.

    La presin osmtica generada por un soluto es proporcional al nmero de partculas de soluto, no al tamao, al peso o a la valencia delas partculas. Ya que 1 mol de cualquier sustancia no disociable tiene el mismo nmero de partculas (6,02 1023), la presinosmtica se determina por las concentraciones molares de los solutos presentes.

    La unidad de medida de la presin osmtica es el osmol. Un osmol se define como 1 g de peso molecular (o 1 mol) de cualquiersustancia no disociable. Sin embargo, en lquidos fisiolgicos relativamente diluidos es ms apropiado usar las unidades de milimoles ymiliosmoles (una milsima de mol). Por ejemplo, la glucosa tiene un peso molecular de 180; as, 180 mg es igual a 1 milimol y puedepotencialmente generar una presin osmtica de 1 miliosmol. En comparacin, 1 milimol de cloruro sdico generaraproximadamente 2 miliosmoles debido a su disociacin en iones sodio y cloro.

    Los solutos generan una presin osmtica por su imposibilidad para atravesar membranas. Sin embargo, algunos solutos, como laurea, pueden atravesar membranas libremente. Como resultado, la adicin de urea a un compartimento conducir a un nuevoequilibrio que se alcanza cuando la urea entra en el compartimento sin soluto, ms que por el movimiento de agua en direccinopuesta. De este modo, no se genera presin osmtica en el estado de equilibrio y la urea se llama osmol ineficaz. Los mismosprincipios se aplican a otros solutos solubles en lpidos, como el etanol. Se pueden alcanzar valores relativamente altos de etanol enplasma en un paciente que est bebido, pero habr pocos cambios en la presin osmtica plasmtica efectiva y, por tanto, en ladistribucin de agua.

    Presin osmtica y distribucin del agua corporal

    La presin osmtica es importante fisiolgicamente, ya que determina la distribucin del agua corporal entre los diferentescompartimentos de lquidos. En adultos normales, el agua representa entre el 55 y el 60% del peso corporal magro en hombres yentre el 45 y el 50% en mujeres. El tejido adiposo no contiene agua y no se incluye en este clculo. El agua corporal se encuentraprincipalmente en dos compartimentos separados por la membrana celular: dentro de las clulas (lquido intracelular) y en el espacioextracelular (lquido extracelular). El lquido extracelular, a su vez, se divide en dos compartimentos: el lquido intersticial, que baa alas clulas, y el compartimento intravascular, que contiene el agua del plasma. Estos espacios de lquido extracelular estn separadospor la pared capilar.

    Debido a que virtualmente todas las membranas y capilares perifricos son permeables al agua, la distribucin de agua entre estoscompartimentos est totalmente determinada por la presin osmtica. Cada compartimento tiene un soluto que est principalmentelimitado a ese compartimento y, por lo tanto, arrastra agua al compartimento: las sales de potasio en las clulas; las sales de sodio enel lquido intersticial, y las protenas (particularmente albmina) en el plasma ( fig. 2-2 ). La distribucin de potasio y de sodio estprincipalmente determinada por las bombas Na+-K+-ATPasa en las membranas celulares que transportan activamente sodio fuera delas clulas y potasio dentro de ellas.

    En comparacin, el sodio es capaz de atravesar libremente la pared capilar, y por ello acta como un osmol ineficaz en el lugar quesepara los compartimentos intersticiales de los intravasculares. Sin embargo, las protenas plasmticas, mucho ms grandes, nopueden difundir fcilmente a travs del capilar. Como resultado, estas macromolculas son los principales solutos efectivos en elplasma, y la presin que generan para mantener al agua en el espacio vascular se llama presin onctica del plasma. Se podrasospechar que bajo este gradiente osmtico favorable el agua se podra mover continuamente desde el intersticio al espacio vascular.Sin embargo, esto no ocurre, ya que la presin onctica plasmtica se contrarresta con la presin hidrosttica del capilar (generadapor la contraccin cardaca), que tiende a causar movimiento de agua en la direccin opuesta. Esta relacin se describe en detalle enel captulo 4.

  • FIGURA 2-2. Representacin esquemtica de los factores osmticos que determinan la distribucin del agua corporal entre sus trescompartimentos principales: sales de potasio en el lquido intracelular; sales de sodio en el lquido intersticial y protenas en el aguaplasmtica.Herramientas de imgenes

    Relacin entre osmolalidad plasmtica y concentracin de sodio

    Ya que la osmolalidad es prcticamente igual en todos los compartimentos lquidos, la osmolalidad del agua corporal puede estimarsesimplemente midiendo la osmolalidad del plasma. Esta ltima se puede estimar a partir de la siguiente frmula:

    Ya que el sodio es el catin extracelular principal, la concentracin plasmtica de sodio (Nap) est multiplicada por 2 para tener encuenta la contribucin osmtica de los aniones acompaantes (principalmente cloro y bicarbonato). Las concentraciones de glucosa(peso molecular, 180 g/mol) y de nitrgeno ureico en sangre (BUN; 28 g/mol) se dividen por 18 y 2,8, respectivamente, paraconvertirlas desde las unidades frecuentemente utilizadas de mg/dl a mmol/l. La concentracin normal de sodio en plasma est entre139 y 143 mmol/l (o mEq/l, ya que la valencia del sodio es 1), y la osmolalidad normal del agua corporal est entre 280 y 290mOsm/kg.

    En sujetos normales, la osmolalidad del plasma efectiva se puede simplificar en:

    La glucosa se puede ignorar, ya que est presente en mucho menor concentracin (menos de 6 mmol/l) que las sales de sodio, y laurea se puede ignorar debido a que est presente en bajas concentraciones y es un osmol ineficaz.

    Estas observaciones ilustran una importante diferencia entre la osmolalidad, que se mide en el laboratorio y refleja el nmero totalde partculas en solucin, y la presin osmtica, que determina la distribucin del lquido y refleja el nmero de partculasosmticamente activas en solucin.

    La urea contribuye a la osmolalidad del plasma pero no a la presin osmtica.

    El sodio contribuye a la osmolalidad del plasma y a la presin osmtica en la membrana celular pero no en la pared capilar (fig. 2-2 ).

    Las protenas plasmticas, particularmente la albmina, son el principal determinante de la presin onctica del plasma (ya queson esencialmente los nicos osmoles efectivos en el plasma). Sin embargo, la albmina (peso molecular, 69.000) no

  • contribuye a la osmolalidad plasmtica, ya que una concentracin normal de albmina en plasma de 4 g/dl o 40 g/l representamenos de 1 mmol/l o 1 mOsm/kg.

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    Osmorregulacin y regulacin del volumen

    A menudo se piensa que la relacin entre la osmolalidad del plasma y la concentracin de sodio en plasma refleja la importancia delequilibrio de sodio en la osmorregulacin. Sin embargo, son procesos separados, ya que la osmolalidad del plasma se regula porcambios en la ingesta de agua y la excrecin de agua, mientras que el equilibrio de sodio se regula por cambios en la excrecinde sodio.

    Las diferentes caractersticas de la osmorregulacin y la regulacin del sodio se ilustran evaluando los efectos de la adicin de NaClsolo (como cuando se comen patatas fritas saladas), de agua sola (cuando se bebe pero no se excreta), o sal y agua isotnica (comocon una perfusin de suero fisiolgico isotnico, que tiene una concentracin de sodio similar a la del agua del plasma). Losresultados de estos experimentos se resumen en la tabla 2-1 .

    Cuando se ingiere sodio sin agua, el exceso de sodio se mantiene en el espacio extracelular, donde aumenta la concentracinde sodio en plasma y la osmolalidad del plasma. El incremento en la osmolalidad resultar, como en la figura 2-1 , en elmovimiento osmtico de agua fuera de las clulas al espacio extracelular hasta que la osmolalidad sea la misma en los doscompartimentos. El efecto neto es la hipernatremia (elevada concentracin de sodio en plasma), la elevacin en la osmolalidaddel plasma, el incremento del volumen de lquido extracelular y la reduccin equivalente en el volumen del lquido intracelular.Obsrvese que el efecto osmtico de la adicin de sodio se distribuye por todo el agua corporal incluso cuando el sodio serestringe al lquido extracelular.

    La retencin de agua sin sodio desciende tanto la concentracin de sodio como la osmolalidad del plasma. Como resultado, elexceso de agua se moviliza hacia las clulas hasta que se alcanza el equilibrio osmtico. El resultado neto es la hiponatremia(baja concentracin de sodio en plasma), la hipoosmolalidad y el incremento de los volmenes de lquido extracelular eintracelular. El incremento de volumen del lquido extracelular inhibe al sistema renina-angiotensina-aldosterona y estimula alpptido natriurtico auricular (v. seccin siguiente) para incrementar la excrecin urinaria de sodio.

    La administracin de suero fisiolgico isotnico no afecta al movimiento de agua entre las clulas y el lquido extracelular, yaque no hay cambios de osmolalidad. El exceso de sal y agua permanece en el lquido extracelular, produciendo la expansindel volumen extracelular pero sin alteracin en la concentracin de sodio en plasma.

    NaCl H2O Suero fisiolgico isotnico

    Na+ en plasma 0

    Volumen LEC

    Na+ en orina

    Volumen LIC 0

    Al resumir estos experimentos, se aprecian un nmero importante de observaciones ( tabla 2-1 ).

    La concentracin de sodio en plasma se determina mediante el cociente entre las cantidades de soluto y de agua, mientrasque el volumen de lquido extracelular se determina por las cantidades absolutas de soluto y de agua presentes.

    La concentracin de sodio en plasma y la osmolalidad del plasma varan en paralelo, como se predice en la ecuacin 2 .

    No hay una relacin predecible entre la concentracin de sodio en plasma y el volumen de lquido extracelular: Esteltimo se incrementa en los tres experimentos, mientras que la concentracin de sodio en plasma aumenta, disminuye ypermanece sin cambios en las tres condiciones.

  • No existe una relacin predecible entre la concentracin de sodio en plasma y la excrecin urinaria de sodio. Comose ver ms adelante, el volumen de lquido extracelular se regula por cambios en la excrecin de sodio. Puesto que en los tresexperimentos se produce una expansin de volumen, habr un incremento apropiado en la excrecin de sodio (en un intento dereducir el volumen de lquido extracelular hacia la normalidad), incluso aunque la concentracin de sodio en plasma varaampliamente.

    Las alteraciones en la osmolalidad del plasma provocan cambios en el volumen de lquido intracelular: la hiponatremia y lahipoosmolalidad inducen el movimiento de lquido hacia en interior de las clulas, mientras que la hipernatremia y lahiperosmolalidad inducen una salida hacia el exterior de las clulas. Estos cambios del volumen en el cerebro son losprincipales responsables de los sntomas asociados a la hiponatremia y a la hipernatremia ( cap. 3 ).

    PREGUNTA 1

    Suponga que hace ejercicio en un da caluroso y se producen prdidas por sudor, que es un lquido relativamente diluido que contienebajas concentraciones de sodio y de potasio. Qu ocurrir con la concentracin de sodio en plasma, el volumen de lquidoextracelular y la excrecin urinaria de sodio?

    Ver respuesta

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    Papel hormonal en el equilibrio de agua y sodio

    La prdida de una relacin predecible entre la concentracin de sodio en plasma y el volumen de lquido extracelular significa queestos parmetros deben regularse independientemente. La tabla 2-2 enumera los principales factores neurohumorales implicados enla regulacin de la osmolalidad y del volumen. Observe que se trata de vas separadas, sin prcticamente superposicin alguna(exceptuando los estmulos hipovolmicos con la secrecin de hormona antidiurtica, que ocurre slo cuando la perfusin tisular estsustancialmente reducida).

    Osmorregulacin

    La osmolalidad plasmtica se regula por osmorreceptores en el hipotlamo que influyen en la liberacin de la hormona antidiurtica(ADH) y por la sed. La ADH reduce la excrecin de agua, mientras que la sed incrementa la ingesta de agua. Los efectoscombinados resultan en la retencin de agua, que tiende a disminuir la osmolalidad y la concentracin de sodio en plasma por dilucin.As, la regulacin de la concentracin de sodio en plasma es mediada prcticamente en su totalidad por los cambios en el equilibriode agua, no por la variacin del sodio.

    Regulacin del volumen

    En la regulacin del volumen existen mltiples receptores y efectores implicados. Incluyen las clulas yuxtaglomerulares de laarteriola aferente (v. fig. 1-9), que liberan renina y la subsiguiente generacin de hormonas relacionadas con el sodio, la angiotensinaII y la aldosterona; las aurculas, que liberan pptidos natriurticos y promueven la excrecin de sodio, y el seno carotdeo, que regulala actividad del sistema nervioso simptico y media los estmulos hipovolmicos de la ADH. Como se describe ms adelante, estossistemas afectan a la excrecin urinaria de sodio y, mediante la angiotensina II y la noradrenalina, la resistencia vascular sistmica.

    PREGUNTA 2

    Se le ocurre una razn fisiolgica por la que es beneficioso tener mltiples receptores para la regulacin del volumen, mientras queun solo receptor en el hipotlamo es suficiente para la osmorregulacin?

    Ver respuesta

    Antes de examinar los aspectos bsicos de estas vas humorales, es til revisar los cambios que ocurrirn en las tres condicionesexperimentales que se resumen en la tabla 2-1 .

    La administracin de un salino isotnico provoca la expansin de volumen sin afectar a la osmolalidad del plasma. De estemodo, slo se activa la va reguladora del volumen: la liberacin de renina se suprime, mientras que la secrecin de pptidonatriurtico auricular (PNA) aumenta. Este incremento en las fuerzas pronatriurticas aumenta la excrecin de sodio en unintento de excretar la sobrecarga de volumen.

    La ingestin de agua pura (sin electrolitos) reduce inicialmente la osmolalidad del plasma, suprimiendo la liberacin de ADH.La consecuente reduccin en la reabsorcin de agua permite que el exceso de agua sea rpidamente excretado en una orinadiluida.

  • La ingestin de sal sin agua causa hiperosmolalidad y expansin del volumen de lquido extracelular, activando ambas vas. Elincremento en la osmolalidad del plasma aumenta la liberacin de ADH y la sed, reduciendo de este modo la excrecin deagua e incrementando la ingesta de