Fisiología Renal: Anatomía y Función

Anatomía Renal

Los riñones, protegidos por las costillas, presentan diferencias anatómicas entre sexos: la uretra femenina es más corta y solo forma parte del sistema urinario, mientras que la masculina es más larga y pertenece tanto al sistema urinario como al reproductor.

El riñón, con forma de judía, está compuesto por:

  • Cápsula renal: capa externa.
  • Corteza renal: bajo la cápsula.
  • Médula renal: bajo la corteza, contiene las pirámides renales.
  • Cálices: recogen la orina proveniente de las pirámides renales. Los cálices menores desembocan en los cálices mayores, que a su vez confluyen en la pelvis renal.
  • Uréter: conducto de músculo liso que transporta la orina desde la pelvis renal hasta la vejiga mediante contracciones involuntarias.
  • Vejiga: órgano de músculo liso con capacidad de expansión y contracción, almacena la orina. Funcionalmente se divide en:
    • Cúpula: contiene el músculo detrusor.
    • Base: contiene el músculo trígono, donde se encuentra la uretra.

La retención urinaria se produce por la acción del Sistema Nervioso Autónomo Simpático (SNAS): el músculo detrusor se relaja (efecto beta-adrenérgico) y el trígono se contrae (efecto alfa-adrenérgico), cerrando la uretra.

Circulación Renal

La sangre llega al riñón a través de la arteria renal, y sale por la vena renal. Ambas estructuras, junto con el uréter, entran y salen del riñón por el hilio renal. La arteria renal se ramifica en:

  • Arterias segmentarias
  • Arterias interlobulares: discurren entre las pirámides renales.
  • Arterias arcuatas o arciformes: se originan en el límite entre la corteza y la médula.
  • Arterias interlobulillares: irrigan la corteza renal.

El retorno venoso sigue el mismo patrón, pero en sentido inverso.

La Nefrona: Unidad Funcional del Riñón

La nefrona es la unidad estructural y funcional del riñón, responsable de la formación de la orina. No se pueden regenerar, por lo que lesiones, enfermedades o envejecimiento producen una pérdida progresiva a partir de los 40 años (10% cada 10 años). Las nefronas restantes aumentan su función para compensar la pérdida.

Existen dos tipos de nefronas:

  • Nefronas corticales (80%): ubicadas en la corteza renal.
  • Nefronas yuxtamedulares (20%): cercanas a la médula renal.

Una pérdida del 20% de las nefronas puede provocar insuficiencia renal.

Proceso de formación de la orina:

  1. El plasma sanguíneo se filtra en la cápsula de Bowman, que contiene el glomérulo.
  2. El filtrado recorre el túbulo contorneado proximal, el asa de Henle (con sus ramas descendente y ascendente) y el túbulo contorneado distal.
  3. Finalmente, el filtrado llega al conducto colector, que desemboca en el cáliz menor, cáliz mayor, pelvis renal y uréter.

Partes de la nefrona:

  1. Glomérulo: red de capilares glomerulares dentro de la cápsula de Bowman. Filtra la sangre a alta presión (60 mmHg). Recibe sangre de la arteriola aferente y la drena la arteriola eferente.
  2. Túbulo: formado por el túbulo contorneado proximal, asa de Henle y túbulo contorneado distal. Convierte el filtrado en orina.
  3. Capilares peritubulares (corticales) o vasos rectos (yuxtamedulares): rodean los túbulos y permiten el intercambio de sustancias con el líquido tubular.
  4. Dos arteriolas (aferente y eferente) y dos sets de capilares (glomérulo y peritubulares/vasos rectos).

Funciones del Riñón

  1. Excreción de productos de desecho:

    • Elimina productos metabólicos de desecho, sustancias químicas extrañas, fármacos y metabolitos de hormonas a la misma velocidad que se producen.
    • Sustancias excretadas: urea (metabolismo de aminoácidos), creatinina, ácido úrico (ácidos nucleicos), productos de degradación de la hemoglobina.

  2. Regulación del equilibrio hídrico y electrolítico:

    • Mantiene la homeostasis mediante la excreción de agua y electrolitos en equilibrio con su ingesta.
    • Regula la osmolaridad del líquido extracelular mediante la formación de orina (filtración, reabsorción y secreción).
    • Volumen de eliminación normal: 800-2000 mL/día.
    • Osmolaridad normal de la orina: 50-1400 mOsm/L.

  3. Regulación de la presión arterial:

    • A largo plazo, regula la presión arterial mediante la excreción de sodio y agua.
    • Secreta sustancias vasoactivas como la renina y forma productos vasoactivos como la angiotensina II.

  4. Regulación del equilibrio ácido-base:

    • Junto con los pulmones y los amortiguadores del líquido corporal, regula el pH mediante la excreción de ácidos y la regulación de sustancias amortiguadoras.

  5. Regulación de la producción de eritrocitos:

    • Secreta eritropoyetina (EPO) en situaciones de hipoxia, estimulando la producción de glóbulos rojos en la médula ósea.

  6. Regulación de la formación de vitamina D:

    • Activa la vitamina D, esencial para la absorción de calcio en el intestino y la mineralización ósea.

  7. Síntesis de glucosa:

    • En ayuno prolongado, sintetiza glucosa a partir de aminoácidos (gluconeogénesis), en conjunto con el hígado.

Filtración Glomerular

La sangre llega a la nefrona por la arteriola aferente y se filtra en el glomérulo por difusión simple. Los capilares glomerulares, rodeados por la cápsula de Bowman, poseen una gran superficie de intercambio que facilita la filtración. El filtrado glomerular tiene una composición similar al plasma sanguíneo.

Proceso de Filtración:

  1. La sangre llega al corpúsculo renal (glomérulo + cápsula de Bowman).
  2. Se filtran aproximadamente 180 L de plasma al día.
  3. El filtrado contiene agua y solutos, excepto las células sanguíneas y las proteínas grandes.

Barreras de Filtración:

  1. Endotelio capilar glomerular:
    • Los capilares fenestrados permiten el paso de plasma, pero no de células sanguíneas ni proteínas grandes.
    • Los capilares continuos, como los de la barrera hematoencefálica (BHE), son menos permeables.
  2. Membrana basal glomerular:
    • Capa acelular entre el endotelio y la cápsula de Bowman.
    • Contiene glucoproteínas con carga negativa que repelen las proteínas plasmáticas.
  3. Podocitos (cápsula de Bowman):
    • Células epiteliales que rodean los capilares glomerulares.
    • Sus prolongaciones, denominadas pedicelos, forman hendiduras de filtración.

Coeficiente de Filtración:

  • Indica la permeabilidad de la barrera de filtración a una sustancia determinada.
  • Varía entre 0 (impermeable) y 1 (totalmente permeable).
  • Depende del tamaño y la carga eléctrica de la molécula.

Presión de Filtración:

  • Determina la cantidad de líquido filtrado.
  • Resulta del equilibrio entre:
    • Presión hidrostática capilar: favorece la filtración.
    • Presión hidrostática capsular: se opone a la filtración.
    • Presión coloidosmótica capilar: se opone a la filtración.
    • Presión coloidosmótica capsular: favorece la filtración (generalmente despreciable).
  • La ecuación de Starling describe este equilibrio.

Tasa de Filtración Glomerular (TFG):

  • Volumen de líquido filtrado por unidad de tiempo.
  • Depende de:
    • Presión de filtración neta.
    • Coeficiente de filtración.

Regulación de la TFG:

  • La TFG se mantiene constante en un amplio rango de presiones arteriales (80-180 mmHg) gracias a la autorregulación renal.
  • Mecanismos de autorregulación:
    • Respuesta miogénica de la arteriola aferente.
    • Retroalimentación túbuloglomerular.
  • Hormonas y el sistema nervioso autónomo también influyen en la TFG.

Flujo Sanguíneo Renal (FSR):

  • Volumen de sangre que llega al riñón por unidad de tiempo.
  • La autorregulación del FSR mantiene un flujo constante a pesar de las variaciones de la presión arterial.
  • Mecanismos de autorregulación:
    • Respuesta miogénica de la arteriola aferente.
    • Retroalimentación túbuloglomerular mediada por el aparato yuxtaglomerular.

Aparato Yuxtaglomerular (AY)

Estructura localizada entre el asa ascendente de Henle y las arteriolas aferente y eferente. Regula la TFG y el FSR mediante la secreción de sustancias vasoactivas.

Componentes del AY:

  • Mácula densa: células del túbulo contorneado distal que detectan cambios en la concentración de NaCl en el filtrado.
  • Células yuxtaglomerulares: células de la arteriola aferente que secretan renina.

Función del AY:

  • Si aumenta la TFG, la mácula densa detecta un aumento de la concentración de NaCl en el filtrado y libera sustancias vasoconstrictoras (adenosina) que contraen la arteriola aferente, disminuyendo la TFG.
  • Si disminuye la TFG, la mácula densa libera sustancias vasodilatadoras que relajan la arteriola aferente, aumentando la TFG.
  • La renina, secretada por las células yuxtaglomerulares, activa el sistema renina-angiotensina-aldosterona, que aumenta la presión arterial y la reabsorción de sodio y agua.

Reabsorción Tubular

Proceso selectivo que recupera sustancias del filtrado glomerular y las devuelve a la sangre. Se reabsorbe aproximadamente el 99% del filtrado glomerular.

Proceso de Reabsorción:

  1. Las sustancias se transportan desde el túbulo renal hacia el líquido intersticial.
  2. Desde el líquido intersticial, las sustancias pasan a los capilares peritubulares y regresan a la circulación sanguínea.

Lugares de Reabsorción:

  • Túbulo contorneado proximal (TCP): reabsorbe la mayor parte del agua, sodio, glucosa, aminoácidos y otras sustancias esenciales.
  • Asa de Henle: reabsorbe agua (rama descendente) y NaCl (rama ascendente).
  • Túbulo contorneado distal (TCD) y túbulo colector (TC): reabsorción regulada por hormonas (aldosterona, ADH).

Mecanismos de Reabsorción:

  • Transporte activo: requiere energía para transportar sustancias contra su gradiente de concentración (ej. bomba Na+/K+).
  • Transporte pasivo: no requiere energía, las sustancias se mueven a favor de su gradiente de concentración (ej. difusión simple, difusión facilitada, osmosis).

Reabsorción en el TCP:

  1. Reabsorción de sodio (Na+):
    • Transporte activo secundario acoplado a la reabsorción de glucosa, aminoácidos y otras sustancias.
    • La bomba Na+/K+ en la membrana basolateral mantiene el gradiente de sodio.
  2. Reabsorción de glucosa y aminoácidos:
    • Transporte activo secundario acoplado al transporte de sodio.
  3. Reabsorción de agua (H2O):
    • Osmosis: el agua sigue al sodio reabsorbido.
  4. Reabsorción de otros solutos:
    • Cloro (Cl-), potasio (K+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), fosfato (PO43-), urea.

Reabsorción en el Asa de Henle:

  • Rama descendente: permeable al agua, impermeable a solutos. El agua sale por osmosis hacia el intersticio medular hipertónico.
  • Rama ascendente: impermeable al agua, permeable a solutos. Reabsorbe NaCl mediante el cotransportador Na+/K+/2Cl- (NKCC2).

Reabsorción en el TCD y TC:

  • \n
  • Reabsorción de sodio (Na+):
    • Regulada por la aldosterona, que aumenta la expresión de canales de sodio en la membrana apical.
  • Reabsorción de agua (H2O):
    • Regulada por la hormona antidiurética (ADH), que aumenta la permeabilidad al agua de la membrana apical mediante la inserción de acuaporinas.

Secreción Tubular

Transferencia de sustancias desde la sangre hacia el túbulo renal. Permite eliminar sustancias que no se filtraron en el glomérulo o aumentar la excreción de sustancias ya filtradas.

Lugares de Secreción:

  • TCP: secreta ácidos orgánicos, bases orgánicas, fármacos.
  • TCD y TC: secreta potasio (K+), hidrógeno (H+), amonio (NH4+).

Importancia de la Secreción:

  • Eliminación de productos de desecho metabólicos.
  • Eliminación de sustancias extrañas (fármacos, toxinas).
  • Regulación del equilibrio ácido-base.

Excreción Urinaria

Eliminación de sustancias del cuerpo a través de la orina. Resultado de los procesos de filtración, reabsorción y secreción.

Fórmula de la Excreción:

Excreción = Filtración – Reabsorción + Secreción

Factores que Afectan la Excreción:

  • Tasa de filtración glomerular (TFG).
  • Tasa de reabsorción tubular.
  • Tasa de secreción tubular.

Aclaramiento Renal

Volumen de plasma sanguíneo que queda libre de una sustancia por unidad de tiempo. Mide la eficiencia del riñón para eliminar una sustancia del plasma.

Aclaramiento de Inulina:

  • La inulina es un polisacárido que se filtra libremente en el glomérulo, pero no se reabsorbe ni se secreta.
  • Su aclaramiento se utiliza para medir la TFG.

Aclaramiento de Creatinina:

  • La creatinina es un producto de desecho del metabolismo muscular que se filtra en el glomérulo y se secreta en pequeña cantidad.
  • Su aclaramiento se utiliza para estimar la TFG en la práctica clínica.

Aclaramiento de otras sustancias:

  • El aclaramiento de una sustancia puede ser mayor o menor que el de la inulina, dependiendo de si se reabsorbe o se secreta en los túbulos renales.

Manejo Renal de la Urea

: Reabsorción de agua obligatoria: no hay regulación que permita variaciones, por el contrario la facultativa es aquella que es regulable hormonalmente por la ADH o antidiurética, la aldosterona (reabsorbe Na y como consecuencia agua), cortisol (similar a aldosterona) y angiotensina (mueve Na en otro sitio)

Manejo renal de Urea

La urea es filtrada libremente, por lo que su TFG depende de su concentración en plasma.


Su reabsorción y secreción se realiza por difusión (simple o facilitada). Solo depende de los gradientes de concentración. Sobre la urea podemos modificar la reabsorción que se produce acelerando su absorción y secreción.

Finalmente, su excreción está regulada por hormonas que gradúan la permeabilidad a la urea en los túbulos colectores.



En el túbulo proximal se reabsorbe apróx. el 50% de la urea filtrada.

Cuanta más agua se reabsorbe, mayor gradiente y, por tanto, mayor reabsorción de urea.


En el asa descendente se produce secreción de urea, llegando hasta el 110% de la filtrada. En el asa ascendente es impermeable, no hay movimiento ni hacia adentro ni hacia fuera. La reabsorción solo aumentara la concentración salvo que haya ADH que se reabsorbera otra vez.

Es una de las partes del sistema multiplicador de corriente.


En el glomerulo la urea esta en la sangre. Desde la sangre se filtra y va a la cápsula de Bowman.

En las nefronas yuxtamedulares, la urea reabsorbida se reutiliza para generar un gradiente osmótico mayor.

Depende de la [] de urea en sangre.

En el tubulo contorneado proximal, se reabsorbe la urea: 1º se reabsorbe el Na que le sigue el Cl, y le sigue glucosa, aminoácidos… cambiando el gradiente osmotico, el agua sigue. A más reabsorción de agua, habra más gradiente de [], por lo que se produce la reabsorción de urea.


En el asa de Henle, conforme avanzo por el asa descendente la concentración extracelular va aumentando (110%), con lo cual tiende a entrar urea y se secreta hasta el momento en que se igualen las concentraciones (la de dentro del asa descendente y la [] extracelular), y abajo del todo tendrán la misma concentración. (110%)

Asa ascendente impermeable. Nada

En el se reabsorbe urea más rápido porque hay transportadores. Esta urea que reabsorbo es la que me genera la [] elevada (el 110%) que hace que en el asa descendente se produzca la reabsorción de urea. La ADH aumenta los transportadores UT1 aumentandose así la reabsorción de urea.


La rama ascendente gruesa, TCD y CC son impermeables a la urea. La reabsorción de agua aumenta su concentración (salvo si ADH).

La ure primero se reabsorbe, luego se secreta y luego se reabsorbe.


Este proceso se denomina reciclaje de la urea.

1.- En el túbulo colector cortical la ADH aumenta la permeabilidad al agua.

2.- Aumenta la concentración tubular de urea.

3.- En el túbulo colector medular, la ADH aumenta la permeabilidad de agua y urea ( UT1)

4.- La urea difunde a través de estos canales por gradiente de concentración, de modo que aumenta la osmolaridad y favorece la multiplicación por contracorriente.


Sistema multiplicador de contracorriente

Gracias al reciclaje de la urea y a la reabsorción de NaCl principalmente.

Para generar el gradiente la nefrona tiene partes impermeables al agua (asa ascendente delgada) e impermeables a solutos (asa descendente delgada).

La nefrona tiene parte impermeables al agua y parte impermeables a los iones. En el asa descendente reabsorbo agua y no iones (Na, Cl y K), y en la ascendendente reabsorbo iones y no agua.


Si solo reabsorbo agua, ira aumentando la concentración en el asa descendente. En el asa ascendente disminuirá la concentración por reabsorción de iones.

Con la combinación del flujo de orina de estos dos segmentos logramos n gradiente que alcanza los 1200 mOsm en la médula renal.

Este proceso, dividido en dos pasos, se llama Sistema multiplicador de ontracorriente o Multiplicación por contracorriente.












Todo:

Llega el filtrado, composición similar al plasma, 300 mosm. Cuando llegamos al asa ascendente absorbemos solutos (Na, Cl, K), por el transportador NKCC (transporte activo secundario), por lo tanto la concentración de dentro del asa ascendente disminuirá, y la del exterior aumentará. Ahora tenemos un gradiente de concentración. En el asa ascendente, el agua saldra, por lo tanto el interior sera más concentrado y el exterior más diluido.


Poco a poco la diferencia de concentraciones va aumentando constantemente, y consigo llegar a un gradiente en la punta del asa de 1200 mOsm. Cada vez será mayor la reabsorcinón de agua.

El agua reabsorbida y los iones pasan a los vasos rectos que los llevan a los vasos sanguineos.


Después de filtrarse el líquido del glomerulo, la arteriola eferente, el líquido, esta muy concentrado por tener muchas proteínas, este líquido pasa al lado de la nefrona y así reabsorbe iones y agua. Baja cruzado, el capilar descendente con el asa ascendente y el capilar ascendente con el asa descendente. Por lo tanto esto permite que los solutos que salen del asa ascendente, ademas de al líquido intersticial entran en el capilar descendente solo por un gradiente de concentración. Si va recogiendo solutos, aumenta la [] del plasma y cuando llega al capilar ascendente, esta junto al asa descendente que es donde sale agua, por lo tanto el agua vuelve a la sangre.


Podemos tener orina más concentrada o menos, dependiendo de los iones que reabsorba.

El transportador que actúa en el asa ascendente es el NKCC. La angiotensina II influye en ese transportador. Ese transportador influye en si la orina sale más o menos.

Si el transportador reabsorbe muchos iones, más diluida saldra. Muy estimulado, más diluida.

Si el transportador no reabsorbe iones, la orina saldra más concentrada.






La urea que sale del conducto colector contribuye al gradiente osmotico de la medula. (al 1200 mOsm) por lo tanto el 1200 mOsm es la suma del Na, K, Cl y urea. Son los que puedo variar. Puedo variar los iones por el NKCC y la urea por el UT1.






Durante el efecto único, se reabsorben solutos (NaCl gracias a NKCC) en el asa ascendente.

Estos solutos aumentan la concentración del líquido intersticial y disminuyen la de la orina.

El gradiente osmótico produce reabsorción de agua en el asa descendente.

El segundo paso es el flujo de líquido tubular.

Una vez ha fluido una parte, se vuelve a producir el efecto único.


Todo el agua y los solutos reabsorbido en cada segmento, pasan al líquido intersticial, y desde ahí a los capilares. Este proceso se denomina

Intercambio capilar en la multiplicación por contracorriente.

Es un proceso que aparece principalmente en los vasos rectos

Sistema multiplicador de contracorriente rectos.

La reabsorcion de agua sigue el Equilibrio de Starling.

Junto con el agua se produce reabsorción de solutos.


A la salida de los vasos rectos la osmolaridad es ligeramente mayor, por lo que se ha producido una reabsorción de solutos a la sangre.

Esta reabsorción no evita el gradiente osmótico medular ya que se reponen NaCl y urea constantemente.


Balance glomérulotubular

El balance túbulo glomerular asegura que se reabsorba una fracción constante de la carga filtrada.

Si aumenta la carga filtrada, aumenta la fracción de filtración y con ella el agua filtrada.

Esto aumenta la presión oncótica, ya que las proteínas quedan en la sangre, mucha reabsorción.

Al haber mayor presión oncótica, los capilares peritubulares reabsorben más agua.


¿Qué sucede si aumenta la osmolaridad de la orina?

Si aumenta la osmolaridad de la orina, “atrapa” más agua y aumenta la diuresis.

¿A qué crees que puede deberse?


La ADH ayuda a retener agua en el cuerpo.

Hace que el conducto colector haya acuaporinas.

Aumenta los transportadores de urea (UT1) la urea aumenta el gradiente osmotico medular, y como aumenta el gradiente se reabsorbe más agua. Cualquier hormona que aumete el gradiente osmotico va a retener agua.