Regulación balance hídrico

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Seminario de Fisiología Renal REGULACIÓN DEL BALANCE DE H2O Y MECANISMOS
DE DILUCIÓN Y CONCENTRACIÓN URINARIA
Dr. Ernesto Castro Aguilar
Julio 2014
TRASTORNOS DEL
METABOLISMO DEL AGUA
PORCENTAJE DE AGUA
2 ●
Unit I Fluids and Their Influence on the Body
Embryo
Newborn
Adult
Older adult
__________
97%
__________
70–80%
__________
60%
__________
45–55%
FIGURE U1-1 Percentages of body fluid per body weight.
Mujeres : 50%
DISTRIBUCIÓN DEL AGUA
CORPORAL TOTAL
Líquido intracelular (LIC): 2/3 partes
Líquido extracelular (LEC): 1/3 partes
Líquido intersticial (LI): 75% del LEC
Líquido intravascular (LIV): 25% del LEC
DISTRIBUCIÓN DE AGUA
CORPORAL TOTAL
Masculino 75 Kg
ACT 60% peso= 45L
LIC = 30 L
LEC = 15 L
LI= 11.25 L
LIV= 3.75L
•
Femenina 60 Kg
•
ACT = 30 L
•
•
LIC = 20 L
LEC = 10L •
•
LI= 7.5L
LIV 2.5L
FUNCIONES DEL AGUA
Tranporte de nutrientes, electrolitos y oxígeno a las células
Excreción productos de desecho
Regulación temperatura corporal
Lubricación de articulaciones y membranas
Medio para la digestión de alimentos
BALANCE HÍDRICO
Unit I Fluids and Their Influence on the Body
Table U1-3
● 3
Daily Body Fluid Intake
and Losses
Fluid Intake
Fluid Losses
Liquid
Food
Oxidation
1000–1200 mL
800–1000 mL
200–300 mL
Total
2000–2500 mL
Urine
Feces
Lungs
Skin
1000–1500 mL
100 mL
400–500 mL
300–500 mL
1800–2600 mL
When body water is insufficient and the kidneys are functioning normally, urine volume diminishes and the individual
MOVIMIENTO DE AGUA
Difunde libremente entre membranas en respuesta a gradiente
de concentración de solutos.
Cantidad de agua dependerá de la cantidad de soluto en ese
compartimento
Soluto principal en LEC : sodio y en el LIC : potasio.
Na+-K+ - ATPasa.
Movimiento de agua entre líquido intersticial e intravascular
Determinado por las fuerzas de Starling
Presión hidrostática capilar es mayor que presión oncótica
Se produce ultrafiltrado
Reabsorción por linfáticos
Unit I Fluids and Their Influence on the Body
● 5
Intravascular Fluid
Plasma hydrostatic pressure (18 mm Hg)
Plasma colloid osmotic pressure (28 mm Hg)
Capillary
Tissue space
Interstitial Fluid
Tissue hydrostatic pressure (– 6 mm Hg)
Tissue colloid osmotic pressure (4 mm Hg)
Arteriole End:
Movement of fluid is from
blood stream into tissue space
Venous End:
Movement of fluid is from
tissue space into blood stream
FIGURE U1-2 Pressures in the intravascular and interstitial fluid.
OSMOLARIDAD
Concentración de solutos en un determinado solvente
Adición de solutos aumenta osmolaridad. Osmolaridad sérica calculada:
2(Na+) + NU/2.8 + glucosa/18 NU difunde libremente por membranas y glucosa es internalizada
No ejercen gradiente osmótico.
TONICIDAD
Es la osmolaridad efectiva
Concentración de solutos en plasma que ejercen gradiente
osmótico Producen movimiento de agua : (edema o deshidratación celular).
ORTOSTATISMO Y EDEMA
Exceso de agua en LEC se reflejará en compartimento con mayor
cantidad de agua (intersticio): edema
Deficiencia de agua en LEC se reflejará en compartimento con
menor cantidad de agua (intravascular): ortostatismo.
SODIO CORPORAL TOTAL Y
CONCENTRACIÓN DE SODIO
Sodio corporal total: determina la cantidad de líquido
extracelular.
Concentración de sodio: relación entre soluto y solvente. Determina la tonicidad (movimiento de agua entre
membranas)
Determina cantidad de agua intracelular
REGULACIÓN DE
OSMOLARIDAD
Cuando el aporte de agua es poco o hay pérdidas hipotónicas
(sudor) se conserva agua al producir orina concentrada
Producción orina <0.5mL/min (<1L/d), Uosm 1200 mOsm/
kgH2O
Cuando el aporte de agua es abundante Flujo urinario 10mL/min (14L/d) , Uosm 75-100mOsm/KgH2O
REGULACIÓN DE BALANCE DE
AGUA
Osmoreceptores en hipotálamo controlan la secreción de AVP
en respuesta a cambios en la tonicidad.
En estado normal las pérdidas son iguales a las ingestas
Mantener osmolaridad entre 285-290 mOsm/Kg
VASOPRESINA
Nonapéptido cíclico sintetizado en neuronas de núcleos
supraóptico y paraventricular.
Transportada a neurohipófisis Liberada en respuesta a aumento en plasma de osmolaridad y
disminución de PA. Vida medía 15 min.
Osmoreceptores en hipotálamo.
3 receptores:V1a,V1b y V2.
Receptor V1a: presentes en músculo liso y acoplados a vía de
fosfoinositol.
Causa aumento de calcio intracelular, resultado en contracción. V1b: a nivel hipofisis anterior donde regulan liberación de ACTH
por vasopresina
RECEPTORES V2
Se encuentran en membrana basolateral de células principales en
túbulo distal y todo el túbulo colector.
Acopladas a proteína G y generación de AMPc que lleva a la
inserción de aquaporinas en membrana apical de un segmento
previamente impermeable.
proximal tubules and of thin descending limbs of long-looped
Action of Vasopressin
Lumen
Cells
Interstitium
AQP4
AQP3
H 2O
H2O
Vesicles
containing
AQP2
AQP2
H2O
Protein kinase A
ATP
cAMP
A
C
V2 receptor
Vasopressin
H2O
H2O
Figure 2.15 Mechanism of action of vasopressin (antidiuretic
hormone). The hormone binds to V2 receptors on the basolateral mem-
INTEG
One of
blood
volume,
degree
control
involve
discusse
mediato
Renal
and Ni
Acute in
sure nat
respons
but the
appears
hydrosta
reabsor
backflu
2.11). T
intraren
AQP 1: membranas apicales y basolaterales de túbulos
proximales y en asa descendente fina AQP 3: expresión constitutiva en membrana basolateral de
celulas corticales y tubulo conector.
AQP4: expresada en membrana basolateral de de células
principales medulares externas.
AQP-2
Responsable de permeabilidad variable de agua en túbulo distal y
colector. Inserción apical de AQP2 permite reabsorción de agua Producida por alta osmolaridad intersticial alcanzada y
mantenida por sistema contracorriente. .
at which balance occurs depends on various factors, for example,
insensible losses through skin and lungs, the gains incurred from
Urine osmolality
Thirst
Vasopressin
5.0
4.0
Maximally effective
vasopressin levels
3.0
2.0
1.0
Thirst
280
284 288 290 294
Serum osmolality (mOsm/l)
1200
1100
900
700
500
300
150
Urinary osmolality (mOsm/l)
Serum vasopressin (ng/l)
Response to Changes in Serum Osmolality
296
Figure 8.1 Mechanisms maintaining plasma osmolality. The
response of thirst, vasopressin levels, and urinary osmolality to changes
osmo
at th
ance
tive
(Cosm
U
(Cosm
and,
T
Posm b
Ther
Serum osmolality (mOsm/l)
⎛ U osm × V ⎞
C water = V − ⎜
⎝ Posm ⎟⎠
⎛ U osm ⎞
= V ⎜1 −
⎟
⎝
Posm ⎠
8.1 Mechanisms maintaining plasma osmolality. The
e of thirst, vasopressin levels, and urinary osmolality to changes
m osmolality. (Modified from reference 2.)
MECANISMO DE ACCIÓN
Cellular Mechanism of Vasopressin Action
Recycling vesicle
VAMP2
AQP2
H2O
Exocytic
insertion
Actin
filament
motor
fila Act
m in
en
t
Luminal
AQP2
G!s
Gi
+
AVP
G!s
PKA
Adenylyl cyclase
Syntaxin 4
Endocytic
Gi retrieval
+
V2 receptor
AQP3
ATP
cAMP
Microtubule
Microtubule
motor
Basolateral
AQP4
ABSORCIÓN TUBULAR DE AGUA
REABSORCIÓN TUBULAR
En cada punto a lo largo de la nefrona la presión osmótica del
fluido tubular es menor que la del espacio intersticial.
Tasa de reabsorción está determinada por la magnitud del
gradiente y la permeabilidad de agua del segmento. Permeabilidad en ducto colector es variable
HIPERTONICIDAD MEDULAR
Para permitir la absorción de agua por medio osmótico la
concentración en el intersticio medular debe ser superior a la
presente en el lumen del ducto colector. La generación de este ambiente extracelular se logra a través de
la multiplicación contracorriente producto de la disposición de
las porciones descendiente y ascendente del asa de Henle.
SISTEMA CONTRACORRIENTE
Asa de Henle se encarga de la generación y mantenimiento de
gradiente intersticial osmótico
Requiere consumo de energía y la presencia de diferencias en las
características de la membrana de ambas porciones.
Aumenta desde corteza renal (290 mOsm/kg) hasta médula
(1200 mOsm/Kg).
limbs of deep nephrons). (Recent evidence suggests that the thin
Transport Mechanisms in
the Thick Ascending Limb
Lumen
Cells of thick ascending limb
Interstitial fluid
Na+
K+
Na+
H+
Na+
K+
Ca2+
Mg2+ +
K+
K+
2Cl−
Na+
K+
K+
Cl−
Cl−
Paracellular
diffusion
Lumen-positive
potential difference
Figure 2.12 Transport mechanisms in the thick ascending limb of
Henle. The major cellular entry mechanism is the Na+-K+-2Cl− cotransporter. The transepithelial potential difference drives paracellular trans-
again driven b
low intracellul
lumen throug
to a much less
apical NKCC
of action of lo
exits the cell
through basol
also re-enters
potassium cha
necessary for n
presumably be
the transporte
lower than tha
sible for gener
in this segmen
reabsorption
reabsorbed tra
larly (see Fig.
reabsorbed by
TAL in the ab
the tubular fl
name diluting
The U-sha
Henle, the di
ascending lim
in the TAL ar
GENERACIÓN DE GRADIENTE
OSMÓTICO
1. Transporte activo de NaCl a través de porción ascendente
genera diferencia osmótica entre fluido tubular e intersticio local
2. Baja permeabilidad al agua en porción ascendente previene la
disipación del gradiente.
3. Alta permeabilidad al agua en porción descendente permite el
equilibrio con el intersticio.
Flujo proveniente de túbulo proximal es isotónico.
Se encuentra con hipertonicidad a nivel intersticial medular
( producto de reabsorción de NaCl en asa ascendente).
Flujo en asa descendente busca encontrar equilibrio osmótico
(entrada de solutos o salida de agua por ósmosis).
Estos eventos sumado a reabsorción continua de NaCL en asa
ascendente resulta en un aumento progresivo de osmolaridad
desde unión corticomedular hasta puntas de papilas. Al final se entrega una fluido hipotónico (100 mOsm/kg) a nivel
de túbulo distal .
Fuerza impulsadora de multiplicación contracorriente está dada
por la reabsorción activa de Na+ en el asa gruesa ascendente. Mecanismo alterado por diuréticos de asa y de ahí su fuerte
poder diurético al no poder generar un gradiente osmótico.
MULTIPLICACIÓN
CONTRACORRIENTE
ROL DE LA UREA
Asas delgadas son permeables a urea (ascendente >
descendente)
Segmentos distales (TAL ) son impermeables a urea.
Asociado a reabsorción de agua en ducto colector por ADH lleva
al desarrollo de alta concentración de urea en el lumen.
Transportadores de urea sensibles a vasopresina (UT-A1 y UTA3) a nivel de segmento terminal de ducto colector medular
interno.
Urea es reabsorbida de forma pasiva al intersticio medular
Resultado de reciclaje de urea es el de añadir urea a intersticio
medular interno, aumentando la osmolaridad intersticial.
Urea en ductos colectores no tiene efecto osmótico
Por otro lado la elevada concentración de urea en intersticio
medular debe aumentar la reabsorción de agua.
Vasopresina estimula la reabsorción de sodio en TAL y de urea
por UT-A1 y UT-A3 en ducto colector medular interno.