Médula - Ciencias con D. Germán

Salud y Fisiología Humanas I
6ª Parte: El riñón
Tema 2 de Biología NS
Diploma BI
Curso 2012-2014
Antes de comenzar
Pregunta guía
¿Cómo puede ser, que si en los riñones se filtran diariamente 1600 L de
sangre en los riñones, solo se produzcan 1-1.5 L de orina?
Conocimientos previos
Actividad1y2 de la wiki, ¿conoces la anatomía del sistema excretor?
Concepto de excreción
La excreción consiste en expulsar del cuerpo los productos de
desecho de las rutas metabólicas.
La defecación no se considera excreción, ya que las heces fecales no
son productos de desecho del metabolismo, sino comida no digerida.
Anatomía del Sistema Excretor
Vena cava
Aorta
Arteria renal
Sangre
sin
desechos sale
Los riñones filtran la
sangre y producen la
orina.
Sangre
con
desechos entra
Pelvis renal
Vena renal
Médula
Corteza renal
Tienen
forma
de
alubia, del tamaño
de un puño, de color
marrón rojizo.
Uréter
Arteria
renal
Vejiga
urinaria
Uretra
Vena
renal
Orina
Uréter
Anatomía del riñón
Médula
Osmorregulación
(reabsorción de
agua).
Corteza
Ultrafiltración y reabsorción selectiva
de componentes de la sangre.
Vena renal (sangre equilibrada)
Arteria renal (sangre no equilibrada)
Pelvis
Recolección
de orina de
los tubos
colectores,
para pasarla
al uréter.
Uréter
Lleva la
orina hacia
la vejiga.
Hacia la vejiga
Anatomía del riñón
La nefrona es la unidad funcional del riñón, donde se produce la
orina. Cada riñón tiene de alrededor de 1·106 nefronas.
Animación1
Anatomía del riñón
Parte de la nefrona se localiza en la corteza y parte en la médula.
Arteria
rena
Corteza
Vena
renal
Médula
Uréter
Pelvis
Vejiga
Corteza
Contiene la cápsula de
Bowman
con
el
glomérulo, así como el
túbulo contorneado y la
parte
superior
del
conducto colector.
Médula
Contiene el asa de Henle
y la parte inferior del
conducto colector. Parece
formar
unas
regiones
triangulares denominadas
pirámides.
Pelvis
Cavidad que colecta la
orina que emerge del
conducto colector y la
pasa a la vegija urinaria a
través del uréter.
Fisiología del riñón
Corteza
Médula
Pelvis
1. Ultrafiltración
1.Ultrafiltración: Filtrado selectivo, en
función
del
tamaño,
de
los
componentes de la sangre. Ocurre en
la cápsula renal o de Bowman.
2. Reabsorción
- glucosa
- sales
- agua
2.Reabsorción selectiva: Proceso de
recuperación, desde el filtrado, de
compuestos útiles para el organismo.
Ocurre en el túbulo proximal.
3.Osmorregulación:
Proceso
que
mantiene la presión osmótica constante
en la sangre y tejidos tisulares. Ocurre
en el asa de Henle y conducto colector.
3. Osmorregulación
4. Excreción
4.Excreción: Proceso de expulsión del
cuerpo, en forma de orina, de los
productos de desecho procedente del
metabolismo celular.
La nefrona
La cápsula de Bowman, los túbulos contorneados y la parte superior de
los conductos colectores se sitúan en el corteza renal.
Corteza
Cápsula renal (Bowman) Túbulo contorneado proximal Túbulo contorneado distal
ultrafiltración
reabsorción selectiva
ajuste pH y reabsorción iones
Sangre
entra
Sangre
sale
Médula
Glomérulo
Libera la sangre
Descendente
Ascendente
Conducto colector
Reabsorción
de
agua
Libera la orina en
la pelvis
Asa de Henle
Osmorregulación
Animación2
orina
El asa de Henle y la parte inferior de los conductos colectores se sitúan
en la médula renal.
Formación de la orina
En los humanos se forma cada día de 1-1.5 L de orina, conteniendo unos 40-50 g
de solutos de los que urea (30 g) y cloruro de sodio (15g) son los mayoritarios.
La nefrona produce la orina mediante un proceso continuo que puede dividirse
en cinco etapas, que muestran como la compocisión de la sangre está regulada
con precisión.
1.
Ultrafiltración en la cápsula
renal.
2.
Reabsorción selectiva en el
túbulo contorneado proximal.
3.
Conservación
de
agua
(osmorregulación) en el asa
de Henle.
4.
Regulación
de
la
concentración de iones y el
pH en el túbulo contorneado
distal.
5.
Reabsorción de agua en el
conducto colector.
1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman
En el glomérulo, el agua y pequeñas moléculas del plasma sanguíneo,
incluyendo sustancias útiles como iones, glucosa y aminoácidos junto con
la urea como desecho, son forzados a salir de los capilares hacia el
interior el lumen de la cápsula.
Este proceso denominado ultrafiltración se produce gracias a que la alta
presión de la sangre aquí empuja dichas sustancias a través de una fina
estructura tipo filtro/rejilla.
1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman
La presión sanguínea es tan alta como para que se produzca la
ultrafiltración, porque la arteriola aferente (sangre de entrada) posee
mayor diámetro que la arteriola eferente (sangre de salida).
Membrana basal
Pared capilar
arteriola aferente
Alta
presión
Glomérulo
Filtrado
glomerular
Sangre
arteriola eferente
arteriolar
Cápsula
de
Bowman
arteriola eferente
Túbulo
contorneado
proximal
Fenestraciones
capilares
ULTRAFILTRACIÓN
Filtrado glomerular
Podocitos
Exterior pared
celular cápsula de
Bowman
La rejilla o filtro está formado por una membrana basal con un capas de
células a ambos lados, las células del endotelio de los capilares del
glomérulo y las del epitelio de la cápsula (podocitos).
1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman
A partir de cada podocito se extienden
miles de prolongaciones en forma de pies
llamadas pedicelos que envuelven los
capilares glomerulares. Los espacios
entre los pedicelos se denominan grietas
de filtración, por lo que se dice que la
pared del glomérulo se encuentra
fenestrada, al igual que el endotelio de
los capilares, que presenta poros.
1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman
La presencia de la membrana basal evita que grandes moléculas, como
las proteínas o las células sanguíneas, pasen al filtrado glomerular.
1. Ultrafiltración: Cápsula renal o de Bowman
arteriola aferente
La presión sanguínea
aumenta
por
la
reducción de tamaño
en las arteriolas.
arteriola eferente
La
pared
del
capilar
y
la
membrana basal
están fenestradas
(tienen poros).
Esta alta presión empuja al agua y
componentes de la sangre a través
de la pared capilar y la membrana
basal.
Sin embargo, las grandes
proteínas
y
células
sanguíneas no salen, ya
que este filtrado es muy
selectivo
en
tamaño:
Ultrafiltración.
El filtrado glomerular
continua a través de
la nefrona
pared capilar
membrana basal
podocitos
Animación3
2. Reabsorción selectiva: Túbulo proximal
La pared del túbulo contorneado proximal está formada por una única
capa de células con gran cantidad de mitocondrias y microvellosidades.
Se reabsorbe agua (2/3 de la filtrada), glucosa,
aminoácidos, iones y pequeñas proteínas.
Microvellosidades:
incrementan el área
superficial para la
reabsorción.
Bombas y canales protéicos:
- Ósmosis de agua a través de los canales.
- Transporte activo de glucosa, aminoácidos e
iones (hace la ósmosis más eficiente, ya que la
concentración interna de solutos incrementa).
- Pinocitosis de las pequeñas proteínas.
Mitocondrias: producen ATP para el transporte
activo.
Animación2
2. Reabsorción selectiva: Túbulo proximal
3. Osmorregulación: Asa de Henle
La osmorregulación es el control del balance
hídrico de la sangre, tejidos o citoplasma en
un ser vivo.
Asa descendente:
- Impermeable a los solutos.
-
Muy permeable al agua.
El agua se pierde por
ósmosis desde una región
poco
concentrada
en
solutos (interior del túbulo)
a una muy concentrada en
solutos (médula).
Como resultado, el fluido se
hace
cada
vez
más
concentrado a medida que
desciende.
3. Osmorregulación: Asa de Henle
Asa ascendente:
- Muy permeable a los iones Na+ y Cl-, y
moderadamente permeable a la urea.
-
Impermeable al agua.
Los iones y la urea salen pasivamente del túbulo
siguiendo su gradiente de concentración.
Además, en la parte superior
(más
gruesa)
del
asa
ascendente, se transportan
activamente hacia el exterior
iones Na+ y Cl-.
Como resultado, el fluido se
hace
cada
vez
menos
concentrado a medida que
asciende.
El agua y la sal en la médula
difunden al interior de los
vasos sanguíneos que rodean
a
la
nefrona,
siendo
retornados al resto del cuerpo.
3. Osmorregulación: Asa de Henle
El asa de Henle es un ejemplo de positive
feedback o retroalimentación positiva:
- La parte superior del asa ascendente
bombea
solutos
al
tejido
circundante
(médula).
- La alta concentración de
solutos
en
el
tejido
circundante provoca
la
salida
de
agua
por
ósmosis
desde
el
asa
descendente, dejando un
fluido hipertónico dentro
del túbulo.
- Este fluido hipertónico
pierde solutos pasivamente
hacia el tejido circundante,
completando el circuito de
retroalimentación positiva.
3. Osmorregulación: Asa de Henle
Animación4 y video1
El papel del asa de Henle junto
con el aporte paralelo de sangre
por la vasa recta (capilares que
rodean al asa de Henle) es crear y
mantener un alto gradiente de
concentración de sales en el fluido
tisular de la médula.
Este gradiente se consigue gracias
a un mecanismo multiplicador
contracorriente,
donde
la
sangre que entra en la médula,
pierde agua por ósmosis y
absorbe sal y urea por difusión.
Lo contrario ocurre en la sangre
que que sale de la médula,
creando esta alta concentración
salina en la médula.
4. Regulación pH sangre y concentración iónica: Túbulo distal
El pH de la sangre es mantenido gracias a las proteínas
sanguíneas (albúminas), pero si comienza a desviarse de
7.4, la concentración de iones protones e hidroxilos en la
sangre es ajustado mediante el tampón bicarbonato.
Consecuentemente el pH de la
sangre no varía, manteniéndose en
un rango de pH 7.35-7.45, pero el
pH de la orina varía entre pH 4.58.2.
En el túbulo distal también ocurre la
reabsorción selectiva de iones útiles
en el metabolismo celular. Esta
reabsorción está hormonalmente
controlada.
5. Osmorregulación: Conducto colector
300
Osmolarity
of interstitial
fluid
(mOsm/L)
300
100
300
100
CORTEX
H2O
H2O
H2O
OUTER
MEDULLA
Key
Active
transport
Passive
transport
INNER
MEDULLA
NaCl
400
200
NaCl
NaCl
H2O
NaCl
600
400
NaCl
H2O
900NaCl 700
H2O
H2O
NaCl
1,200
300
300
H2O
H2O
NaCl
H2O
NaCl
H2O
H2O
Urea
H2O
Urea
H2O
Urea
400
400
600 600
900
1,2001,200
En el conducto colector,
junto con el asa de Henle,
tiene lugar la reabsorción
de agua, regulando el
contenido de agua de la
sangre, y la difusión de
urea hacia el fluido
intersticial, para mantener
el gradiente osmótico en la
médula que posibilita la
formación
de
la
orina
hipertónica respecto a la
sangre.
5. Osmorregulación: Conducto colector
capilar
conducto
El agua se mueve desde el
conducto colector a los capilares
por ósmosis.
Los capilares y el tubo colector
fluyen en direcciones opuestas,
manteniendo el gradiente de
concentración.
Resultado final: La orina que sale
hacia la pelvis es un filtrado que
está más concentrado al reducirse
la cantidad de agua.
Tejido
Medular
Salado
orina
5. Osmorregulación: Conducto colector
capilar
conducto
orina
Cuando el contenido de agua en
sangre es alto, no se secreta ADH
y el conductor colector es menos
permeable al agua.
Cuando el contenido de agua en la
sangre es bajo (deshidratación), la
glándula pituitaria posterior
produce la hormona vasopresina u
hormona antidiurética (ADH).
5. Osmorregulación: ¿Qué es la hipófisis?
El hipotálamo es una región del cerebro que cuando recibe impulsos
nerviosos puede producir varios tipos de hormonas. La mayoría de ellas actúan
sobre la glándula hipófisis.
La hipófisis es una glándula del
tamaño de un guisante que se
encuentra en el hipotálamo y
unida a él. Segrega muchas
hormonas diferentes, la mayoría
de las cuales actúan sobre las
otras glándulas endocrinas, por
lo cual se puede decir que
prácticamente dirigen todo el
sistema endocrino.
Se puede diferenciar una parte
anterior o adenohipófisis y
una parte posterior denominada
neurohipófisis.
5. Osmorregulación: Conducto colector
ADH
LUMEN
Collecting receptor
COLLECTING
duct
DUCT CELL
capilar
conducto
ADH
cAMP
Second-messenger
signaling molecule
Storage
vesicle
Exocytosis
Aquaporin
water
channel H O
2
orina
H2O
La hormona ADH actúa
sobre las células de las
paredes
del
conducto
colector, estimulando la
expresión de acuoporinas,
haciendo al conducto más
permeable al agua. Más
agua se transfiere a la
sangre. En este caso,
la
orina
de
salida
es
hipertónica (muy salada) y
con poco volumen.
5. Osmorregulación: Conducto colector
¿cómo actúa el ADH?
Hipotálamo
Glándula
Pituitaria
Monitoriza
la
concentración
sanguínea.
Si hay deshidratación, libera
ADH (hormona antidiurética).
- El ADH hace las paredes
del conducto colector más
permeables al agua.
- Más agua se reabsorbe
por la sangre.
Animación5
Orina
hipertónica
(mucha sal)
Homeostasis mediante osmorregulación en los riñones
Control homeostático, del
balance hídrico del cuerpo
mediante mecanismo de
retroalimentación
negativa.
(sensación de sed)
Video2
Tiene lugar en la nefrona
de los riñones.
Los niveles de agua son
monotorizados
por
el
hipotálamo.
La
gládula
pituitaria
secreta ADH cuando el
nivel de agua es bajo.
El conducto colector el es
el principal sitio de la
osmorregulación.
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
¿Qué nutrientes son 100% reabsorbidos?
¿Dónde ocurre esto?
% recuperado
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
% recuperado
¿Qué nutrientes son 100% reabsorbidos?
Glucosa y aminoácidos
¿Dónde ocurre esto?
Reabsorción selectiva en el túbulo contorneado proximal
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
% recuperado
La concentración de ácido úrico es 12 veces mayor en la orina que en el filtrado o la sangre.
¿Cuántas veces está la urea más concentrada en la orina que en la sangre?
¿Por qué se excreta una gran cantidad de urea y ácido úrico?
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
% recuperado
La concentración de ácido úrico es 12 veces mayor en la orina que en el filtrado o la sangre.
¿Cuántas veces está la urea más concentrada en la orina que en la sangre?
60 veces
1.8 g/100 mL : 0.03 g/100 mL
¿Por qué se excreta una gran cantidad de urea y ácido úrico?
Porque son muy tóxicos para el organismo
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
% recuperado
El conducto colector es permeable al agua, por lo que a medida que el
filtrado descience por este conducto, el filtrado (orina) se va haciendo
más concentrado.
Sin embargo, este conducto también permite el paso de urea hacia el
fluido intersticial del riñón. Parte de esta urea que se pierde es
reabsorbida por la rama ascendente del asa de Henle, pero no toda, lo
que explica solo un 50% recuperado.
Este ciclo de urea es una importante característica de la habilidad de los
riñones para producir el gradiente de concentración a lo largo de la
médula.
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
% recuperado
¿Qué porcentaje de los componentes son forzados a entrar en la nefrona por
ultrafiltración?
¿A qué se debe el porcentaje de las proteínas y otras macromoléculas?
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
% recuperado
¿Qué porcentaje de los componentes son forzados a entrar en la nefrona por
ultrafiltración?
Urea
100%
Ácido úrico 100%
Glucosa 100%
Aminoácidos 100%
Sales inorgánicas 100%
Proteínas y macromoléculas
0%
¿A qué se debe el porcentaje de las proteínas y otras macromoléculas?
Son demasiado grandes para la ultrafiltración.
¿Qué otros componentes de la sangre no son procesados por ultrafiltración?
Lo que es filtrado, reabsorbido y excretado por el riñón
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
% recuperado
¿Qué porcentaje de los componentes son forzados a entrar en la nefrona por
ultrafiltración?
Urea
100%
Ácido úrico 100%
Glucosa 100%
Aminoácidos 100%
Sales inorgánicas 100%
Proteínas y macromoléculas
0%
¿A qué se debe el porcentaje de las proteínas y otras macromoléculas?
Son demasiado grandes para la ultrafiltración.
¿Qué otros componentes de la sangre no son procesados por ultrafiltración?
Eritrocitos, linfocitos y plaquetas.
¿Qué no es correcto en este paciente?
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
0.05
Concentración
% recuperado
50%
¿Qué no es correcto en este paciente?
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
0.05
La glucosa encontrada en la orina
¿Qué nos indica esto?
% recuperado
¿Qué no es correcto en este paciente?
Componente
Plasma
Filtrado
Orina
Concentración
0.05
La glucosa encontrada en la orina
¿Qué nos indica esto?
El paciente puede tener diabetes
% recuperado
¿Cómo la glucosa en orina es un indicador de diabetes?
Tipo I: No se produce insulina.
El hígado no retira glucosa de
la sangre.
Tipo
II:
Los
receptores
de
insulina están inactivos.
El hígado no retira glucosa de
la sangre.
Resultado: La concentración de
azúcar en sangre permanece alta.
La glucosa en la orina es un indicador de diabetes
Tipo I: No se produce insulina
El hígado no retira glucosa de la sangre
Tipo II: Los receptores de insulina están
inactivos
El hígado no retira glucosa de la sangre
Resultado: La concentración de azúcar en
sangre permanece alta.
En el riñón
Toda la glucosa pasa al
filtrado
renal
por
ultrafiltración.
Por
tanto,
algo
de
glucosa
continúa
a
través de la nefrona y
se excreta en la orina.
Hay demasiada glucosa
para ser procesada por
transporte activo en la
reabsorción selectiva en
el túbulo contorneado
proximal.