CAPÍTULO 37: Función renal y micción

Después de revisar este capítulo, el lector será capaz de:

• Describir las características morfológicas de una nefrona típica y su riego sanguíneo.

• Definir la autorregulación y enunciar las principales teorías propuestas para explicar la autorregulación en los riñones.

• Definir la tasa de filtración glomerular, describir de qué manera se mide y enumerar los principales factores que la afectan.

• Describir el control tubular del sodio ionizado (Na⁺) y el agua.

• Describir la reabsorción tubular y la secreción de glucosa y iones de potasio (K⁺).

• Caracterizar de qué manera opera el mecanismo de contracorriente en el riñón para producir una orina hipertónica o hipotónica.

• Enumerar las principales clases de diuréticos y sus mecanismos de acción para aumentar el flujo urinario.

• Describir el reflejo de micción y dibujar un cistometrograma.

NEFRONA

Cada túbulo renal individual y su glomérulo constituyen una unidad (nefrona). El tamaño de los riñones y el número de nefronas que contienen varían con la especie. Cada riñón del ser humano tiene casi 1 millón de nefronas. En la figura 37-1 se muestran las estructuras específicas de la nefrona de manera esquemática.

El glomérulo, que tiene un diámetro de casi 200 μm, se forma por la invaginación de un penacho de capilares hacia el extremo dilatado y ciego de la nefrona (cápsula de Bowman). Los capilares reciben riego de una arteriola aferente y son drenados por una arteriola eferente, que es un poco más pequeña (fig. 37-2); a partir del glomérulo, se forma el filtrado. El diámetro de la arteriola aferente es mayor que el de la eferente. Dos capas celulares separan la sangre del filtrado glomerular en la cápsula de Bowman: el endotelio capilar y el epitelio especializado de la cápsula. El endotelio de los capilares glomerulares es fenestrado y presenta poros de 70 a 90 nm de diámetro. El endotelio de los capilares glomerulares se encuentra rodeado completamente por la membrana basal glomerular junto con células especializadas llamadas podocitos. Los podocitos tienen múltiples seudópodos que se interdigitan (fig. 37-2) para constituir hendiduras de filtración en la pared capilar. Dichas hendiduras muestran una amplitud aproximada de 25 nm y cada una está cerrada por una membrana delgada. La membrana basal glomerular, o lámina basal, no contiene espacios o poros visibles. Las células estrelladas denominadas células del mesangio se hallan entre la lámina basal y el endotelio. Estas son similares a las células llamadas pericitos, los cuales se encuentran en las paredes de los capilares en otras partes del cuerpo. Las células del mesangio son muy frecuentes entre dos capilares adyacentes, en donde la membrana basal forma una vaina compartida por los dos capilares (fig. 37-2). Las células del mesangio son contráctiles e intervienen en la regulación de la filtración glomerular. Las células del mesangio secretan la matriz extracelular, captan complejos inmunitarios y participan en la evolución de las enfermedades glomerulares.

Respecto de la función, la membrana glomerular hace posible el paso libre de sustancias neutras de hasta 4 nm de diámetro y excluye casi por completo las que tienen un diámetro mayor de 8 nm. Sin embargo, las cargas en las moléculas lo mismo que su diámetro generan un efecto a su paso hacia la cápsula de Bowman. El área total del endotelio de los capilares glomerulares a través del cual ocurre la filtración en el ser humano es de casi 0.8 m².

En la figura 37-1, se muestran las características generales de las células que constituyen las paredes de los túbulos. No obstante, existen subtipos celulares en todos los segmentos y las diferencias anatómicas entre ellos se correlacionan con las diferencias en la función.

El túbulo contorneado proximal humano tiene una longitud de casi 15 mm, y 55 μm de diámetro. Su pared está constituida por una sola capa de células, las cuales se interdigitan entre sí y se fijan por medio de uniones apicales apretadas. Entre las células se encuentran extensiones del espacio extracelular denominadas espacios intercelulares laterales. Los bordes luminales de las células poseen un borde en cepillo estriado, formado por muchas microvellosidades.

El túbulo contorneado proximal se endereza y la siguiente porción de cada nefrona corresponde al asa de Henle. La región descendente del asa y la parte proximal de la extremidad ascendente están constituidas por células permeables delgadas. Por otra parte, la porción gruesa de la rama ascendente (fig. 37-1) está formada por células gruesas que presentan muchas mitocondrias. Las nefronas con glomérulos en las porciones externas de la corteza renal poseen asas de Henle cortas (nefronas corticales), en tanto aquéllas con glomérulos en la región yuxtamedular de la corteza (nefronas yuxtamedulares) tienen asas largas, que se extienden hasta las pirámides medulares. En el ser humano, solo 15% de las nefronas tiene asas largas.

El extremo grueso de la rama ascendente del asa de Henle llega al glomérulo de la nefrona de la cual se origina el túbulo y se aloja entre sus arteriolas aferente y eferente. Las células especializadas en el extremo forman la mácula densa, que se encuentra cerca de la arteriola eferente y, sobre todo, de la aferente (fig. 37-2). La mácula, las células lacis, las circunvecinas y las células yuxtaglomerulares secretoras de renina en la arteriola aferente forman el aparato yuxtaglomerular (fig. 38-8).

El túbulo contorneado distal comienza en la mácula densa y tiene casi 5 mm de longitud. Aunque su epitelio es más bajo comparado con el del túbulo proximal y, aunque están presentes algunas microvellosidades, no hay un borde en cepillo distintivo. Los túbulos distales se fusionan para constituir túbulos colectores; estos poseen alrededor de 20 mm de longitud y pasan a través de la corteza renal y la médula para desembocar en la pelvis del riñón, en los vértices de las pirámides medulares. El epitelio de los túbulos colectores está constituido por células principales (células P) y células intercaladas (células I). Las primeras, que son las predominantes, se observan relativamente altas y presentan pocos organelos; intervienen en la reabsorción de iones de Na⁺ y en la de agua estimulada por la vasopresina. Las segundas, las cuales están presentes en menor número y también se encuentran en los túbulos distales, tienen más microvellosidades, vesículas citoplásmicas y mitocondrias; se ocupan de la secreción de ácido y del transporte de bicarbonato (HCO₃^–). La longitud total de las nefronas, incluidos los túbulos colectores, fluctúa de 45 a 65 mm.

Las células en los riñones que al parecer ejercen una función secretora, además de incluir las células granulosas en el aparato yuxtaglomerular, también comprenden algunas en el tejido intersticial de la médula renal; estas han recibido el nombre de células intersticiales de la médula renal (RMIC, renal medullary interstitial cells) y son células especializadas similares a fibroblastos. Contienen gotitas de lípido y son el sitio principal de expresión de la ciclooxigenasa 2 (COX-2) y la prostaglandinsintasa (PGES). La PGE₂ es el prostanoide principal que sintetiza en los riñones y un regulador paracrino importante de la homeostasis de sal y agua. Dicha prostaglandina es secretada por RMIC, por la mácula densa y por células de los túbulos colectores; la prostaciclina (PGI₂) y otras prostaglandinas son secretadas por las arteriolas y los glomérulos.

VASOS SANGUÍNEOS

En la figura 37-3 se muestra un esquema de la circulación renal. Las arteriolas aferentes son ramas cortas y rectas de las arterias interlobulillares. Cada una se divide en múltiples ramas capilares para formar el penacho de vasos que se encuentra en el glomérulo. Los capilares experimentan coalescencia para formar la arteriola eferente, que a su vez, se divide en capilares que irrigan los túbulos (capilares peritubulares) antes de drenar hacia las venas interlobulillares. Por tanto, los segmentos arteriales entre los glomérulos y los túbulos son, desde el punto de vista técnico, un sistema portal y los capilares glomerulares constituyen los únicos capilares del organismo que drenan hacia las arteriolas. Sin embargo, existe relativamente escaso músculo liso en las arteriolas eferentes.

Los capilares que drenan los túbulos de las nefronas corticales forman una red peritubular, en tanto las arteriolas eferentes de los glomérulos yuxtamedulares drenan no solo hacia dicha red, sino también hacia los vasos que forman asas delgadísimas (los vasos rectos). Estas asas se sumergen en las pirámides medulares adyacentes a las asas de Henle (fig. 37-3). Los vasos rectos descendentes poseen un endotelio no fenestrado, que contiene un transportador facilitado para la urea y los vasos rectos ascendentes presentan un endotelio fenestrado, compatible con su función de conservar los solutos.

La arteriola eferente de cada glomérulo se divide en capilares que riegan múltiples nefronas diferentes. Por ende, el túbulo de cada nefrona no necesariamente recibe sangre solo de la arteriola eferente de la misma nefrona. En seres humanos, la superficie total de los capilares renales es casi igual al área de superficie total de los túbulos y ambas miden alrededor de 12 m². El volumen de sangre presente en los capilares renales en un determinado momento es de 30 a 40 ml.

LINFÁTICOS

Los riñones tienen un riego linfático abundante que drena a través del conducto torácico hacia la circulación venosa en el tórax.

CÁPSULA

La cápsula renal es delgada pero firme. Si el riñón se vuelve edematoso, la cápsula limita el edema y aumenta la presión del tejido (presión intersticial renal). Esto disminuye la tasa de filtración glomerular (GFR) y al parecer intensifica y prolonga la anuria en la lesión renal aguda (AKI).

INERVACIÓN DE LOS VASOS RENALES

Los nervios renales pasan adyacentes a los vasos sanguíneos renales conforme entran en el riñón; contienen muchas fibras eferentes simpáticas posganglionares y algunas fibras aferentes. Asimismo, parece haber una inervación colinérgica a través del nervio vago, pero es dudosa su función. La inervación preganglionar simpática se deriva sobre todo de los segmentos dorsal inferior y lumbar alto de la médula espinal, y los cuerpos celulares de las neuronas posganglionares se encuentran en la cadena del ganglio simpático, en el ganglio mesentérico superior y a lo largo de la arteria renal. Las fibras simpáticas se distribuyen principalmente en las arteriolas aferente y eferente, los túbulos proximal y distal, así como el aparato yuxtaglomerular (véase cap. 38). Además, hay una inervación noradrenérgica densa de la rama ascendente gruesa del asa de Henle.

Las aferentes nociceptivas que median el dolor en la nefropatía siguen un trayecto paralelo a las eferentes simpáticas que ingresan a la médula espinal en las raíces dorsales de la columna dorsal y lumbar superior. Otras aferentes renales al parecer median un reflejo renorrenal por el cual un incremento de la presión ureteral de un riñón, lleva a disminución de la actividad del nervio eferente en el riñón contralateral; esta reducción permite un incremento en la excreción del ion Na⁺ y agua.

FLUJO SANGUÍNEO

En un adulto en reposo, los riñones reciben 1.2 a 1.3 L de sangre por minuto, o un poco menos de 25% del gasto cardiaco. El flujo sanguíneo renal puede medirse mediante flujómetros electromagnéticos o de otro tipo o se determina al aplicar el principio de Fick (véase cap. 30) al riñón; es decir, con la cuantificación de una sustancia absorbida por unidad de tiempo y al dividir este valor por la diferencia arteriovenosa de la sustancia a través del riñón. Dado que el riñón filtra el plasma, el flujo plasmático renal (RPF, renal plasma flow) equivale a la cantidad de una sustancia excretada por unidad de tiempo dividida por la diferencia arteriovenosa renal, siempre y cuando la cantidad en los eritrocitos no se modifique durante su paso a través del riñón. Cualquier sustancia excretada puede utilizarse si se puede medir su concentración en el plasma arterial y venoso renal, y si aquélla no es metabolizada, almacenada o producida por el riñón y, en sí, no afecta al flujo sanguíneo.

El RPF es susceptible de cuantificar mediante la infusión de ácido p-aminohipúrico (PAH) y al valorar sus concentraciones en orina y plasma. El PAH se filtra en los glomérulos y se secreta por las células tubulares, de manera que su cociente de extracción (concentración arterial menos la concentración venosa renal dividida por su concentración arterial) es elevado, por ejemplo, cuando se suministra PAH con infusión en dosis bajas, 90% de este en la sangre arterial es eliminado en un solo paso a través del riñón. Por tanto, se ha vuelto un lugar común calcular el “RPF” al dividir la cantidad de PAH en la orina por la concentración plasmática del mismo, haciendo caso omiso de la concentración en la sangre venosa renal. Se puede utilizar el plasma venoso periférico porque la concentración de este ácido es esencialmente idéntica a la que se encuentra en el plasma arterial que llega al riñón. El valor obtenido debe llamarse flujo plasmático renal efectivo (ERPF) para indicar que no se midió la concentración en el plasma venoso renal. En seres humanos, dicho flujo promedia alrededor de 625 ml/min.

Ejemplo:

Concentración de PAH en la orina (U_PAH): 14 mg/ml

Flujo de orina ($V˙$): 0.9 ml/min

Concentración de PAH en el plasma (P_PAH): 0.02 mg/ml

Cabe hacer notar que el flujo plasmático renal efectivo determinado de esta manera corresponde a la depuración del PAH. Más adelante se describe con detalle el concepto de depuración.

El flujo plasmático renal efectivo puede convertirse en el flujo plasmático renal (RPF) efectivo:

Cociente de extracción de PAH promedio: 0.9

A partir del RPF, con el cual es posible calcular el flujo sanguíneo renal al dividir por 1, menos el hematocrito:

Hematocrito (Hct): 45%

PRESIÓN EN LOS VASOS RENALES

Se ha medido directamente la presión de los capilares glomerulares en las ratas y se ha observado que es bastante más baja que la prevista, basándose en mediciones indirectas. Cuando la media de la presión arterial periférica tiene cifras de 100 mmHg, la presión en los capilares glomerulares corresponde a casi 45 mmHg. La presión desciende a través del glomérulo solo 1 a 3 mmHg, pero surge una disminución adicional en la arteriola eferente, de manera que la presión en los capilares peritubulares es de casi 8 mmHg. La presión en la vena renal tiene valores de cerca de 4 mmHg. Los gradientes de presión son similares en los monos ardilla y probablemente en los seres humanos con una presión en los capilares glomerulares que corresponde a casi 40% de la presión arterial periférica.

REGULACIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

La norepinefrina (noradrenalina) constriñe los vasos renales y su máximo efecto al ser inyectada ocurre en las arterias interlobulillares y en las arteriolas aferentes. El riñón necesita dopamina y produce vasodilatación renal y natriuresis. La angiotensina II lleva a cabo su efecto constrictor sobre las arteriolas aferente y eferente. Las prostaglandinas aumentan el flujo sanguíneo de la corteza renal y disminuyen el flujo sanguíneo de la médula renal. La acetilcolina también genera vasodilatación renal. Una dieta rica en proteínas aumenta la presión de los capilares glomerulares e incrementa el flujo sanguíneo del riñón.

FUNCIONES DE LOS NERVIOS RENALES

La estimulación de los nervios renales aumenta la secreción de renina por una acción directa de la noradrenalina liberada en los receptores adrenérgicos β₁ en las células yuxtaglomerulares (véase cap. 38) y aumenta la reabsorción de iones de Na⁺, probablemente por acción directa de la noradrenalina sobre las células de los túbulos renales. Los túbulos proximal y distal, así como la rama ascendente gruesa del asa de Henle tienen abundante inervación. Cuando los nervios renales son estimulados en grado creciente en animales de experimentación, la primera respuesta es un incremento de la sensibilidad de las células yuxtaglomerulares (cuadro 37-1), seguido de mayor secreción de renina, luego un aumento de la reabsorción de iones de Na⁺ y por último, en el umbral más alto, vasoconstricción renal con disminución de la filtración glomerular y del flujo sanguíneo renal. Aún no se sabe si el efecto sobre la reabsorción de Na⁺ es mediado por los receptores adrenérgicos α o β y quizá sea mediado por los dos. Tampoco se ha dilucidado la participación funcional de los nervios renales en el metabolismo del sodio ionizado, lo cual en parte se debe a que casi todas las funciones renales parecen normales en los pacientes con riñones trasplantados y es necesario que transcurra algún tiempo para que dichos riñones adquieran una inervación funcional.

La potente estimulación de los riñones por los nervios noradrenérgicos simpáticos causa reducción intensa del flujo sanguíneo renal. Este efecto es mediado por los receptores adrenérgicos α₁ y en menor grado, por los receptores adrenérgicos α₂ postsinápticos. Ocurre alguna descarga tónica en los nervios renales en reposo en animales y seres humanos. Cuando desciende la presión arterial sistémica, la respuesta vasoconstrictora producida por disminución de la descarga de los nervios barorreceptores, comprende una vasoconstricción renal. El flujo sanguíneo renal se reduce durante el ejercicio y, en menor grado, al levantarse desde la posición de decúbito supino.

AUTORREGULACIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

Cuando el riñón recibe un flujo sanguíneo a presiones moderadas (90 a 220 mmHg en el perro), la resistencia vascular renal varía con la presión de manera que el flujo sanguíneo renal es relativamente constante (fig. 37-4). Este tipo de autorregulación ocurre en dichos órganos y varios factores contribuyen a ello (véase cap. 32). La autorregulación renal se presenta en riñones desnervados y en los aislados sin riego sanguíneo, pero la impide la utilización de fármacos que paralizan el músculo liso vascular. Aquélla tal vez se produce, en parte, por una respuesta contráctil directa para distender el músculo liso de la arteriola aferente. Quizá también intervenga el óxido nítrico (NO). Asimismo, a presiones de perfusión bajas, la angiotensina II parece participar al constreñir las arteriolas eferentes y, por tanto, al conservar la tasa de filtración glomerular. Se considera que esta es la explicación de la insuficiencia renal, la cual a veces sobreviene en pacientes con un flujo sanguíneo renal deficiente tratados con inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina.

FLUJO SANGUÍNEO RENAL Y CONSUMO DE OXÍGENO

La principal función de la corteza renal es la filtración de grandes volúmenes de sangre a través de los glomérulos, de manera que no es sorprendente que el flujo sanguíneo de la corteza renal sea relativamente considerable y que se extraiga poco oxígeno de la sangre. El flujo sanguíneo cortical asciende a casi 5 ml/g de tejido renal/min (en comparación con 0.5 ml/g/min en el cerebro) y la diferencia del oxígeno de sangre arteriovenosa en todo el riñón es de solo 14 ml/L de sangre, en comparación con 62 ml/L para el cerebro y 114 ml/L para el corazón (cuadro 33-1). La Po₂ de la corteza renal tiene valores de casi 50 mmHg. Por otra parte, la conservación del gradiente osmótico en la médula renal requiere un flujo sanguíneo relativamente bajo. Por tanto, no es de sorprender que el flujo sanguíneo sea de casi 2.5 ml/g/min en la porción externa de la médula y de 0.6 ml/g/min en la porción interna de la médula. Sin embargo, se realiza un trabajo metabólico, sobre todo para reabsorber sodio ionizado en la rama ascendente gruesa del asa de Henle, de manera que cantidades de oxígeno relativamente grandes son extraídas de la sangre en la médula renal. La Po₂ de la médula tiene cifras de casi 15 mmHg. Esto hace que la médula sea vulnerable a la hipoxia si se reduce más el flujo sanguíneo. El óxido nítrico, las prostaglandinas y muchos péptidos cardiovasculares en esta región funcionan de una manera paracrina para preservar el equilibrio entre el flujo sanguíneo bajo y las necesidades metabólicas.

MEDICIÓN DE LA TASA DE FILTRACIÓN GLOMERULAR

La tasa de filtración glomerular (GFR) es la cantidad de ultrafiltrado plasmático que se forma por minuto y que se mide en animales de experimentación intactos y en seres humanos, al cuantificar el nivel de una sustancia en el plasma y la cantidad excretada. La sustancia utilizada para medir la GFR debe filtrar libremente a través de los glomérulos y no debe secretarse ni resorberse por los túbulos.

Además de la condición de que sea filtrada libremente y que no se reabsorba ni secrete en los túbulos, la sustancia idónea para medir la GFR debe ser atóxica y que el organismo no la metabolice. La inulina, polímero de fructosa con un peso molecular de 5 200, cumple con dichas condiciones en los humanos y muchos animales y se utiliza para medir la GFR.

La depuración plasmática por riñones es el volumen de plasma del cual los riñones extraen o eliminan totalmente una sustancia en un lapso particular (por lo común en minutos). La cantidad de la sustancia que aparece en la orina por unidad de tiempo es el resultado de la filtración renal de un número particular de mililitros de plasma que la contenían. La GFR y la depuración se miden en ml/min.

Por ende, si se designa la sustancia con la letra X, el filtrado glomerular equivale a la concentración de X en la orina (U_X) por el flujo urinario por unidad de tiempo ($V˙$) divididos por la concentración plasmática arterial de $X(PX)oV˙/PX$. Este valor se denomina depuración de X (CX).

En la práctica, se aplica por vía intravenosa una dosis de carga (bolo) de inulina, seguida de una infusión continua para mantener constante la concentración en plasma arterial. Después que la inulina se ha equilibrado con los líquidos corporales, se obtiene una muestra de orina en un periodo exacto y se consigue una muestra de plasma en el momento intermedio durante la recolección. Se valoran las concentraciones plasmáticas y urinarias de inulina y se calcula la depuración:

La depuración de creatinina (C_Cr) también se utiliza para conocer la GFR, aunque parte de ella es secretada por los túbulos, en consecuencia la eliminación de dicho metabolito es un poco mayor que la de la inulina. A pesar de esto, la eliminación de la creatinina endógena permite conocer con precisión razonable la función de la GFR, porque las cifras concuerdan bastante bien con las de la GFR medidas con inulina (cuadro 37-2). Pese a tal situación, se utilizan con mayor frecuencia los valores de P_Cr como tasa de la función renal (normal = 1 mg/100 ml).

TASA DE FILTRACIÓN GLOMERULAR NORMAL

La velocidad del filtrado glomerular en una persona sana de constitución promedio equivale a casi 125 ml/min. Esta magnitud se correlaciona muy bien con el área de superficie, pero los valores en las mujeres son 10% más bajos que los correspondientes a los varones, inclusive después de la corrección con respecto al área de superficie. Un valor de 125 ml/min es 7.5 L/h, o 180 L/día, en tanto el volumen urinario normal corresponde a casi 1 L/día. Por consiguiente, de manera normal se reabsorbe 99% o más del filtrado. A una velocidad de filtración glomerular de 125 ml/min, en un día los riñones filtran un volumen de líquido equivalente a cuatro tantos del agua corporal total, 15 tantos el volumen del líquido extracelular y 60 tantos el volumen plasmático.

CONTROL DE LA TASA DE FILTRACIÓN GLOMERULAR

Los factores que controlan la filtración a través de los capilares glomerulares son los mismos que los que determinan la filtración a través de todos los demás capilares (véase cap. 31), es decir, el tamaño del lecho capilar, la permeabilidad de los capilares y los gradientes de presión hidrostática y osmótica a través de la pared capilar. Para cada nefrona:

donde K_f, coeficiente de ultrafiltración glomerular, es el producto de la conductividad hidráulica en la pared de los capilares glomerulares (es decir, su permeabilidad) y el área de superficie de filtración efectiva; P_GC, presión hidrostática media en los capilares glomerulares; P_T, presión hidrostática media en el túbulo (espacio de Bowman); π_GC, presión oncótica del plasma en los capilares glomerulares y, π_T, presión oncótica del filtrado en el túbulo (espacio de Bowman).

PERMEABILIDAD

La permeabilidad de los capilares glomerulares es casi 50 veces mayor comparada con la de los capilares en el músculo esquelético. Las sustancias neutras con diámetros moleculares efectivos menores de 4 nm son filtradas libremente y la filtración de las sustancias neutras con diámetros de más de 8 nm es casi nula. Entre estos valores, la filtración es inversamente proporcional al diámetro. Sin embargo, las sialoproteínas presentes en la pared de los capilares glomerulares tienen carga negativa y los estudios con dextranos cargados negativa y positivamente indican que las cargas negativas repelen las sustancias de carga negativa en la sangre, lo cual da por resultado que la filtración de las sustancias aniónicas de 4 nm de diámetro sea menor que la mitad de las sustancias neutras del mismo tamaño. Este fenómeno probablemente explica por qué la albúmina, que posee un diámetro molecular efectivo de alrededor de 7 nm, normalmente tenga una concentración glomerular de solo 0.2% de su concentración plasmática en vez de la concentración más elevada que cabría esperar con base solo en el diámetro. La albúmina presente en la circulación sanguínea muestra carga negativa. Por el contrario, la filtración de sustancias catiónicas es mayor en comparación con la de las sustancias neutras.

La cantidad de proteína que se encuentra en la orina normalmente es menor de 100 mg/día y la mayor parte de esta no es filtrada, sino que se deriva de las células tubulares desprendidas. La presencia de cifras importantes de albúmina en la orina se denomina albuminuria. En la nefritis, las cargas negativas en la pared glomerular están disipadas y quizás aparezca albuminuria por este motivo, sin que ocurra un incremento del tamaño de los “poros” de la membrana.

TAMAÑO DEL LECHO CAPILAR

Las contracciones de las células del mesangio pueden alterar el coeficiente de ultrafiltración glomerular y originar disminución de dicho coeficiente, lo cual se debe en gran parte a una reducción del área disponible para la filtración. La contracción de los puntos donde se bifurcan las asas capilares tal vez desvía el flujo sanguíneo, alejándolo de algunas de las asas y, en otras partes, las células del mesangio contraídas se distorsionan y comprimen la luz de los capilares. En el cuadro 37-3 se enumeran los fármacos que se han utilizado para afectar las células del mesangio. La angiotensina II constituye un regulador importante de la contracción del mesangio y en los glomérulos existen receptores de angiotensina II. Además, algunas pruebas indican que las células del mesangio sintetizan renina.

PRESIÓN HIDROSTÁTICA Y OSMÓTICA

La presión en los capilares glomerulares es más elevada si se le compara con la de otros lechos capilares, en virtud de que las arteriolas aferentes son ramas rectas y cortas de las arterias interlobulillares. Asimismo, las arteriolas eferentes, vasos “corriente abajo” de los glomérulos, muestran una resistencia relativamente elevada. La presión hidrostática capilar es contrarrestada por la presión hidrostática generada en la cápsula de Bowman; también se neutraliza con el gradiente de presión oncótica generado en los capilares glomerulares (π_GC − π_T). En situaciones normales, la presión oncótica del filtrado en el túbulo es insignificante y el gradiente básicamente es igual a la presión oncótica originada por las proteínas plasmáticas.

En la figura 37-5 se muestran las presiones efectivas que se observan en un tipo de ratas. La presión de filtración neta (P_UF) tiene cifras 15 mmHg en el extremo aferente de los capilares glomerulares, pero desciende a cero (es decir, si alcanza el equilibrio de la filtración) proximal al extremo eferente de los capilares glomerulares. Esto se debe a que el líquido abandona el plasma y aumenta la presión oncótica conforme la sangre pasa a través de los capilares glomerulares. En la figura 37-5, también se muestra la modificación calculada en ∆π en un capilar glomerular idealizado. Es evidente, asimismo, que las porciones de los capilares glomerulares de modo normal no contribuyen a la formación del ultrafiltrado glomerular; es decir, el intercambio a través de los capilares glomerulares es limitado por el flujo más que por la difusión. También es notorio que una reducción en la velocidad de elevación de la curva de ∆ producida por un aumento en el flujo plasmático renal aumentaría la filtración, ya que incrementaría la distancia donde tendría lugar la filtración a través de los capilares.

Es muy variable el alcance del equilibrio de la filtración entre las especies y la medición del coeficiente de ultrafiltración glomerular conlleva algunas incertidumbres. No está bien dilucidado si en el ser humano se logra un equilibrio de la filtración.

CAMBIOS EN LA TASA DE FILTRACIÓN GLOMERULAR

Las variaciones en los factores descritos en párrafos precedentes y enumerados en el cuadro 37-4 tienen efectos previsibles sobre el filtrado glomerular. Las modificaciones en la resistencia de los vasos renales como consecuencia de la autorregulación tienden a estabilizar la presión de filtración, pero cuando la presión arterial sistémica media desciende por debajo del intervalo de autorregulación (fig. 37-4), la GFR se reduce súbitamente. La GFR tiende a mantenerse cuando la constricción de las arteriolas eferentes es mayor comparada con la de las aferentes, pero la constricción de unas y otras disminuye el flujo sanguíneo en los túbulos.

FRACCIÓN DE FILTRACIÓN

El cociente de la GFR a flujo plasmático renal, la fracción de filtración, normalmente presenta un valor de 0.16 a 0.20. La GFR varía menos que el flujo plasmático renal. Cuando hay un descenso de la presión arterial sistémica, la GFR desciende menos que el filtrado plasmático renal en virtud de la constricción de las arteriolas eferentes y por consiguiente, aumenta la fracción de filtración.

GENERALIDADES

La cantidad de cualquier sustancia (X) filtrada es el producto del filtrado glomerular y la concentración plasmática de la sustancia (C_lnP_X). Las células tubulares pueden añadir mayor concentración de las sustancias al filtrado (secreción tubular), pueden retirar parte de la sustancia o toda la sustancia del mismo (reabsorción tubular) o pueden hacer ambas cosas. La cantidad de la sustancia excretada por unidad de tiempo ($VXV˙$) equivale a la cantidad filtrada más la cantidad neta transportada por los túbulos. Esta última cifra es indicada de manera conveniente por el símbolo T_X (fig. 37-6). La depuración de la sustancia equivale a la GFR cuando no se produce una secreción tubular neta o reabsorción, y dicha eliminación supera a la GFR si hay una secreción tubular neta y es menor que la tasa de filtración glomerular cuando ocurre una reabsorción tubular neta.

Gran parte de los conocimientos sobre la filtración glomerular y la función tubular se ha obtenido mediante el empleo de técnicas de micropunción. Es factible insertar micropipetas en los túbulos de riñón viviente y valorar la composición del aspirado de líquido tubular con el uso de técnicas microquímicas. Además, se pueden insertar dos pipetas en un túbulo e irrigarse el túbulo in vivo. Como alternativa, es posible estudiar in vitro los segmentos de túbulos aislados irrigados y se pueden desarrollar células tubulares así como estudiarse en cultivo.

MECANISMOS DE REABSORCIÓN Y SECRECIÓN TUBULARES

Las proteínas pequeñas y algunas hormonas peptídicas son reabsorbidas en los túbulos proximales mediante endocitosis. Otras sustancias son secretadas o reabsorbidas en los túbulos por difusión pasiva entre las células y a través de estas por medio de difusión facilitada a través de gradientes químicos o eléctricos o el transporte activo en contra de tales gradientes. El movimiento ocurre por medio de conductos iónicos, moléculas de intercambio, moléculas de cotransporte y bombas. Hoy en día, se han clonado muchas de ellas y se está estudiando su regulación.

Es importante advertir que las bombas y otras unidades de la membrana luminal son diferentes a las encontradas en la membrana basolateral. Tal como se comentó en el caso del epitelio gastrointestinal, es precisamente la distribución polarizada que se mencionó, la que permite el desplazamiento neto de solutos a través de los epitelios.

Al igual que los sistemas de transporte en otras partes, el sistema de transporte activo en los riñones tiene una tasa máxima, o transporte máximo (Tm), a la cual pueden transportar un soluto específico. Como consecuencia, la cantidad de un soluto específico transportado es proporcional a su cifra presente hasta el transporte máximo para el soluto, pero a concentraciones más altas, se satura el mecanismo de transporte y no se aprecia un incremento de la cantidad transportada. Sin embargo, los transportes máximos para algunos sistemas son considerables y es difícil saturarlos.

Asimismo, cabe notar que el epitelio tubular, al igual que el del intestino delgado, es un epitelio poroso por cuanto las uniones intercelulares hacen posible el paso de agua y electrólitos en cierta medida. El grado en el que la filtración por esta vía paracelular contribuye al flujo neto de líquido y solutos hacia los túbulos y fuera de los mismos es controvertido dado que es difícil cuantificarlo, pero pruebas actuales parecen indicar que es un factor importante en el túbulo proximal. Una indicación de esto es que la paracelina-1, una proteína ubicada en las uniones intercelulares, se relaciona con la reabsorción de iones de magnesio (Mg²⁺), y una mutación con pérdida de función del gen para su síntesis genera una eliminación urinaria intensa de Mg²⁺ y Ca²⁺.

REABSORCIÓN DE IONES SODIO

La reabsorción de Na⁺ y Cl^– desempeña una función importante en la homeostasis de los electrólitos y el agua del organismo. Además, el transporte del sodio ionizado se acopla al movimiento de hidrogeniones (H⁺), glucosa, aminoácidos, ácidos orgánicos, fosfato y otros electrólitos y sustancias a través de las paredes tubulares. En el cuadro 37-5 se enumeran los principales cotransportadores e intercambiadores que operan en las diversas porciones de la nefrona. En los túbulos proximales, la región gruesa de la rama ascendente del asa de Henle, los túbulos distales y los túbulos colectores, el Na⁺ se desplazan mediante cotransporte o intercambio desde la luz tubular hasta las células epiteliales de los túbulos por medio de sus gradientes de concentración y eléctrico, y luego es bombeado activamente desde estas células hacia el espacio intersticial. El ion sodio es bombeado hacia el intersticio por la Na, K ATPasa activa en la membrana basolateral. Por consiguiente, el sodio se transporta de modo activo fuera de todos los segmentos del túbulo renal, excepto en las porciones delgadas del asa de Henle. En el capítulo 2 se describe con detalle la operación de la bomba de sodio ampliamente distribuida. Esta causa la extrusión de tres Na⁺ en intercambio por dos K⁺, los cuales son bombeados hacia el interior de la célula.

Las células tubulares de la nefrona están conectadas por uniones justas en sus bordes luminales, pero hay un espacio entre las células en las áreas restantes de sus bordes laterales. Gran parte del sodio ionizado es transportado de manera activa hacia los espacios intercelulares laterales (fig. 37-7).

Normalmente, alrededor de 60% del sodio ionizado filtrado es reabsorbido en el túbulo proximal, principalmente mediante el intercambio de Na-H. Otro 30% es absorbido a través del cotransportador de Na-2Cl-K en la rama ascendente gruesa del asa de Henle. En los segmentos de la nefrona, el desplazamiento paracelular pasivo de sodio también contribuye a la resorción global de dicho ion. En el túbulo contorneado distal se absorbe 7% del Na⁺ filtrado, por parte del cotransportador de sodio y cloruro. La parte restante del ion sodio filtrado, casi 3%, se absorbe a través de los conductos epiteliales de sodio (EnaC) en los túbulos colectores y esta es la porción que es regulada por la aldosterona en los ajustes homeostáticos del equilibrio de sodio ionizado.

REABSORCIÓN DE GLUCOSA

La glucosa, los aminoácidos y el bicarbonato se reabsorben junto con el ion sodio en la porción inicial del túbulo proximal (fig. 37-8). La glucosa suele ser una de las sustancias extraídas de la orina mediante transporte activo secundario. Es filtrada a una tasa aproximada de 100 mg/min (80 mg/100 ml de plasma × 125 ml/min). Básicamente se reabsorbe toda la glucosa y no más de algunos miligramos aparecen en la orina en un periodo de 24 h. La cantidad reabsorbida es proporcional a la filtrada y, por tanto, a la concentración plasmática de glucosa (P_G) multiplicada por el filtrado glomerular hasta conseguir el transporte máximo (Tm_G). Cuando se supera este último, aumenta la cantidad de glucosa en la orina (fig. 37-9). El transporte máximo de glucosa asciende a casi 375 mg/min en varones y a 300 mg/min en mujeres.

El umbral renal para la glucosa es la concentración plasmática a la cual aparece inicialmente esta sustancia en la orina en cantidades mayores de las mínimas normales. Es de esperar que el umbral renal sea de casi 300 mg/100 ml, es decir, 375 mg/min (de transporte máximo de glucosa) divididos por 125 ml/min (tasa de filtración glomerular). No obstante, el umbral renal efectivo es de casi 200 mg/100 ml de plasma arterial, lo cual corresponde a una concentración en sangre venosa de casi 180 mg/100 ml. En la figura 37-9 se muestra por qué el umbral renal efectivo es menor comparado con el umbral previsto. Se obtendría la curva “ideal” que se muestra en este diagrama si el transporte máximo de glucosa en todos los túbulos fuese idéntico y si toda la glucosa se extrajera de cada túbulo cuando el volumen filtrado estuviese por debajo del transporte máximo de glucosa. Esto no ocurre así y, en el ser humano, por ejemplo, la curva real es redondeada y se desvía bastante de la curva “ideal”. Tal desviación se denomina desbordamiento. La magnitud de este último es inversamente proporcional a la avidez con la cual el mecanismo de transporte fija la sustancia que transporta.

MECANISMO DE TRANSPORTE DE LA GLUCOSA

La reabsorción de glucosa en los riñones es similar a la de glucosa en el intestino (véase cap. 26). La glucosa y el sodio ionizado se unen al transportador de glucosa dependiente de sodio (SGLT, sodium-dependent glucose transporter) 2 en la membrana apical y la glucosa es transportada hacia la célula a medida que el ion sodio se desplaza a través de su gradiente eléctrico y químico. Este ion es bombeado después fuera de la célula hacia el intersticio y la glucosa es conducida por el transportador de glucosa (GLUT) 2 hacia el líquido intersticial. Por lo menos en la rata, se observa también cierto transporte por SGLT-1 y el GLUT-1.

El SGLT-2 se une de manera específica al dextroisómero (isómero D) de la glucosa y la tasa de transporte de la D-glucosa es muchos tantos mayor que la de la L-glucosa. El transporte de glucosa en los riñones es inhibido, lo mismo que en el intestino, por el glucósido vegetal florizina, el cual compite con la D-glucosa por la unión al transportador.

OTROS EJEMPLOS DE TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

Al igual que la reabsorción de glucosa, la de aminoácidos es muy intensa en la primera porción del túbulo contorneado proximal. La absorción en este sitio se parece a la que ocurre en el intestino (véase cap. 26). Los principales transportadores en la membrana apical cotransportan sodio ionizado, en tanto los transportadores en las membranas basolaterales no son dependientes de ion sodio. Este último es bombeado fuera de las células por la Na, K ATPasa y los aminoácidos salen por difusión pasiva o facilitada hacia el líquido intersticial.

Parte del Cl^– se reabsorbe con sodio ionizado y iones potasio en la rama ascendente gruesa del asa de Henle. Además, se han identificado dos miembros de la familia de los conductos del cloro en el riñón. Las mutaciones del gen para uno de los conductos renales se vinculan con cálculos renales que tienen Ca²⁺ e hipercalciuria (enfermedad de Dent), pero aún no se ha esclarecido de qué manera está vinculado el transporte tubular de Ca²⁺ y Cl^–.

TRANSPORTE DE PAH

La dinámica de transporte de PAH ilustra la operación de los mecanismos de transporte activo que secretan sustancias hacia el líquido tubular (recuadro clínico 37-1). La carga filtrada de PAH es una función lineal de la concentración plasmática, pero su secreción aumenta a medida que se eleva su presión parcial (P_PAH) solo hasta que se alcanza una tasa de secreción máxima (Tm_PAH) (fig. 37-10). Cuando la P_PAH es baja, la C_PAH es alta; pero cuando aumenta P_PAH por encima Tm_PAH, la C_PAH desciende de forma progresiva. Con el tiempo se acerca a la depuración de la inulina (C_In) (fig. 37-11), ya que la cantidad de PAH secretada se convierte en una fracción cada vez más pequeña de la cifra total excretada. Por lo contrario, la eliminación de glucosa es básicamente de cero a valores de P_G por debajo del umbral renal; sin embargo, por arriba del umbral, esta eliminación aumenta hasta llegar a la de inulina a medida que se incrementa la P_G.

Ya se describió antes la utilización de la C_PAH para conocer el flujo plasmático renal efectivo.

RETROALIMENTACIÓN TUBULOGLOMERULAR Y EQUILIBRIO GLOMERULOTUBULAR

Las señales provenientes del túbulo renal en cada nefrona retroalimentan para afectar la filtración en su glomérulo. A medida que aumenta la tasa de flujo a través de la rama ascendente del asa de Henle y la primera porción del túbulo distal, disminuye la filtración glomerular en la misma nefrona y, por lo contrario, una reducción en el flujo incrementa la GFR (fig. 37-12). Este proceso, denominado retroalimentación tubuloglomerular, tiende a conservar la constancia de la carga que llega al túbulo distal.

El sensor para esta respuesta es la mácula densa. La cantidad de líquido que entra en el túbulo distal en el extremo de la rama ascendente gruesa del asa de Henle, depende de la cantidad Na⁺ y Cl^– y en el mismo. Tales iones entran a las células de la mácula densa a través del cotransportador de Na-K-2Cl que opera en sus membranas apicales. El aumento de sodio ionizado incrementa la actividad de la Na, K ATPasa y un aumento consecutivo en la hidrólisis de trifosfato de adenosina (ATP) propicia la formación de más adenosina. Tal vez esta última es secretada por la membrana basal de las células. Esta ejerce su acción a través de los receptores de adenosina A₁ sobre las células de la mácula densa e incrementa su liberación de Ca²⁺ hacia el músculo liso vascular en las arteriolas aferentes. Esto genera vasoconstricción de las arteriolas aferentes y una disminución consecutiva del filtrado glomerular. Probablemente un mecanismo similar genera una señal que reduce la secreción de renina por las células yuxtaglomerulares adyacentes en la arteriola aferente (véase cap. 38), pero esto aún no se ha esclarecido.

En cambio, un incremento de la GFR causa un aumento de la reabsorción de solutos y, por tanto, de agua, principalmente en el túbulo proximal, de manera que, en general, el porcentaje de soluto reabsorbido se mantiene constante. Este proceso se llama equilibrio glomerulotubular y es muy notorio para el NA⁺. El cambio en la reabsorción de dicho ion ocurre al cabo de algunos segundos después de un cambio en la filtración, de manera que quizás intervenga un factor humoral extrarrenal. Como otra alternativa, un factor corresponde a la presión oncótica en los capilares peritubulares. Cuando el filtrado glomerular es alto, hay un incremento relativamente considerable de la presión oncótica del plasma que sale de los glomérulos a través de las arteriolas eferentes y, por consiguiente, de sus ramas capilares. Esto eleva la reabsorción de sodio ionizado del túbulo. Sin embargo, también intervienen otros mecanismos intrarrenales aún no identificados.

TRANSPORTE DE AGUA

En situaciones normales, el glomérulo filtra 180 L de líquido por día, en tanto el volumen urinario promedio por día asciende a casi 1 L. Se puede excretar la misma cantidad de soluto por 24 h en un volumen urinario de 500 ml, con una concentración de 1 400 mosm/kg o en un volumen de 23.3 L con una concentración de 30 mosm/kg (cuadro 37-6). Tales cifras demuestran dos hechos importantes. En primer lugar, se reabsorbe un mínimo de 87% del agua filtrada, aun cuando el volumen urinario sea de 23 L y en segundo lugar, la reabsorción de la parte restante del agua filtrada puede variar sin afectar la excreción total de solutos. Por tanto, cuando está concentrada la orina, el agua se retiene más que los solutos y, cuando se halla diluida, se pierde agua del organismo más que los solutos. Los dos hechos tienen gran importancia en la regulación de la osmolalidad de los líquidos corporales. Un control decisivo de la diuresis de agua lo lleva a cabo la vasopresina, que actúa sobre los túbulos colectores.

ACUAPORINAS

La difusión rápida de agua a través de las membranas celulares depende de la presencia de los conductos de agua, las proteínas de la membrana integral denominadas acuaporinas. Hasta el momento, se han clonado 13 acuaporinas. Sin embargo, solo cuatro de ellas (acuaporinas 1, 2, 3 y 4) desempeñan una función decisiva en el riñón. Más adelante, se analizan las funciones de las acuaporinas 1 y 2 en el transporte renal de agua.

TÚBULO PROXIMAL

El transporte activo de muchas sustancias ocurre desde el líquido presente en el túbulo proximal, pero algunos estudios de micropunción han demostrado que el líquido se preserva básicamente isoosmótico en el extremo del túbulo proximal (fig. 37-8). La acuaporina 1 se ubica en la membrana basolateral tanto como en la apical de los túbulos proximales y su presencia permite el desplazamiento rápido del agua fuera del túbulo a través de los gradientes osmóticos establecidos por el transporte activo de solutos y se mantiene la isotonicidad. Dado que el cociente de la concentración en plasma (TF/P) de la sustancia no reabsorbible inulina corresponde a 2.5 a 3.3 en el extremo del túbulo proximal, se deduce que para el tiempo en que el filtrado llega a este punto, se ha retirado 60 a 70% del soluto filtrado y 60 a 70% del agua filtrada (fig. 37-13).

Cuando se produjo bloqueo génico de la acuaporina 1 en ratones, la permeabilidad del agua en el túbulo proximal se redujo 80%. Al someter a deshidratación a los ratones, su osmolalidad urinaria no aumentó (<700 mosm/kg), aun en presencia de otras acuaporinas renales. En personas con mutaciones que eliminan la actividad de la acuaporina 1, la anomalía del metabolismo del agua no es tan grave, aunque su respuesta a la deshidratación está alterada.

ASA DE HENLE

Según se mencionó antes, las asas de Henle de las nefronas yuxtaglomerulares se sumergen de manera profunda en las pirámides medulares antes de drenar hacia los túbulos contorneados distales en la corteza y todos los túbulos colectores descienden de nuevo a través de las pirámides medulares para drenar en las puntas de las pirámides hacia la pelvis renal. Hay un incremento graduado de la osmolalidad del intersticio de las pirámides en el ser humano: la osmolalidad en las puntas de las papilas puede llegar a casi 1 200 mosm/kg de agua, alrededor de cuatro tantos la del plasma. La rama descendente del asa de Henle es permeable al agua, dada la presencia de acuaporina 1 tanto en la membrana apical como en la basolateral, pero la rama ascendente es impermeable al agua. Los iones Na⁺, K⁺ y Cl^– son cotransportados fuera del segmento grueso de la rama ascendente. Como consecuencia, el líquido que se halla en la rama descendente del asa de Henle se vuelve hipertónico a medida que el agua sale del túbulo hacia el intersticio hipertónico. En la rama ascendente, aquél se torna más diluido por el desplazamiento de Na⁺ y Cl^– fuera de la luz tubular y cuando el líquido llega a la parte superior del haz de la rama ascendente (el llamado segmento de dilución) se vuelve entonces hipotónico con respecto al plasma. Al pasar por la rama descendente del asa de Henle, se reabsorbe otro 15% del agua filtrada, de manera que aproximadamente 20% del agua filtrada entra en el túbulo distal y, en este punto, el cociente TF/P de la inulina equivale a casi 5.

En la rama ascendente gruesa, un transportador cotransporta un Na⁺, un K⁺ y dos Cl^– desde la luz tubular hasta las células tubulares. Este es otro ejemplo del transporte activo secundario; el sodio ionizado experimenta un transporte activo desde las células hasta el intersticio gracias a la Na, K ATPasa presente en las membranas basolaterales de las células, lo cual conserva bajo el ion de sodio intracelular. El transportador de Na-K-2Cl tiene dos dominios transmembranarios con aminos y carboxilos terminales intracelulares; es un miembro de una familia de transportadores encontrada en muchos otros lugares, como las glándulas salivales, el tubo digestivo y las vías respiratorias.

El K⁺ se difunde de nuevo hacia la luz tubular y vuelve hacia el intersticio a través de los conductos de ROMK (conducto del potasio de la membrana apical) y otros conductos de potasio. El Cl^– se desplaza hacia el intersticio a través de los conductos del ClC-Kb (fig. 37-14).

TÚBULO DISTAL

El túbulo distal, sobre todo su primera parte, es en efecto una extensión del segmento grueso de la rama ascendente; es relativamente impermeable al agua y la reabsorción constante de soluto más que solvente diluye más el líquido tubular.

TÚBULOS COLECTORES

Estos túbulos muestran dos porciones: una cortical y una medular. Los cambios de la osmolalidad y el volumen en los túbulos colectores dependen de la cantidad de vasopresina que actúa sobre los túbulos. Esta hormona antidiurética de la neurohipófisis aumenta la permeabilidad de los túbulos colectores al agua. La sustancia clave para la acción de la vasopresina sobre los túbulos colectores es la acuaporina 2. A diferencia de las demás acuaporinas, esta se almacena en las vesículas intracitoplásmicas de las células principales. La vasopresina hace posible una inserción rápida de estas vesículas en la membrana apical de las células. El efecto es mediado por el receptor de vasopresina V₂, el 5-monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) y la proteína cinasa A. Intervienen elementos citoesqueléticos, como las proteínas motrices que se encuentran en el microtúbulo (dineína y dinactina) al igual que las proteínas fijadoras de filamento de actina como la miosina-1.

Cuando hay suficiente vasopresina para producir una antidiuresis máxima, el agua se desplaza fuera del líquido hipotónico que entra en los túbulos colectores corticales hacia el intersticio de la corteza y el líquido tubular se vuelve isotónico. De esta manera, se retira hasta 10% del agua filtrada. Luego, el líquido isotónico entra a los túbulos colectores de la médula con un cociente de TF/P de inulina de casi 20. Otro 4.7% adicional o más del filtrado se reabsorbe hacia el intersticio hipertónico de la médula renal, lo cual genera una orina concentrada con un cociente TF/P de inulina de más de 300. En el ser humano, la osmolalidad de la orina puede llegar a 1 400 mosm/kg de agua, lo cual corresponde a cinco tantos la osmolalidad del plasma, reabsorbiéndose un total de 99.7% del agua filtrada (cuadro 37-6). En otras especies, es aún mayor la capacidad para concentrar la orina. La osmolalidad máxima de la orina es de casi 2 500 mosm/kg en perros, aproximadamente 3 200 mosm/kg en ratas de laboratorio y de hasta 5 000 mosm/kg en algunos roedores del desierto.

Cuando no se dispone de vasopresina, el epitelio del túbulo colector es relativamente impermeable al agua. Por tanto, el líquido se mantiene hipotónico y grandes volúmenes fluyen hacia la pelvis renal. En el ser humano, la osmolalidad de la orina puede ascender hasta 30 mosm/kg de H₂O. La impermeabilidad de las regiones distales de la nefrona no es absoluta; junto con la sal que es bombeada fuera del líquido del túbulo colector, alrededor de 2% del agua filtrada se reabsorbe cuando no está presente la vasopresina. Sin embargo, puede excretarse hasta 13% del agua filtrada y el flujo urinario puede llegar a 15 ml/min o más.

MECANISMO DE CONTRACORRIENTE

El mecanismo de concentración depende de la preservación de un gradiente de osmolalidad creciente en las pirámides medulares. Este gradiente es producido por la operación de las asas de Henle como multiplicadores de contracorriente y se conserva gracias a la actividad de los vasos rectos como intercambiadores de contracorriente. Un sistema de contracorriente es uno en el cual, por un tramo, el flujo de entrada se desplaza paralelo, en sentido contrario, muy cerca del flujo de salida. Esto se observa tanto en las asas de Henle como en los vasos rectos de la médula renal (fig. 37-3).

La operación de cada asa de Henle como un multiplicador de contracorriente depende de la elevada permeabilidad de la rama descendente delgada al agua (gracias a la acuaporina 1), del transporte activo de los iones Na⁺ y Cl^– fuera de la rama ascendente gruesa y de la afluencia del líquido tubular desde el túbulo proximal y su salida hacia el túbulo distal. El proceso puede explicarse al utilizar los pasos hipotéticos que llevan al estado de equilibrio normal, aunque dichos pasos no ocurran in vivo. También es importante recordar que el equilibrio se mantiene a menos que se elimine por depuración el gradiente osmótico. En la figura 37-15 se resumen estos pasos para una nefrona cortical que no posee una rama ascendente delgada. Se presupone primero un estado en el cual la osmolalidad equivale a 300 mosm/kg de agua en todas las ramas descendente y ascendente, así como en el intersticio medular (fig. 37-15A). Se asume además que las bombas que operan en la rama gruesa ascendente pueden bombear 100 mosm/kg de Na⁺ y Cl^– desde el líquido tubular hasta el intersticio, con aumento de la osmolalidad intersticial a 400 mosm/kg de agua. El agua se desplaza luego fuera de la rama descendente delgada y su contenido se equilibra con el intersticio (fig. 37-15B). Sin embargo, el líquido que contiene 300 mosm/kg de agua ingresa de continuo a esta rama desde el túbulo proximal (fig. 37-15C), de manera que se reduce el gradiente contra el cual se bombean ion sodio y cloruro, y entra una mayor cantidad al intersticio (fig. 37-15D). Mientras tanto, el líquido hipotónico fluye hacia el túbulo distal y el líquido isotónico, después hipertónico, fluye hacia la rama gruesa ascendente. El proceso se preserva al repetirse y el resultado final es un gradiente de osmolalidad desde la parte superior hasta la base del asa.

En las nefronas yuxtaglomerulares con asas más largas y ramas ascendentes delgadas, el gradiente osmótico se dispersa a una mayor distancia y la osmolalidad en la punta del asa es mayor. Esto se debe a que la rama ascendente delgada es relativamente impermeable al agua, pero permeable al ion sodio y al cloruro. Por consiguiente, dichos iones se desplazan a través de sus gradientes de concentración hacia el intersticio y se presenta una multiplicación de la contracorriente pasiva adicional. Cuanto mayor sea la longitud del asa de Henle, mayor será la osmolalidad que puede conseguirse en el vértice de la médula renal.

El gradiente osmótico en las pirámides medulares no duraría mucho si el Na⁺ y la urea de los espacios intersticiales fuesen retirados de la circulación. Estos solutos se mantienen en las pirámides principalmente porque los vasos rectos operan como intercambiadores de contracorriente (fig. 37-16). Los solutos se difunden fuera de los vasos, conduciendo la sangre a través de la corteza y hacia los vasos que descienden hacia la pirámide. Por el contrario, el agua se difunde fuera de los vasos descendentes y hacia los vasos ascendentes fenestrados. Por tanto, los solutos tienden a recircular en la médula y, el agua, a desviarse de la misma, de manera que se conserva la hipertonicidad. El agua reabsorbida de los túbulos colectores en las pirámides también es reabsorbida por los vasos rectos y entra en la circulación general. El intercambio de contracorriente es un proceso pasivo, que depende del desplazamiento de agua y quizá no preserve el gradiente osmótico en las pirámides si se detuviera el proceso de multiplicación de contracorriente en las asas de Henle.

Conviene subrayar que hay un gradiente osmótico muy grande en el asa de Henle y, en presencia la vasopresina, en los túbulos colectores. Este sistema de contracorriente hace posible dicho gradiente al difundirse a lo largo de un sistema de túbulos de 1 cm o más de longitud, en vez de hacerlo a través de una sola capa de células, la cual solo tiene pocos micrómetros de espesor. Existen otros ejemplos de la operación de los intercambiadores de contracorriente en animales. Uno es el intercambio de calor entre las arterias y las venas concomitantes de las extremidades. En un grado menor en el ser humano, pero más en los mamíferos que viven en agua fría, el calor es transferido desde la sangre arterial que fluye hacia las extremidades hasta las venas adyacentes, las cuales drenan la sangre de nuevo hacia el cuerpo; por ello, las puntas de las extremidades se enfrían mientras el resto del cuerpo conserva calor (véase cap. 33).

FUNCIÓN DE LA UREA

La urea contribuye al establecimiento del gradiente osmótico de las pirámides medulares y a la habilidad de formar una orina concentrada en los túbulos colectores. El transporte de urea es mediado por transportadores de esta molécula, al parecer mediante difusión facilitada. Se conocen al menos cuatro isoformas de la proteína de transporte UT-A en los riñones (UT-A1 a UT-A4); la UT-B se detecta en los eritrocitos y en la rama descendente de los vasos rectos. El transporte de urea en el conducto colector es mediado por UT-A1 y por UT-A3, ambos regulados por la vasopresina. Durante la antidiuresis, cuando el nivel de vasopresina es grande, aumenta la cantidad de urea depositada en el intersticio de la médula renal y con esto aumenta la capacidad de concentración de los riñones. Además, la cantidad de urea en el intersticio medular y, en consecuencia en la orina, varía con la cantidad de urea filtrada, lo que a su vez cambia con la ingestión de proteínas con los alimentos. Por todo lo expuesto, una dieta con abundante proteína incrementa la capacidad de los riñones para concentrar la orina, y otra con poca proteína disminuye la capacidad de ambos órganos para efectuar la concentración de dicho líquido.

DIURESIS OSMÓTICA

La presencia de grandes cantidades de solutos no reabsorbidos en los túbulos renales causa aumento del volumen urinario, lo cual se denomina diuresis osmótica. Los solutos no reabsorbidos en los túbulos proximales ejercen un efecto osmótico considerable, ya que el volumen del líquido tubular disminuye y su concentración aumenta. Como consecuencia, “conservan el agua en los túbulos”. Además, es limitado el gradiente de concentración en contra del cual puede bombearse sodio ionizado fuera de los túbulos proximales. En situaciones normales, el movimiento de agua fuera del túbulo proximal impide la aparición de cualquier gradiente ostensible, pero la concentración de Na⁺ en el líquido desciende cuando se reduce la reabsorción de agua por presencia de mayores cantidades de solutos no reabsorbibles en el líquido tubular. Así, se obtiene el gradiente de concentración limitante y se evita la reabsorción proximal adicional de Na⁺; una mayor cantidad de este último permanece en el túbulo y el agua se preserva en el mismo. El resultado es que el asa de Henle se presenta con un volumen muy aumentado de líquido isotónico. Este líquido tiene menor concentración de sodio ionizado, pero aumenta la cifra total de este elemento que llega al asa por unidad de tiempo. En el asa, la reabsorción de agua y sodio ionizado disminuye en virtud del decremento de la hipertonicidad medular. La reducción se debe principalmente a la menor reabsorción de los iones Na⁺, K⁺ y Cl^– en la rama ascendente del asa a causa del gradiente de concentración limitante para conseguir la reabsorción de sodio ionizado. Una mayor cifra de líquido pasa a través del túbulo distal y dado el decremento del gradiente osmótico a lo largo de las pirámides medulares, se reabsorbe menos agua en los túbulos colectores. El resultado es un aumento notable en el volumen urinario y la excreción de sodio ionizado y otros electrólitos.

La diuresis osmótica se produce por el uso de compuestos, como el manitol y los polisacáridos afines, que son filtrados pero no reabsorbidos. También surge por las sustancias naturales cuando están presentes en cantidades que sobrepasan la capacidad de los túbulos para reabsorberlas. Por ejemplo en la diabetes mellitus, si la glucemia está elevada, se incrementa la glucosa en el filtrado glomerular; por tanto, la carga filtrada supera el Tm_G, la cual se mantiene en los túbulos, con poliuria consecuente. La diuresis osmótica también puede ser producida por la infusión de gran cantidad de cloruro de sodio o urea.

Es importante reconocer la diferencia entre la diuresis osmótica y la diuresis de agua. En la diuresis de esta última, la cantidad de agua reabsorbida en las porciones proximales de la nefrona es normal y el flujo de orina máximo que puede generarse asciende a casi 16 ml/min. En la diuresis osmótica, el aumento del flujo urinario se debe a un decremento de la reabsorción de agua en los túbulos proximales y las asas, con lo cual aparecen flujos de orina muy importantes. A medida que aumenta la carga de soluto excretado, la concentración de la orina se acerca a la del plasma (fig. 37-17) pese a la máxima secreción de vasopresina, ya que una fracción cada vez mayor de orina excretada se encuentra en el líquido isotónico del túbulo proximal. Si se presenta diuresis osmótica en un animal con diabetes insípida, la concentración de orina se eleva por la misma causa.

RELACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE ORINA CON LA GFR

La magnitud del gradiente osmótico en las pirámides medulares aumenta cuando la velocidad del flujo de líquido a través de las asas de Henle disminuye. Una reducción del filtrado glomerular, como la causada por la deshidratación, genera disminución de volumen de líquido presentado al mecanismo de contracorriente; de esta manera, la velocidad del flujo en las asas disminuye y la orina se vuelve más concentrada. Cuando es bajo el filtrado glomerular, la orina puede tornarse muy concentrada aun en ausencia de vasopresina. Si se constriñe una arteria renal en un animal con diabetes insípida, la orina excretada en el lado de la constricción se vuelve hipertónica a causa de la reducción del filtrado glomerular, en tanto la excretada en el lado opuesto se preserva hipotónica.

“ELIMINACIÓN DE AGUA LIBRE”

Para cuantificar la ganancia o pérdida de agua mediante la excreción de orina concentrada o diluida, a veces se calcula la “eliminación del agua libre” ($CH2O$). Esta es la diferencia entre el volumen de orina y la eliminación de osmoles (C_Osm):

donde $V˙$ es la velocidad del flujo urinario; U_Osm y P_Osm corresponden a las osmolalidades urinaria y plasmática, respectivamente. La eliminación de osmoles es la cantidad de agua necesaria para excretar la carga osmótica en una orina que es isotónica con respecto al plasma. Por tanto, la “eliminación del agua libre” es negativa cuando la orina está hipertónica y positiva cuando la orina es hipotónica. Por ejemplo, utilizando los datos del cuadro 37-6, los valores para la “eliminación del agua libre” son −1.3 ml/min (–1.9 L/día) durante la antidiuresis máxima y 14.5 ml/min (20.9 L/día) cuando no hay vasopresina.

El Na⁺ es filtrado en grandes cantidades, pero se transporta de forma activa fuera de todas las porciones del túbulo, excepto de la rama delgada descendente del asa de Henle. En condiciones normales, se reabsorbe casi 99% del sodio ionizado filtrado. Dado que el Na⁺ es el catión más abundante en el líquido extracelular y que las sales de sodio constituyen más de 90% del soluto osmóticamente activo en el plasma y en el líquido intersticial, la cantidad de sodio ionizado en el cuerpo es un factor primordial que determina el volumen del líquido extracelular. Por tanto, no es de sorprender el desarrollo de múltiples mecanismos reguladores en los animales terrestres para controlar la excreción de este ion. A través de la operación de tales procesos de control, el volumen de Na⁺ eliminado se ajusta para igualar la cantidad ingerida en una amplia gama de ingestiones alimentarias y el individuo permanece en un equilibrio de sodio ionizado. Si es alto el consumo de sodio o se introduce por goteo intravenoso solución salina, se produce la natriuresis, en tanto que al disminuir el líquido extracelular (p. ej., la pérdida de líquido como consecuencia de vómitos o diarrea) disminuye la excreción de sodio. Por tal razón, la expulsión de este ion por la orina varía de menos de 1 meq/día con una dieta hiposódica, a 400 meq/día o más si es grande la ingestión de Na⁺ con los alimentos.

MECANISMOS

Las variaciones en la excreción de Na⁺ se desencadenan a partir de cambios en la GFR (cuadro 37-7) y en la reabsorción tubular, principalmente en 3% del sodio filtrado que llega a los túbulos colectores. Ya se analizaron antes los factores que afectan la GFR, incluida la retroalimentación tubuloglomerular. Los factores que alteran la reabsorción de sodio ionizado son la concentración de aldosterona y otras hormonas corticosuprarrenales vertidas en la circulación sanguínea, el valor de la concentración del péptido natriurético auricular (ANP) y otras hormonas natriuréticas presentes en la circulación y la tasa de secreción tubular de hidrogeniones y potasio ionizado.

EFECTOS DE LOS CORTICOESTEROIDES SUPRARRENALES

Los mineralocorticoides suprarrenales, como la aldosterona, aumentan la reabsorción tubular de Na⁺ vinculada con la secreción de K⁺ y H⁺, así como la reabsorción de Na⁺ con Cl^–. Cuando se inyectan estas hormonas en animales suprarrenalectomizados, ocurre un periodo de latencia de 10 a 30 min antes de manifestar sus efectos sobre la reabsorción de sodio ionizado, en virtud del periodo necesario para que los esteroides modifiquen la síntesis de proteína a través de su acción sobre el DNA. Los mineralocorticoides también pueden generar efectos más rápidos mediados por la membrana, pero estos no resultan evidentes respecto de la excreción de sodio ionizado en todo el animal. Los mineralocorticoides poseen actividad importante en los túbulos colectores al aumentar el número de conductos epiteliales de sodio (ENaC) activos en esta región de la nefrona. En el capítulo 20, se describen los mecanismos moleculares que al parecer intervienen y se resumen en la figura 37-18.

En el síndrome de Liddle, las mutaciones de los genes que codifican la subunidad β y, con menos frecuencia, la subunidad γ de los conductos epiteliales de sodio hacen que se vuelvan generalmente activos en el riñón. Esto causa retención de este ion e hipertensión.

OTROS EFECTOS HUMORALES

La reducción en el consumo alimentario de sal aumenta la secreción de aldosterona (fig. 20-24), lo cual crea decrementos intensos pero de aparición lenta en la excreción de sodio ionizado. Otra serie de factores humorales afectan la reabsorción de dicho elemento. La prostaglandina E₂ PGE₂ produce natriuresis, posiblemente al inhibir a la Na, K, ATPasa y tal vez al incrementar el calcio intracelular, que a su vez impide el transporte de sodio a través de los conductos epiteliales del mismo. La endotelina y la interleucina 1 (IL-1) generan natriuresis, quizás al incrementar la formación de PGE₂. El ANP y las moléculas afines aumentan el 3’,5’-monofosfato de guanosina cíclico (cGMP) intracelular y esto inhibe el transporte a través de los conductos epiteliales de sodio. La inhibición de la Na, K ATPasa por otra hormona natriurética, que parece ser la uabaína producida de manera endógena, también incrementa la excreción de sodio ionizado. La angiotensina II aumenta la reabsorción de sodio y bicarbonato por su acción sobre los túbulos proximales. Existe una cantidad apreciable de enzima convertidora de angiotensina en los riñones y estos convierten 20% de la angiotensina I de la circulación que llega a ellos en angiotensina II. Además, la angiotensina I es generada en los riñones.

La exposición prolongada a las altas concentraciones de mineralocorticoides en la circulación no produce edema en individuos por lo demás normales, en virtud de que los riñones tarde o temprano evaden los efectos de los corticoesteroides. Este fenómeno de escape, que tal vez se deba a la mayor secreción de péptido natriurético auricular, se describe en el capítulo 20. Al parecer, este se encuentra reducido o ausente en las nefronas, en la cirrosis y en la insuficiencia cardiaca y los pacientes con tales enfermedades siguen reteniendo sodio y se tornan edematosos cuando son expuestos a altas concentraciones de mineralocorticoides.

DIURESIS DE AGUA

En el capítulo 17 se describe el mecanismo de retroalimentación que controla la secreción de vasopresina y el modo en que esta última es estimulada por una elevación e inhibida por un descenso de la presión osmótica efectiva del plasma. La diuresis de agua generada por beber gran cantidad de líquido hipotónico comienza unos 15 min después de la ingestión de una carga de agua y llega a su máximo en un lapso aproximado de 40 min. El acto de beber produce una pequeña disminución de la secreción de vasopresina antes que se absorba el agua, pero la mayor parte de la inhibición es originada por la reducción de la osmolalidad plasmática después de absorberse el agua.

HIPERHIDRATACIÓN HIPOTÓNICA

Durante la excreción de una carga osmótica promedio, el flujo urinario máximo que puede producirse durante la diuresis de agua es de aproximadamente 16 ml/min. Si se ingiere este líquido con mayor rapidez por algún periodo, se agrava el edema de las células a causa de la captación de agua desde el líquido extracelular hipotónico y, raras veces, sobrevienen los síntomas de hiperhidratación hipotónica (intoxicación hídrica). El edema de las células cerebrales causa crisis convulsivas y coma y, a fin de cuentas, el deceso. Asimismo, la hiperhidratación hipotónica quizás ocurra cuando la ingestión de agua no se reduce tras la aplicación de vasopresina exógena o cuando surge la secreción de vasopresina endógena en respuesta a estímulos no osmóticos, como el traumatismo quirúrgico. La administración de oxitocina después del parto (para contraer el útero) también lleva a intoxicación hídrica si no se vigila con gran cuidado el consumo de agua.

Gran parte del K⁺ filtrado se elimina del líquido tubular por la reabsorción activa de los túbulos proximales y el potasio ionizado luego es secretado hacia el líquido por las células de los túbulos distales. La tasa de secreción de potasio es proporcional a la velocidad de flujo del líquido tubular a través de las porciones distales de la nefrona, en virtud de que cuando el flujo es rápido, se reduce la oportunidad de que la concentración celular del potasio ionizado aumente a un valor que detenga más la secreción. Cuando no hay complicaciones, la cantidad secretada es casi igual a su ingestión y se mantiene el equilibrio. En los túbulos colectores, el sodio ionizado casi siempre se reabsorbe y el potasio se secreta. No hay un intercambio rígido de uno a uno y gran parte del movimiento del K⁺ es pasivo. Sin embargo, hay un acoplamiento eléctrico en el sentido de que la migración intracelular Na⁺ desde la luz, tiende a reducir la diferencia de potencial a través de la célula tubular y esto favorece el desplazamiento del K⁺ hacia la luz tubular. La excreción de K⁺ disminuye cuando es baja la cantidad de Na⁺ que llega al túbulo distal. Además, si aumenta la secreción de H⁺ disminuirá la excreción de K⁺ porque este ion se reabsorbe en las células del conducto colector, en vez de H⁺, por medio de la acción de la H, K ATPasa.

Si bien una descripción detallada de los fármacos diuréticos queda fuera del ámbito de esta obra, el considerar sus mecanismos de acción constituye un análisis informativo de los factores que afectan al volumen urinario y la excreción de electrólitos. En el cuadro 37-8 se resumen tales mecanismos. El agua, alcohol, diuréticos osmóticos, xantinas y sales acidificantes tienen utilidad clínica escasa y, hoy en día, los antagonistas de la vasopresina se están investigando en estudios clínicos. No obstante, muchos de los otros medicamentos de la lista se utilizan ampliamente en el ejercicio médico.

Los fármacos inhibidores de la anhidrasa carbónica solo tienen una eficacia moderada como diuréticos, pero como inhiben la secreción de ácido al disminuir el aporte de ácido carbónico, tienen efectos de gran alcance. La excreción de Na⁺ no solo aumenta a causa del decremento de la secreción de hidrogeniones (H⁺), sino también se deprime la reabsorción de bicarbonato (HCO₃^–); y puesto que el H⁺ y el K⁺ compiten entre sí y con el sodio ionizado, la disminución de la secreción de hidrogeniones facilita la secreción y la excreción de potasio.

La furosemida y otros diuréticos de asa inhiben al cotransportador de Na-K-2Cl en la rama ascendente gruesa del asa de Henle. Estos originan una natriuresis y caliuresis notable. Las tiazidas impiden el cotransporte de sodio-cloro en el túbulo distal; la diuresis que generan es menos intensa, pero tanto los diuréticos de asa como las tiazidas producen mayor aporte de sodio ionizado (y líquidos) a los túbulos colectores, lo cual facilita la excreción de K⁺. Por tanto, con el tiempo, el agotamiento de este último y la hipopotasemia son complicaciones frecuentes en pacientes que los utilizan, si no reciben el complemento de potasio. Además, los diuréticos ahorradores de K⁺ actúan en el túbulo colector al inhibir la acción de la aldosterona o al bloquear los ENaC.

Diversas anomalías son frecuentes en muchos tipos distintos de nefropatía. La secreción de renina por los riñones y la relación de estos con la hipertensión se describen en el capítulo 38. Un dato frecuente en diversas modalidades de nefropatía es la presencia urinaria de proteína, leucocitos, eritrocitos y cilindros, que constituyen material proteináceo precipitado en los túbulos y eliminado hacia la vejiga. Otras consecuencias importantes de la nefropatía abarcan pérdida de la habilidad de concentrar o diluir la orina, uremia, acidosis y retención alterada de Na⁺ (recuadro clínico 37-3).

PÉRDIDA DE LA PROPIEDAD DE CONCENTRACIÓN Y DILUCIÓN

En la nefropatía, la orina se vuelve menos concentrada y el volumen urinario suele aumentar y causar poliuria y nicturia (levantarse por la noche para orinar). La capacidad para formar una orina diluida suele conservarse, pero en la nefropatía avanzada, la osmolalidad de la orina se mantiene constante casi igual que la del plasma, lo cual indica la pérdida de las funciones de dilución y concentración que caracterizan al riñón. La pérdida de estas funciones se debe en parte a la alteración del mecanismo de contracorriente, pero una causa más importante es una reducción de las nefronas funcionales. Cuando se extirpa quirúrgicamente un riñón, se reduce a la mitad el número de nefronas funcionales. La cifra de osmoles secretados no disminuye a ese grado, de manera que las nefronas restantes deben filtrar y excretar mayor cantidad de sustancias osmóticamente activas, lo cual genera lo que en efecto es una diuresis osmótica. En esta última, la osmolalidad de la orina se aproxima a la del plasma. Lo mismo ocurre cuando la cantidad de nefronas funcionales se reduce por enfermedad. La mayor filtración de las nefronas remanentes tarde o temprano las lesiona y, por tanto, se pierden más de ellas. El daño resultante de una mayor filtración tal vez se origine de la fibrosis progresiva en las células de los túbulos proximales, pero esto no se ha esclarecido. Sin embargo, el resultado final de esta retroalimentación positiva es la pérdida de tantas nefronas que sobreviene insuficiencia renal completa con oliguria o incluso anuria.

UREMIA

Cuando los productos de desintegración del metabolismo de las proteínas se acumulan en la sangre, se presenta el síndrome conocido como uremia. Los síntomas de esta última consisten en letargia, anorexia, náusea y vómito, deterioro mental y confusión, fasciculaciones, crisis convulsivas y estado de coma. El nitrógeno ureico sanguíneo (BUN) y las concentraciones de creatinina están elevadas y se utilizan las cifras sanguíneas de estas sustancias como un índice para conocer la gravedad de la uremia. Probablemente no es la acumulación de urea y creatinina en sí, sino la de otras sustancias tóxicas (quizá ácidos orgánicos o fenoles) lo que genera los síntomas de uremia.

Las sustancias tóxicas que producen los síntomas de uremia pueden eliminarse al dializar la sangre de pacientes urémicos con un baño de composición apropiada en un riñón artificial (hemodiálisis). Los enfermos pueden mantenerse vivos y en un estado de salud aceptable por muchos meses en diálisis, aun cuando se encuentren completamente anúricos o con extirpación de ambos riñones. No obstante, hoy en día el tratamiento de elección ciertamente es el trasplante de riñón de un donador apropiado.

Otras manifestaciones de la insuficiencia renal crónica son anemia, que es causada sobre todo por la insuficiencia para producir eritropoyetina e hiperparatiroidismo secundario, consecutivo a 1,25-dihidroxicolecalciferol (véase cap. 21).

ACIDOSIS

La acidosis es frecuente en la nefropatía crónica dada la insuficiencia para excretar los productos ácidos de la digestión y el metabolismo (véase cap. 39). En el síndrome poco común de acidosis tubular renal, aparece una alteración específica de la propiedad de acidificar la orina, en tanto otras funciones renales suelen ser normales. Sin embargo, en la mayor parte de los casos de nefropatía crónica, la orina se acidifica al máximo y sobreviene acidosis por cuanto la cantidad total de hidrogeniones que puede secretarse se reduce a causa de la alteración de la producción de amonio (NH₄⁺) por los túbulos renales.

CONTROL ANÓMALO DE Na⁺

Muchos pacientes con nefropatía retienen cantidades excesivas de sodio ionizado y presentan edema. La retención de este elemento en la nefropatía se debe por lo menos a tres causas. En la glomerulonefritis aguda, una enfermedad que afecta sobre todo los glomérulos, disminuye de modo notable la cantidad de sodio filtrado. En el síndrome nefrótico, un incremento de la secreción de aldosterona contribuye a la retención de sal. En este trastorno, la concentración de proteína plasmática está baja, de manera que el líquido se desplaza desde el plasma hasta los espacios intersticiales y desciende el volumen plasmático. Esto último desencadena aumento de la secreción de aldosterona a través del sistema renina-angiotensina. Una tercera causa de la retención de sodio ionizado y edema en la nefropatía es la insuficiencia cardiaca. Las enfermedades renales predisponen a la insuficiencia cardiaca, lo cual en parte se debe a la hipertensión que a menudo genera.

LLENADO

Las paredes de los uréteres contienen músculo liso dispuesto en fascículos espirales, longitudinales y circulares, pero no se observan capas de músculo distintivas. Las contracciones peristálticas regulares observadas una a cinco veces por minuto desplazan la orina desde la pelvis renal hasta la vejiga, donde entra en chorros sincrónicos con cada onda peristáltica. Los uréteres tienen un trayecto oblicuo a través de la pared de la vejiga y, aunque no hay esfínteres ureterales en sí, dicho trayecto tiende a mantener los uréteres cerrados excepto durante las ondas peristálticas, lo cual impide el reflujo de orina desde la vejiga urinaria.

VACIAMIENTO

El músculo liso de la vejiga, al igual que el de los uréteres, está dispuesto en fascículos espirales, longitudinales y circulares. La contracción del músculo circular, denominado músculo pubovesical, interviene principalmente en el vaciamiento de la vejiga durante la micción. Los fascículos musculares pasan a cada lado de la uretra y estas fibras a veces se denominan esfínter uretral interno, aunque no envuelvan a la uretra. En una porción más distal de esta última, se encuentra un esfínter de músculo estriado, el de la uretra membranosa (esfínter uretral externo). El epitelio de la vejiga está constituido por una capa superficial de células planas y una profunda de células cuboidales. En la figura 37-19 se resume la inervación de la vejiga.

La fisiología del vaciamiento vesical y el fundamento fisiológico de sus trastornos son temas sobre los cuales hay mucha confusión. La micción es básicamente un reflejo medular facilitado e inhibido por los centros cerebrales superiores y, al igual que la defecación, está sujeto a la facilitación y la inhibición voluntaria. La orina entra en la vejiga sin generar gran aumento de la presión intravesical hasta que la víscera está bien llena. Además, al igual que otros tipos de músculo liso, el músculo vesical tiene la propiedad de la plasticidad; cuando se estira, la tensión producida inicialmente no se mantiene. La relación entre la presión intravesical y el volumen puede estudiarse al insertar una sonda, vaciar la vejiga y al registrar luego la presión mientras se llena este órgano con incrementos de 50 ml de agua o aire (cistometría). Un gráfico de presión intravesical frente al volumen de líquido en la vejiga se denomina cistometrograma (fig. 37-20). La curva muestra un leve aumento inicial en la presión cuando surgen los primeros incrementos de volumen; un segmento largo, casi plano, a medida que aparecen más aumentos, y una elevación súbita de la presión mientras se desencadena el reflejo de la micción. En ocasiones, estos tres componentes se denominan segmentos Ia, Ib y II. La primera sensación de urgencia para orinar se percibe a un volumen vesical de casi unos 150 ml y un notable sentido de llenura a los casi 400 ml. La disposición plana del segmento Ib es una manifestación de la Ley de Laplace. Esta ley afirma que la presión en una víscera esférica equivale al doble de la tensión de la pared dividida entre el radio. En el caso de la vejiga, la tensión aumenta a medida que se llena el órgano, pero lo mismo ocurre con el radio. Por tanto, el incremento de la presión es leve hasta que el órgano está relativamente lleno.

Durante la micción, los músculos perineales y el esfínter uretral externo se relajan, el músculo pubovesical se contrae y la orina sale por la uretra. Las bandas de músculo liso a cada lado de la uretra al parecer no participan en la micción y se considera que su principal función en los varones es evitar el flujo de semen hacia la vejiga durante la eyaculación.

El mecanismo por el cual se inicia la micción voluntaria aún no se ha dilucidado. Uno de los fenómenos iniciales es la relajación de los músculos del piso de la pelvis y esto puede causar un esfuerzo descendente del músculo pubovesical suficiente para iniciar su contracción. Los músculos perineales y del esfínter externo pueden contraerse de manera voluntaria, lo cual impide que la orina pase a la uretra o interrumpa el flujo una vez que ha comenzado la micción. A través de la habilidad aprendida para preservar el esfínter externo en un estado contraído, los adultos pueden retrasar la micción hasta que se presente la oportunidad para orinar. Después de la micción, la uretra femenina se vacía por gravedad. La orina que permanece en la uretra del varón es expulsada por varias contracciones del músculo bulbocavernoso.

CONTROL REFLEJO

El músculo liso de la vejiga muestra alguna actividad contráctil inherente; no obstante, cuando su inervación se halla intacta, los receptores al estiramiento presentes en la pared de la vejiga inician una contracción refleja que posee un umbral más bajo comparado con la respuesta contráctil inherente del músculo. Las fibras de los nervios pélvicos conforman el asa aferente del reflejo de micción y las fibras parasimpáticas que constituyen la rama eferente también viajan en estos nervios. El reflejo está integrado en la porción sacra de la médula espinal. En el adulto, el volumen urinario en la vejiga que suele iniciar una contracción refleja es de casi 300 a 400 ml. Los nervios simpáticos de la vejiga no desempeñan ninguna función en la micción, pero en los varones median la contracción del músculo vesical que impide la entrada de semen en la vejiga durante la eyaculación.

Los receptores al estiramiento en la pared vesical no tienen un sistema nervioso motor pequeño. Sin embargo, el umbral para el reflejo de la micción, al igual que los reflejos de distensión, es ajustado por la actividad de los centros facilitadores e inhibidores presentes en el tallo encefálico. Existe una zona facilitadora en la región de la protuberancia y una zona inhibidora en el mesencéfalo. Después de la transección del tronco del encéfalo inmediatamente arriba de la protuberancia, se reduce el umbral y es menor el llenado de la vejiga que se necesita para desencadenarlo, en tanto después de la transección en la parte superior del mesencéfalo, el umbral para el reflejo básicamente es normal. Hay otra zona facilitadora en la porción posterior del hipotálamo. Los seres humanos con lesiones de la circunvolución frontal superior manifiestan menor deseo de orinar y dificultad para dejar de hacerlo una vez iniciada la micción. Sin embargo, los experimentos de estimulación en animales indican que otras zonas corticales también afectan el proceso. Tal vez ocurra contracción de la vejiga a causa de la facilitación voluntaria del reflejo de micción medular cuando aquélla contiene solo algunos mililitros de orina. La contracción voluntaria de los músculos abdominales ayuda a la expulsión de orina al incrementar la presión intraabdominal, pero la micción puede iniciarse sin pujar si la vejiga está casi vacía.

EFECTOS DE LA DESAFERENCIACIÓN

Cuando se seccionan las raíces dorsales sacras en animales de experimentación o se interrumpe por enfermedades de las raíces dorsales, como la tabes dorsal en el ser humano, se omiten todas las contracciones reflejas de la vejiga. Esta se distiende, adelgaza su pared y se vuelve hipotónica, pero se presentan algunas contracciones gracias a la respuesta intrínseca del músculo liso al estiramiento.

EFECTOS DE LA DESNERVACIÓN

Si se destruyen los nervios aferentes y eferentes, como en el caso de tumores de la cauda equina o el filum terminal, la vejiga se pone flácida y distendida por algún periodo. No obstante, de modo gradual se activa el músculo de la “vejiga descentralizada” y se presentan muchas ondas de contracción que expulsan goteos de orina fuera de la uretra. La vejiga se retrae y su pared se hipertrofia. Se desconoce la causa de la diferencia entre la vejiga hipertrófica pequeña observada en este trastorno y la vejiga hipotónica distendida observada cuando solo se interrumpen los nervios aferentes. El estado hiperactivo en el primer trastorno indica la aparición de hipersensibilización por desnervación aun cuando sean preganglionares las neuronas interrumpidas más que posganglionares (recuadro clínico 37-4).

EFECTOS DE LA TRANSECCIÓN DE LA MÉDULA ESPINAL

Durante el choque raquídeo, la vejiga queda flácida y no responde. Se sobrellena si la orina gotea a través de los esfínteres (incontinencia por rebosamiento). Una vez que desaparece el choque raquídeo, se restablece el reflejo de micción, aunque desde luego no hay un control voluntario ni inhibición o facilitación desde los centros superiores cuando ocurre transección de la médula espinal. Algunos pacientes parapléjicos se ejercitan ellos mismos para iniciar la micción mediante el pinchamiento o las percusiones en sus muslos, con lo cual provocan un reflejo masivo leve (véase cap. 12). En algunos casos, el reflejo de micción se torna hiperactivo, se reduce la capacidad vesical y se hipertrofia la pared. En ocasiones, este tipo de vejiga se denomina vejiga neurógena espástica. La hiperactividad refleja se agrava y puede ser causada por infecciones de la pared vesical.

• El plasma entra en los riñones y es filtrado en el glomérulo. A medida que el filtrado pasa por la nefrona y a través de los túbulos, se reduce su volumen y se retira agua y soluto (reabsorción tubular) y se secretan productos de desecho (secreción tubular).

• Una nefrona consta de un túbulo renal individual y su glomérulo. Cada túbulo tiene varios segmentos, comenzando con el túbulo proximal, seguido del asa de Henle (ramas descendente y ascendente), el túbulo contorneado distal, que es el conducto conector, y el túbulo colector.

• Los riñones reciben menos de 25% del gasto cardiaco y es posible medir el flujo plasmático renal por medio de la infusión de PAH y definir sus concentraciones en la orina y el plasma.

• El flujo sanguíneo renal ingresa al glomérulo a través de la arteriola aferente y lo abandona por la arteriola eferente (cuyo diámetro es más pequeño). El flujo sanguíneo renal es regulado por la noradrenalina (constricción, reducción del flujo), dopamina (vasodilatación, aumento del flujo), angiotensina II (constricción de los vasos), prostaglandinas (dilatación en la corteza renal y constricción en la médula renal) y la acetilcolina (vasodilatación).

• El filtrado glomerular puede medirse mediante una sustancia que es filtrada libremente y que no se absorbe ni se secreta en los túbulos, no es tóxica y no es metabolizada por el cuerpo. La inulina cumple estos criterios y se utiliza ampliamente para medir la GFR.

• La orina se almacena en la vejiga antes de la micción. En la respuesta de la micción participan vías reflejas, pero está sujeta a un control voluntario.