TEMA 1. FUNCIONES DE EXCRECIÓN. FILTRACIÓN GLOMERULAR Filtración glomerular. Valoración de la función renal: tasa de filtración glomerular y flujo sanguíneo renal. Regulación de la velocidad de filtración glomerular y del flujo sanguíneo renal. 1. OBJETIVOS • • • • •

Conocer las funciones del riñón. Comprender el mecanismo de filtración en el glomérulo y las presiones que lo determinan. Conocer los métodos utilizados para valorar la función renal. Comprender los conceptos de aclaramiento, tasa de filtración glomerular y flujo plasmático renal. Conocer los factores que regulan la función glomerular.

2. CONTENIDOS 2.1. Funciones del riñón El riñón es un órgano vital para el mantenimiento de la homeostasis por las funciones que lleva a cabo. Éstas se agrupan en tres categorías: • Funciones reguladoras. El riñón interviene en el control de la osmolalidad y del volumen de líquidos orgánicos, en el control del equilibrio electrolítico y en el control del equilibrio ácido-básico. • Funciones excretoras. El riñón se encarga de eliminar los desechos del metabolismo y las sustancias nocivas o extrañas para el organismo. • Funciones endocrinas. En el riñón se producen hormonas con acciones muy diversas como la renina, calicreína o el factor eritropoyético renal. Para realizar estas funciones, la naturaleza ha diseñado un sistema de conductos integrado por capilares sanguíneos y túbulos con un epitelio especializado, que se entremezclan de un modo característico constituyendo la unidad funcional del riñón o nefrona. La estructura de la nefrona se representa en la figura 1-1.

Figura 1-1. Estructura de una nefrona (García-Sacristán, 1995, modificado).

En la nefrona ocurren tres procesos coordinados mediante los cuales se realizan las funciones renales: la filtración del plasma sanguíneo, que ocurre en el glomérulo, en dirección a la cápsula de Bowman, la reabsorción, o recuperación hacia la sangre de determinados componentes útiles al organismo, que tiene lugar en los túbulos, y la secreción de aquellas sustancias que no han sido filtradas pero que deben ser excretadas, que ocurre desde los túbulos hacia la sangre. En el presente capítulo se estudiará la filtración glomerular. 2.2. Filtración glomerular En el interior del glomérulo, los capilares sanguíneos se encuentran en estrecha relación con el espacio de Bowman, que los envuelve para recoger los componentes del plasma que atraviesan la barrera de filtración hacia la cápsula de Bowman y el túbulo contorneado proximal. Dicha barrera está formada por tres capas: el endotelio capilar, la membrana basal y el epitelio visceral (Fig. 1-2). El proceso de filtración es selectivo y la composición de líquido tubular inicial es un ultrafiltrado del plasma, ya que los componentes celulares de la sangre y las proteínas de peso molecular medio y alto son retenidos, mientras que el agua y electrolitos se encuentran en el túbulo en proporción casi idéntica a la del plasma. En general, las partículas con un radio molecular mayor de 4 nm no son filtradas, mientras que las que tienen un radio de 2 nm o menor se filtran sin problema. Además del tamaño, la carga eléctrica de la molécula también influye en su tasa de filtración. Las sustancias con carga positiva se filtran con mayor facilidad que aquellas en forma Figura 1-2. Estructura de la pared capilar neutra, y éstas lo hacen, a su vez, más fácilmente que las glomerular y presiones que determinan la que presentan carga negativa. Se cree que esto es debido a filtración (Cunningham, 2003). la carga negativa de las glucoproteínas que forman parte de la membrana basal glomerular, que repelerían a las moléculas de igual carga y atraerían a las de carga contraria. Otros factores que influyen sobre el paso de la barrera de filtración son la forma de la molécula y su capacidad de deformación. Existen una serie de fuerzas que favorecen y otras que se oponen a la filtración de la sangre (Fig. 1-2). Las que favorecen la filtración o el movimiento de agua y de los solutos a través de la pared del capilar glomerular son la presión hidrostática de la sangre dentro del capilar (Pgc) y la presión oncótica del líquido dentro del espacio de Bowman. Mientras que la primera fuerza es de gran importancia, la segunda carece de ella, ya que normalmente las proteínas que se filtran son de bajo peso molecular. Por este motivo, la principal fuerza que empuja al plasma para atravesar la barrera de filtración es la presión hidrostática del capilar glomerular (Pgc). Las fuerzas que se oponen son la presión oncótica del plasma dentro del capilar glomerular (πb) y la presión hidrostática en el espacio de Bowman (Pt). La presión de filtración neta (Pf ) representa la diferencia entre la presión hidrostática capilar (que favorece la filtración) y la presión oncótica capilar y la hidrostática del ultrafiltrado (que se oponen a la filtración) y se puede expresar como:

Pf = Pgc – (πb + Pt )

2.3. Valoración de la función renal: Tasa de filtración glomerular y Flujo sanguíneo renal La presión de filtración neta varía a lo largo del recorrido de la sangre por el capilar glomerular, ya que gran parte del plasma va saliendo mientras las proteínas plasmáticas van siendo retenidas. Además, al ir disminuyendo el volumen plasmático en el interior del capilar, la presión hidrostática disminuye, aunque el cambio es pequeño porque la arteriola eferente crea una resistencia. El resultado final es que la presión de

filtración tiende a disminuir a lo largo del recorrido del capilar y por ello, a efectos de cálculos, se utiliza una presión de filtración promedio (Pf promedio). Una de las maneras de valorar la función renal es la medida de lo que denominamos tasa de filtración glomerular (TFG) o velocidad de filtración glomerular. Este parámetro puede ser expresado con la siguiente fórmula:

TFG = Pf promedio * Kf

Kf representa el producto de la permeabilidad de la pared de filtración por su área superficial, y se denomina coeficiente de ultrafiltración. En la práctica, realizar este cálculo resulta complicado, pero el conocer la TFG es de gran importancia clínica. Por ello se utilizan métodos indirectos basados en el concepto de aclaramiento. El aclaramiento o depuración renal se define como la velocidad a la cual el plasma es liberado de una sustancia. La ecuación matemática que lo expresa se basa en la ley del equilibrio de masas, que en este caso se aplica diciendo que la cantidad de una sustancia que entra al riñón por la arteria renal tiene que ser igual a la cantidad de dicha sustancia que sale por la vena renal más la que sale por los uréteres. Para el problema que nos ocupa, que es el cálculo de la tasa de filtración glomerular, utilizaremos una sustancia que se filtre totalmente, sin experimentar reabsorción ni secreción. De este modo, la cantidad de dicha sustancia que entre por la arteria renal será igual a la que salga por la orina. Este requisito lo cumplen la inulina, una sustancia exógena que se puede inyectar en el animal por vía intravascular y la creatinina, una sustancia endógena resultante del metabolismo muscular, que en el perro no se reabsorbe ni se secreta. De este modo, debe cumplirse que:

Cx Px = Ox * V

Es decir, el volumen de plasma filtrado, o aclarado de una sustancia X por unidad de tiempo (Cx), multiplicado por la concentración de X en el plasma (Px) debe ser igual a la concentración de dicha sustancia en orina (Ox) multiplicada por el volumen de orina producido en ese tiempo. Despejando de esta ecuación Cx obtendremos la fórmula del aclaramiento renal de una sustancia, que coincide con su tasa o velocidad de filtración glomerular (TFG) cuando se cumplen los requisitos explicados para la inulina o la creatinina:

TFG = Cx = Ux * V Px

Otro parámetro de interés en la valoración de la función renal es la medida del flujo plasmático renal (FPR). Para medirlo se utiliza una sustancia que además de filtrarse se secrete, como es el caso del ácido paraaminohipúrico (PAH). Es una sustancia exógena, al igual que la inulina, que al llegar a los riñones es excretado totalmente si llega a la vena renal, pero los mecanismos por los que alcanza el uréter incluyen la filtración y secreción. Por lo tanto, se cumplirá la siguiente ecuación:

FPR = UPAH * V PPAH

UPAH es la concentración en orina de PAH, V es el flujo de orina y PPAH es la concentración plasmática de PAH. Es decir, el FPR coincide con el aclaramiento del PAH cuando lo administramos a concentraciones plasmáticas bajas.

2.4. Regulación de la velocidad de filtración glomerular y del flujo sanguíneo renal Para que las funciones del riñón puedan realizarse correctamente, la velocidad de filtración glomerular debe mantenerse siempre constante, o dentro de unos límites considerados como fisiológicos, independientemente de los cambios en la presión sanguínea sistémica o en el flujo sanguíneo renal. Para conseguirlo, el organismo libera hormonas que regulan estos dos parámetros, como son la aldosterona, la hormona antidiurética, el péptido natriurético auricular, las catecolaminas, los glucocorticoides o la progesterona. Además, el riñón tiene la capacidad de influir sobre las condiciones sistémicas así como de controlar la perfusión capilar glomerular por mecanismos intrínsecos. 2.4.1. Factores sistémicos El riñón modula la presión y el volumen sanguíneo del organismo mediante el denominado Sistema Renina-angiotensina-aldosterona, que se explica en la figura 1-3.

ESTÍMULO

Células yuxtaglomerulares

(↓ P.A : Liberación NA ↓

Angiotensinógeno

RENINA ANGIOTENSINA I

Na +)

Reabsorción de Na+

Células Aldosterona renales

Reabsorción de agua

Aumento de P.A.

Corteza adrenal

ANGIOTENSINA II

Vasoconstricción Catecolaminas

Ingestión de agua

Centro de sed

SNC

Figura 1-3. Sistema Renina-angiotensina-aldosterona. 2.4.2. Factores intrínsecos 2.4.2.1. Reflejo miogénico Las arteriolas glomerulares son capaces de responder a los cambios en la tensión de su pared, de modo que cuando ésta aumenta se produce casi inmediatamente una constricción de la arteriola, y cuando disminuye la tensión la arteriola se dilata. A este mecanismo de autorregulación del flujo sanguíneo renal y la velocidad de filtración glomerular se le denomina reflejo miogénico. 2.4.2.2. Retroalimentación túbulo-glomerular Diversos experimentos han demostrado que cuando aumenta la velocidad del flujo del fluido tubular a nivel de la mácula densa, se produce una disminución en la velocidad de filtración del glomérulo de la nefrona concreta de que se trate. De este modo se impide que se exceda la capacidad del túbulo para reabsorber líquidos o solutos y se evita una pérdida excesiva de fluidos y solutos.