Tema 13 (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biologia animal
Año del apunte 2016
Páginas 7
Fecha de subida 18/06/2017
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Profesora: Maria Dolores Garcera Zamorano
1º Cuatrimestre

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Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal TEMA 13 Excreción y función renal 1. Anatomía funcional del aparato urinario 1.1. Riñones, uréteres, vejiga, uretra.
1.2. La nefrona: unidad funcional del riñón 2. Visión general de la función renal 2.1. Filtración 2.1.1. Barreras de filtración 2.1.2. Presiones de filtración 2.2. Reabsorción 2.2.1. Reabsorción activa y pasiva 2.2.2. Papel de la saturación en la función renal 2.3. Secreción 2.3.1. Secreción: proceso activo 2.4. Excreción 2.4.1. Aclaramiento renal Es muy importante para el cuerpo el poder deshacernos de los productos de desecho, el catabolismo de hidratos de carbono, lípidos y proteínas.
Se generan una serie de productos de desecho que han de ser eliminados del organismo ya que, de otra manera, serían tóxicos para nuestro cuerpo.
Cuando hablamos del catabolismo de los hidratos de carbono y de las grasas, finalmente hablamos de desechos de tipo anhídrido carbónico (CO2) y agua. Son productos de desecho que se eliminan muy fácilmente a través del sistema digestivo incluso aunque ese catabolismo no haya finalizado al 100%.
La bilis, producida por el hígado, es una forma de excreción de productos de desecho; es decir, los riñones no son el único órgano excretor del que disponemos, existen otras vías de excreción como el sistema digestivo.
Los catabolitos más tóxicos y, por lo tanto, más necesarios de ser eliminados fuera del metabolismo son los que proceden de la degradación de las proteínas, los productos nitrogenados. Son bastante tóxicos y, es aquí donde el sistema debe ser lo más eficaz posible.
Los catabolitos nitrogenados se dividen en tres grupos: amoniaco, ácido úrico y urea.
Dentro del grupo de los vertebrados, hay animales que solo pueden producir amoniaco (como los peces) ya que no tienen el sistema enzimático adecuado para transformar el amoniaco en urea. El amoniaco es muy fácilmente difusible, se elimina fácilmente, pero es altamente tóxico, es el más tóxico de los tres tipos.
Muchas veces, cuando tenemos peces en un acuario en casa, es difícil mantenerlos vivos durante mucho tiempo. En la mayoría de los casos se mueren por el amoníaco que ellos mismos producen y se queda en el agua. Si no disponemos de una bomba de filtración que atrape el amoniaco o cambiamos el agua prácticamente todos los días, el amoníaco que los peces excretan en grandes cantidades se acumula y, al ser tóxico, produce la muerte de los peces.
Lo mismo ocurre con los moluscos, que también producen altas cantidades de amoniaco.
Otros animales (terrestres) tampoco producen urea, sino que producen ácido úrico principalmente: reptiles y aves. El ácido úrico también es tóxico, aunque no tanto como el amoniaco.
Los mamíferos, en cambio, sí que disponemos de la carga enzimática necesaria para poder obtener urea.
La ventaja de producir urea es que esta es la menos tóxica de los catabolitos nitrogenados, y su eliminación es sencilla. Por lo tanto, de los tres catabolitos, es el ideal, y supone una ventaja para los mamíferos respecto a los otros grupos de vertebrados.
Esto no quiere decir que no produzcamos ácido úrico o amoniaco, simplemente que la urea es el principal.
Aunque el amoniaco se pueda eliminar a través del riñón, tener una acumulación de grandes cantidades de amoniaco no es bueno.
Tema 13: Excreción y función renal 173 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal El ácido úrico, en cantidades normales, se elimina con la orina, pero si está en altas cantidades es moderadamente tóxico. A parte, tiene otro problema adicional: puede precipitar formando cristales de urato, que se acumulan en las extremidades (articulaciones, dedos, etc.) y provoca dolores muy intensos (la gota). También se puede acumular en la vejiga urinaria, lo que provoca dolor al orinar. Es producto del catabolismo de las purinas. Estas acumulaciones se dan sobretodo en personas con una dieta basada sobre todo en carnes rojas y embutidos.
1. Anatomía funcional del aparato urinario En el ser humano existen dos riñones que se sitúan en la cavidad abdominal, en posición bilateral, a los lados de la columna.
La parte exterior del riñón que lo envuelve se denomina corteza. La zona más interna del riñón es la médula y, después de la médula, nos encontramos la pelvis renal. De aquí la orina, ya formada, desciende por un tubo denominado uréter. De cada riñón sale un uréter que conduce la orina a la vejiga urinaria, donde queda almacenada y ya no sufre transformaciones. En el momento de la micción, sale la orina a través de la uretra (conducto único).
En el caso de los humanos, a diferencia de lo que ocurre en otros animales, la orina sale ya formada de los riñones.
La vejiga urinaria está formada por músculo liso. Entre la vejiga urinaria y la uretra hay dos esfínteres: el más interno es de músculo liso y el más externo es de músculo esquelético o estriado.
¿Por qué tenemos dos esfínteres? El esfínter interno está controlado por el sistema nervioso autónomo (SNA), mientras que el exterior podemos controlarlo por el sistema nervioso central (SNC). Esto es lo que nos permite aguantar las ganas de orinar, y el poder ir al baño cuando la vejiga no está llena.
Según la vejiga urinaria se va llenando, se va distendiendo, haciéndose cada vez más grande hasta su máxima capacidad.
Cuando se distiende mucho, en esa capa de músculo liso existen receptores sensoriales de estiramiento que mandan señales hasta la médula. Al llegar estas señales a la médula hay un retorno hasta la vejiga a través del sistema nervioso autónomo que provoca la contracción de la vejiga, favoreciendo la salida de la orina, pero a su vez estas señales también viajan hasta el sistema nervioso central, de manera que la persona es consciente de las ganas de orinar. Si llega a un punto en el que no se vacía la vejiga cuando está en su máxima capacidad, la persona deja de poder controlar la contracción de la vejiga y la persona se mearía encima.
No es bueno aguantar las ganas de ir al baño durante mucho tiempo porque, si se distienden las paredes de la vejiga de forma extrema, estas pierden su tonicidad y no pueden volver a su forma normal, se quedan flácidas.
La nefrona El riñón presenta, según la especie animal de la que se trate, un número muy variable de nefronas. Estas pueden ser cientos, miles o millones (los humanos presentan la máxima evolución en los riñones).
La nefrona es la unidad funcional del riñón donde se fabrica la orina. Las nefronas fabrican la orina que desemboca en el conducto colector (a un mismo conducto colector pueden desembocar varias nefronas), desde el cual se vierte a la pelvis renal.
174 Tema 13: Excreción y función renal Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal En los mamíferos, un trozo de la nefrona, la parte inicial, está en la corteza del riñón. El resto de la nefrona se adentra en la médula. Hay nefronas muy largas y otras más cortas, lo que divide las nefronas en dos tipos: • Corticales: más corta. Aunque también ingresa en la médula, gran parte de su cuerpo está en la corteza.
• Yuxtamedulares: gran parte de su cuerpo, mucho más largo, se encuentra atravesando la médula.
La parte inicial de la nefrona es la cápsula de Bowman. En su interior hay un capilar glomerular, que es un capilar sanguíneo con poros de tamaño intermedio (fenestrados) que se introduce dentro de la cápsula por la arteriola aferente y luego sale por la arteriola eferente.
Es en este capilar donde se va a producir la filtración de la sangre. La arteriola acompaña a la nefrona en todo su recorrido formando más capilares, los capilares peritubulares, o vasa recta. Cuando acaban de acompañar a la nefrona y se alejan, lo hacen convertidos en vénula, la cual terminará en la vena renal de salida.
El líquido filtrado pasa desde la cápsula de Bowman hasta el denominado túbulo contorneado proximal, luego al asa de Henle, una horquilla en forma de U con rama descendente y rama ascendente, y finalmente, al túbulo contorneado distal antes de desembocar en un conducto colector. Desde el conducto colector saldrá la orina ya formada hacia la pelvis renal.
El asa de Henle solo está presente en aves y mamíferos, y es la que permite concentrar mucho la orina y hacerla hiperosmótica respecto a la sangre.
Tema 13: Excreción y función renal 175 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal 2. Visión general de la función renal Filtración En la imagen aparece como una flecha de color lila, que marca sentido de la filtración: desde el glomérulo hacia el interior de la nefrona, a nivel de la cápsula de Bowman.
El glomérulo es un capilar sanguíneo que tiene unos poros de tamaño intermedio. Aquellos compuestos que sean muy grandes quedan retenidos, mientras que el agua y aquellas sustancias más pequeñas serán filtradas.
La sangre contiene plasma, células sanguíneas, proteínas de gran peso molecular, azúcares, iones diversos, urea, etc. que llegan al glomérulo desde la arteriola aferente. En el glomérulo se filtrarán sin problemas el agua, iones (K+, Na+, Mg2+), glucosa y todo lo que sean moléculas pequeñas. Pero las células sanguíneas no se cuelan porque son muy grandes, ni tampoco se filtran las moléculas de gran elevado peso molecular (albuminas, globulinas) La tasa de filtración en el glomérulo es de 125ml/min (que al día son ≃ 180 litros). Sin embargo, de orina expulsamos sobre 1,5L. Aunque se filtren unos 180 litros, existe un fenómeno que hace que no toda esta cantidad sea expulsada al exterior, sino que se vaya recuperando: la reabsorción.
¿Por qué se filtra esta cantidad en tan poco tiempo? Existen una serie de fuerzas que intervienen a nivel de glomérulo y determinan la tasa de filtración.
Barreras de filtración Alterar el radio de las arteriolas varía la filtración glomerular.
Si por algún motivo se produce una vasoconstricción de la arteriola aferente, la tasa de filtración glomerular disminuye debido a que, si el vaso sanguíneo que llega al glomérulo es menor, impide parte del flujo hacia este y, por tanto, al haber menos sangre, la presión hidrostática disminuye y, con ella, la tasa de filtración glomerular.
Si en lugar de disminuir el diámetro de la arteriola aferente, el que disminuye es el de la eferente, la tasa de filtración glomerular aumenta. Es el caso contrario, el vaso sanguíneo de salida es mejor, impidiendo que salga la sangre y haciendo que quede retenida en el glomérulo, aumentando así la presión hidrostática y la tasa de filtración glomerular.
Al aumentar el diámetro de la arteriola aferente, más caudal sanguíneo pasa y, una vez dentro, al haber más cantidad de sangre, se filtrará más.
176 Tema 13: Excreción y función renal Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Presiones de filtración Entre el capilar glomerular y la cápsula de Bowman (cuya pared epitelial es muy fina) está la lámina basal. Las tres capas son tan finas que no suponen ningún problema en el proceso de filtración.
La fuerza más importante que interviene en el proceso de la filtración es la presión hidrostática (PH): es la fuerza con la que la sangre empuja a través de los poros para que se produzca el filtrado. En este caso, la presión hidrostática tiene un valor de 55mm Hg. Es el único vector que tiene esta dirección, y a este vector se oponen dos.
La presión oncótica o coloidosmótica (PO) es aquella presión causada por la existencia proteínas de gran peso molecular dentro del capilar sanguíneo y se opone a la filtración. Aquí tiene un valor de 30mm Hg.
Conforme se cuela el agua al interior de la cápsula de Bowman, el líquido avanza a lo largo de la nefrona bastante despacio (más despacio que la filtración) y, por tanto, siempre hay una pequeña cantidad de líquido que genera una presión hidrostática (Plíquido, que aquí tiene un valor de 15mm Hg) que infiere en contra de que pase agua filtrada, presiona hacia el glomérulo.
La fuerza resultante de la filtración se produce es P = PH – PO – Plíquido = 55 – 30 – 15 = 10mm Hg; un vector que favorece la filtración pero que tiene una magnitud de 10, menor que la presión hidrostática.
Un enfermo de cirrosis hepática tendrá mayor filtración glomerular, ya que tiene el tejido dañado y sintetiza menos proteínas, por tanto, su presión oncótica tendrá un valor menor, haciendo que haya menos oposición a la filtración. Son personas que tendrán tendencia a producir una mayor cantidad de orina.
Reabsorción La reabsorción aparece en la imagen como una flecha de color verde, indicando que vamos a extraer del interior del filtrado que circula por la nefrona y llevarlo de nuevo a la circulación sanguínea.
Alrededor de la nefrona tenemos tejido renal/intersticial. A parte, están los capilares sanguíneos peritubulares que también la acompañan en su recorrido. Esto quiere decir que, cuando se reabsorbe algo de dentro de la nefrona, se recupera a la circulación sanguínea de nuevo.
¿Qué se reabsorbe y cómo? Se reabsorbe casi toda el agua que se filtró inicialmente a través de las paredes del conducto de la nefrona (más del 90%). Sobre todo, hay gran absorción de agua en el túbulo proximal y en el conducto colector.
También se reabsorbe gran cantidad de iones por transporte activo (Na+, K+, Ca+2) y por difusión activa (Cl-). Los que no se reabsorben se eliminan con la orina.
La glucosa se filtra en el glomérulo renal sin problemas. En condiciones normales, se debe reabsorber toda la glucosa y no debe de quedar nada en la orina. En la membrana del túbulo proximal existen unos transportadores de glucosa que reabsorben la totalidad de la glucosa que se filtra, devolviéndola a la circulación sanguínea.
Sin embargo, un diabético tiene una concentración de glucosa en sangre mucho mayor de la normal Esta gran cantidad de glucosa hace que los transportadores se saturen y no la recuperen toda, de manera que la glucosa prosigue su curso a lo largo de la nefrona y es expulsado con la orina (glucosuria).
Los transportadores no se ven alterados en número ni perjudicados, simplemente no dan abasto.
Cuando hay un exceso de glucosa, el cuerpo trabaja más para que haya mayor cantidad de orina (los diabéticos necesitan ir al baño más a menudo, sobre todo si tienen diabetes de tipo II). Esto se debe a que el hecho de tener una concentración de glucosa elevada en el líquido tubular favorece la incorporación de agua para mantener la osmolaridad, es decir, de que se reabsorba menos agua en el túbulo.
Tema 13: Excreción y función renal 177 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Las células sanguíneas, por tener un tamaño demasiado grande, no se filtran. Que haya sangre en la orina puede significar una pequeña infección que provoca una alteración en el capilar glomerular y que hace que filtre más de la cuenta. Es típico de envenenamiento con metales pesados. Si es por Cd o por Hg, suele dañar el tejido renal y hacer se filtren células sanguíneas.
Secreción La secreción (flechas azules) interviene menos en la formación de la orina. Es el fenómeno opuesto a la reabsorción. Alguna sustancia que pueda estar en circulación sanguínea en concentración elevada puede, por transporte activo a través del capilar peritubular, ser incorporada a la nefrona en alguna parte de su recorrido (generalmente en el túbulo distal o proximal).
Pasa con algunos medicamentos (como penicilina), con los iones potasio que estén en exceso, etc.
Excreción Finalmente, la orina es vaciada por el conducto colector (flecha amarilla) y conducida hacia la pelvis renal y los uréteres para acabar en la vejiga urinaria.
Esta excreción depende de lo que se haya filtrado - lo que se reabsorba + lo que se secrete.
La nefrona recorre el tejido renal desde la corteza renal hasta la medula. Estos procesos de reabsorción de agua y concentración de la orina tienen mucho que ver con que el tejido renal no es homogéneo, las características de la corteza y médula no son las mismas.
La osmolaridad del plasma que se filtra en el glomérulo no es la misma que la osmolaridad de la orina que sale por el conducto colector.
Cuando decimos que la orina de los mamíferos es hiperosmótica nos referimos a que los mamíferos somos capaces de formar una orina muy concentrada (1200 mmol). Que podamos concentrar tanto la orina es una característica única de mamíferos y aves, ya que son los únicos que presentan asa de Henle en la nefrona.
Gracias a que la osmolaridad del tejido renal es gradual y progresiva, incrementándose hacia la médula, se puede reabsorber tanta agua, y podemos eliminar una orina reducida y concentrada.
La nefrona es como un tubo cuyas paredes no son impermeables y el tejido renal que rodea la nefrona tiene una osmolaridad mayor en la zona de la médula que en la corteza.
178 Tema 13: Excreción y función renal Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Parte de la urea formada se reabsorbe en el túbulo colector. De esta urea reabsorbida, una parte vuelve a la circulación sanguínea y la otra parte se acumula en el tejido renal, en el espacio intersticial se forman acúmulos de urea. Esto, unido a la reabsorción de sales en el asa de Henle, provoca que el tejido renal tenga una elevada osmolaridad.
Aclaramiento renal El aclaramiento renal (clearance o depuración) se define como la tasa a la cual un soluto desaparece o es extraído del organismo a través de la excreción renal.
La inulina es un polisacárido de origen vegetal que se utiliza en experimentos renales porque tiene unas características especiales.
Es una sustancia que no tiene problemas para ser filtrada. Parte de la inulina es filtrada a través del glomérulo y parte sigue en la circulación. La que se ha filtrado pasa por el túbulo proximal y no es reabsorbida. La que la sigue en la circulación tampoco se secreta a la nefrona después de pasar por la cápsula de Bowman.
Su tasa de excreción (clearance) será igual a su tasa de filtración.
En el caso de la depuración de la glucosa, en el tubo proximal se reabsorbe toda la que se ha filtrado en el glomérulo y vuelve a la circulación sanguínea. Por tanto, no se elimina nada en la orina y su clearance es de 0.
En la urea, la tasa de aclaración sería 50 ml/min, ya que, de la urea filtrada que va por el túbulo proximal, hay un porcentaje que se reabsorbe del 50%.
La penicilina que se ha filtrado no puede reabsorberse a lo largo de la nefrona ya que no tiene los transportadores adecuados para ser reabsorbida. Sin embargo, de la que sigue por la circulación sanguínea parte se secreta y se incorpora adicionalmente al interior de la nefrona para ser eliminada con la orina. El clearance de la penicilina es de 150 ml/min.
Glucosa Tema 13: Excreción y función renal Urea Penicilina 179 ...

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