PHYSIOEX Ejercicio 9, Introducción en español (2016)

Ejercicio Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biologia animal
Año del apunte 2016
Páginas 5
Fecha de subida 18/06/2017
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Introducción PHYISIOEX traducida.

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Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal EJERCICIO 9: FISIOLOGÍA DEL SISTEMA RENAL Visión general del ejercicio Un riñón es tanto un órgano excretor como un órgano regulador. Filtrando el agua y los solutos de la sangre, los riñones son capaces de excretar del organismo el exceso de agua, los productos de desecho e incluso materiales extraños. Sin embargo, los riñones también regulan (1) la osmolaridad del plasma (la concentración de una solución expresada como osmoles de soluto por litro de disolvente), (2) el volumen plasmático, (3) el equilibrio ácido-base del organismo y (4) el equilibrio hidroelectrolítico del organismo.
Todas estas actividades son extremadamente importantes para mantener la homeostasis.
Los dos riñones se encuentran situados entre la pared abdominal posterior y el peritoneo abdominal. El riñón derecho está ligeramente más abajo que el izquierdo. Cada riñón humano contiene aproximadamente un millón de nefronas, las unidades funcionales del riñón.
Cada nefrona se compone de un corpúsculo renal y de un túbulo renal.
El corpúsculo renal consiste en un “ovillo” de capilares, denominado glomérulo, que está encerrado por una cápsula llena de líquido, denominada cápsula de Bowman, o cápsula glomerular. Una arteriola aferente suministra sangre al glomérulo. A medida que la sangre fluye a través de los capilares glomerulares, el plasma libre de proteínas se filtra hacia la cápsula de Bowman, un proceso denominado filtración glomerular.
Luego, una arteriola eferente saca la sangre restante del glomérulo (Figura 9.1).
El líquido filtrado pasa desde la cápsula de Bowman hasta el comienzo del túbulo renal, denominado túbulo contorneado proximal, luego al asa de Henle, una horquilla en forma de U, y finalmente, al túbulo contorneado distal antes de desembocar en un conducto colector. Desde el conducto colector, el filtrado continúa los cálices menores y se acumula en ellos.
La nefrona realiza tres funciones importantes que transforman la sangre en el filtrado y la orina: (1) filtración glomerular, (2) reabsorción tubular y (3) secreción tubular (Figura 9.2). La filtración glomerular es un proceso pasivo en el que el líquido asa desde la luz del capilar glomerular hasta la cápsula glomerular del túbulo renal. La reabsorción tubular devuelve la mayor parte del filtrado de nuevo a la sangre, dejando principalmente agua salada y productos e desecho en la luz del túbulo. Algunos de los solutos deseables, o necesarios, se reabsorben activamente, y otros se mueven pasivamente desde la luz del túbulo hacia los espacios intersticiales. La secreción tubular es esencialmente la inversa de la reabsorción tubular y es un proceso mediante el cual los riñones pueden eliminar de la sangre otras sustancias no deseadas, tales como la creatina y el amoníaco.
Los solutos reabsorbidos y el agua, que se mueven en el espacio intersticial entre las nefronas, tienen que ser devueltos a la sangre o los riñones se hincharán rápidamente como globos. Los capilares peritubulares que rodean el túbulo renal recogen las sustancias reabsorbidas y las devuelven a la circulación general. Los capilares peritubulares surgen de la arteriola eferente que sale del glomérulo y se vacían en las venas renales que abandonan el riñón.
Ejercicio 9 27 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Actividad 1: Efecto del radio de la arteriola sobre la filtración glomerular Cada una del millón de nefronas de cada riñón consta de dos partes principales: (1) un componente tubular, el túbulo renal y (2) un componente vascular, el corpúsculo renal (Figura 9.1). El glomérulo es un nudo enmarañado de capilares que filtra el líquido desde la sangre hacia la luz del túbulo renal. La función del túbulo renal es procesar el fluido filtrado, también denominado el filtrado. El túbulo renal comienza en una terminación ciega ensanchada, llamada cápsula de Bowman (o cápsula glomerular), que rodea al glomérulo y sirve para canalizar el filtrado hacia el resto del túbulo renal. En conjunto, el glomérulo y la cápsula de Bowman reciben el nombre de corpúsculo renal.
Con cada glomérulo se asocian dos arteriolas: una arteriola aferente, que alimenta el lecho capilar glomerular, y una arteriola eferente, que lo drena. Estas arteriolas son responsables del flujo sanguíneo a través del glomérulo (Figura 9.2). El diámetro de la arteriola eferente es menor que el de la arteriola aferente, lo que restringe la salida del flujo sanguíneo del glomérulo. En consecuencia, la presión en los capilares glomerulares fuerza al líquido a través del endotelio de los capilares hacia la luz de la cápsula de Bowman que los rodea. En esencia, todo en la sangre, a excepción de los glóbulos (rojos y blancos) y las proteínas plasmáticas, se filtra a través de la pared glomerular. Desde la cápsula de Bowman, el filtrado se mueve hacia el resto del túbulo renal para ser procesado. La función del túbulo es reabsorber todas las sustancias provechosas desde su luz y permitir que los productos de desecho viajen por todo el túbulo para ser eliminados del organismo.
Durante la filtración glomerular, la sangre entra en el glomérulo desde la arteriola aferente y el plasma libre de proteínas fluye desde la sangre, a través de las paredes de los capilares glomerulares, y al interior de la cápsula de Bowman. La velocidad de filtración glomerular es un índice de la función renal. En los seres humanos, la velocidad de filtración oscila entre 80 y 140 ml/min, de modo que, en 24 horas, los glomérulos producen hasta 180 litros de filtrado. El filtrado formado carece de restos celulares, esencialmente está libre de proteínas y contiene una concentración de sales y moléculas orgánicas similar a la de la sangre.
La velocidad de filtración glomerular puede ser alterada cambiando la resistencia de la arteriola o su presión hidrostática. En esta actividad explorarás el efecto del radio de la arteriola sobre la presión capilar glomerular y la filtración en una nefrona. Los conceptos que aprendas estudiando una nefrona aislada puedes aplicarlos para comprender la función del riñón en su conjunto.
28 Ejercicio 9 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Actividad 2: Efecto de la presión sobre la filtración glomerular El metabolismo celular produce una mezcla compleja de productos de desecho que deben ser eliminados del organismo. Esta función excretora es realizada por varios órganos, siendo el más importante los riñones.
Cada riñón contiene aproximadamente un millón de nefronas, que llevan a cabo tres procesos fundamentales: (1) la filtración glomerular, (2) la reabsorción tubular y (3) la secreción tubular.
Tanto la presión arterial en los capilares glomerulares como la presión de filtración en el túbulo renal pueden tener un efecto significativo sobre la velocidad de filtración glomerular. Durante la filtración glomerular, la sangre entra en el glomérulo desde la arteriola aferente. Las fuerzas de Starling (gradientes de presión hidrostática y osmostática) mueven el líquido libre de proteínas entra la sangre de los capilares glomerulares y el filtrado de la cápsula de Bowman. La velocidad de filtración glomerular es un índice de la función renal. En los seres humanos, la velocidad de filtración oscila entre 80 y 140 ml/min, de modo que, en 24 horas, los capilares producen hasta 180 litros de filtrado. El filtrado formado carece de restos celulares, esencialmente está libre de proteínas y contiene una concentración de sales y moléculas orgánicas similar a la de la sangre.
Aproximadamente el 20% de la sangre que entra en los capilares glomerulares es normalmente filtrada hacia la cápsula de Bowman, donde se le conoce entonces como filtrado. La presión hidrostática arterial extraordinariamente alta en los capilares glomerulares promueve esta filtración. Por lo tanto, la velocidad de filtración glomerular puede ser alterada modificando la resistencia de la arteriola aferente (y, por tanto, la presión hidrostática). En esta actividad explorarás el efecto de la presión arterial sobre la velocidad de filtración glomerular en una nefrona. Los conceptos que aprendas estudiando una nefrona aislada puedes aplicarlos para comprender la función del riñón en su conjunto.
Actividad 4: Los gradientes de solutos y su influencia sobre la concentración de la orina A medida que el filtrado se traslada por los túbulos de una nefrona, los solutos y el agua se mueven desde la luz del túbulo hacia los espacios intersticiales de la nefrona. Este movimiento de solutos y agua se basa en el gradiente de concentración de solutos totales de los espacios intersticiales que rodean el lumen tubular. El líquido intersticial está compuesto principalmente de NaCl y urea. Cuando la nefrona sea permeable a los solutos o al agua, se alcanzará el equilibrio entre los contenidos del líquido intersticial y del fluido tubular.
La hormona antidiurética (ADH) aumenta la permeabilidad al agua del conducto colector, permitiendo que el agua fluya hacia áreas con una mayor concentración de solutos, desde la luz del túbulo hacia los espacios intersticiales adyacentes (Figura 9.3). La reabsorción describe este movimiento de solutos y agua filtrados desde la luz de los túbulos renales de nuevo hacia el plasma. Los solutos y el agua reabsorbidos que se mueven hacia el espacio intersticial necesitan ser devueltos a la sangre, o los riñones rápidamente se hincharán como globos. Los capilares peritubulares que rodean el túbulo renal recogen las sustancias reabsorbidas y las devuelven a la circulación general. Los capilares peritubulares surgen de la arteriola eferente que sale del glomérulo y se vacían en las venas renales que abandonan el riñón.
Sin la reabsorción, excretaríamos los solutos y el agua que nuestro organismo necesita para mantener la homeostasis. En esta actividad examinarás el proceso de la reabsorción pasiva que se produce mientras el filtrado viaja a través de una nefrona y se forma la orina. Durante la realización del experimento, se supone que cuando la ADH está presente, las condiciones favorecen la formación de la orina más concentrada posible.
Ejercicio 9 29 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Actividad 5: Reabsorción de glucosa a través de proteínas transportadoras La reabsorción es el movimiento de solutos filtrados y agua desde la luz de los túbulos renales de nuevo hacia le plasma. Sin reabsorción, excretaríamos los solutos y el agua que nuestro organismo necesita para mantener la homeostasis.
La glucosa no es una molécula muy grande y, por lo tanto, se filtra fácilmente del plasma hacia el interior de la cápsula de Bowman como parte del filtrado. Para asegurarse de que la glucosa es reabsorbida hacia el organismo, de modo que pueda servir de combustible para el metabolismo celular, en las células del túbulo proximal de la nefrona se encuentran presentes proteínas transportadoras de glucosa (Figura 9.4). Hay un número finito de estos transportadores de glucosa en cada célula del túbulo renal. Por lo tanto, si hay un exceso de glucosa presente en el filtrado, no será reabsorbida toda y será inoportunamente excretada en la orina.
La glucosa primero es absorbida por transporte activo secundario en la membrana apical de las células del túbulo proximal, y luego abandona la célula tubular a través de difusión facilitada a lo largo de la membrana basolateral (Figura 9.4). Ambos tipos de proteínas transportadoras, que transportan estas moléculas a través de las membranas tubulares, son proteínas transmembrana. Como se necesitan las proteínas transportadoras para mover la glucosa desde la luz de la nefrona hacia los espacios intersticiales, hay un límite en cuanto a la cantidad de glucosa que puede ser reabsorbida. Cuando todos los transportadores de glucosa están unidos a la glucosa que están transportando, el exceso de glucosa del filtrado se elimina en la orina.
En esta actividad examinarás el efecto de la variación del número de proteínas transportadoras de glucosa en el túbulo contorneado proximal. Es importante tener en cuenta que, normalmente, el número de transportadores de glucosa es constante en un riñón humano y que es la glucosa plasmática la que varía a lo largo del día. En esta actividad se mantendrá constante la glucosa plasmática y variará el número de transportadores de glucosa.
Actividad 6: Efecto de las hormonas sobre la formación de orina La concentración y el volumen de orina excretada por nuestros riñones cambiará dependiendo de lo que nuestro organismo necesite para mantener la homeostasis. Por ejemplo, si una persona consume una gran cantidad de agua, el exceso será eliminado en un gran volumen de orina diluida. Por otro lado, cuando se presenta una deshidratación, hay un claro beneficio en ser capaz de producir un pequeño volumen de orina concentrada para retener el agua. La Actividad 4 ha demostrado cómo el gradiente de concentración de solutos totales en los espacios intersticiales que rodean la luz del túbulo permite excretar una orina concentrada.
La aldosterona es una hormona producida por la corteza suprarrenal, bajo el control del sistema reninaangiotensina del organismo. Una disminución de la presión arterial es detectada por células de la arteriola aferente, activando la liberación de renina. La renina actúa como una enzima proteolítica, convirtiendo el angiotensinógeno en angiotensina I. Las células endoteliales en todo el cuerpo poseen una enzima de conversión que transforma la angiotensina I en angiotensina II. La angiotensina II indica a la corteza suprarrenal que segregue aldosterona (Figura 9.5). La aldosterona actúa sobre las células del túbulo contorneado distal de la nefrona para promover la reabsorción de sodio desde el filtrado hacia el organismo, y la secreción de potasio desde el organismo. Este desplazamiento de electrolitos, junto con la adición de hormona antidiurética (ADH), también provoca más absorción de agua hacia la sangre, lo que produce un incremento de la presión arterial.
30 Ejercicio 9 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal La ADH es sintetizada por el hipotálamo y almacenada en la hipófisis posterior. Los niveles de ADH se ven influidos por la osmolaridad de los fluidos corporales y por el volumen y la presión del sistema cardiovascular. Una variación del 1% en la osmolaridad del organismo hará que segregue esta hormona.
Su principal acción es aumentar la permeabilidad del conducto colector al agua, de modo que se reabsorbe más agua hacia el organismo por la inserción de acuaporinas, o canales de agua, en la membrana apical.
Sin esta reabsorción de agua, el organismo se deshidrataría rápidamente.
Por lo tanto, nuestros riñones regulan estrechamente la cantidad de agua y solutos excretados, para mantener el equilibrio hídrico en el organismo. Si se ha reducido la ingesta de agua, o si se ha producido una pérdida de líquidos en el cuerpo, los riñones funcionan para conservar agua, haciendo la orina muy hiperosmótica (con una concentración relativamente alta de solutos) respecto a la sangre. Si ha habido un gran consumo de líquido, la orina es más hipoosmótica. En el individuo normal, la osmolaridad de la orina varía desde 50 hasta 1.200 miliosmoles/l de agua.
Ejercicio 9 31 ...