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SEMINARIO 9: FISIOLOGÍA RENAL Y EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE. ÁCIDO-BASE. 1.
2. • Filtración: Es el primer paso en la formación de orina. A medida que el flujo sanguíneo renal entra a los capilares glomerulares, una parte de esa sangre se filtra hacia el interior del espacio de Bowman, el líquido es llamado ultrafiltrado. Que contiene agua y todos los solutos pequeños de la sangre, sin proteínas ni células sanguíneas. La cantidad filtrada de una sustancia en el espacio Brown por unidad de tiempo se denomina carga filtrada. 180 L/dia. • Reabsorción: No todo el ultrafiltrado se excreta. El agua, Na +, Cl-, HCO3-, glucosa, aminoácidos, aminoácidos, urea, Ca 2+, Mg, fosfato, lactato, y citrato y entre otros solutos se resorben del filtrado glomerular hacia el interior de la sangre capilar peritubular. Los mecanismos de resorción implican transportadores en las membranas de las células epiteliales renales. Si no hay resorción la mayor parte de estos constituyentes de LEC se perdería rápidamente por la orina. • Secreción: Unas pocas sustancias (ácidos y bases orgánicas, K +, etc.) se secretan desde la sangre capilar peritubular hacia el líquido tubular, es otro mecanismo para excretar sustancias en la orina, involucrando transportadores transportadores en las membranas de las células epiteliales. epiteliales. • Concentración y dilución de la orina: Estos mecanismos renales para la resorción de agua se encarga de mantener constante la osmolaridad de los líquidos del cuerpo.
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3. a) La presión hidrostática en los capilares glomerulares (P GC) favorece la filtración que es de 60 mmHg. La presión hidrostática en el espacio de Bowman (P BS) se opone a la filtración con 15 mmHg y es el líquido presente en la luz de la nefrona. Por otra parte la presión oncótica (πGC) también se opone a la filtración con 29 mmHg. Por lo tanto la filtración neta glomerular (PUF) está en la siguiente formula: = − −
b) Porque en los capilares sistémicos la presión hidrostática desciende a lo largo del trayecto del capilar, en los capilares glomerulares permanece constante durante todo el trayecto. Cambian ya que hacia el lado arterial se produce absorción y más hacia el lado venoso hay un proceso de secreción, por lo que las presiones cambian a medida que nos movemos en la red capilar y cambiamos de absorción a secreción. En los capilares glomerulares es filtración durante toda la red capilar.
c) • Disminución de la resistencia en la arteriola aferente: Mayor filtración ya que permitiría mayor flujo sanguíneo hacia el capilar glomerular (aumenta el radio). • Aumento de la resistencia en la arteriola eferente: Mayor filtración ya que la presión de la arteriola eferente aumenta. • Disminución de la presión arterial por hemorragia intensa: Disminuye el flujo sanguíneo al capilar glomerular por ende la filtración sería menor. • Hipoalbuminemia: Caería la presión oncótica, lo que conllevaría a una mayor tasa de filtración porque esta se opone a la filtración. • Obstrucción aguda del tracto urinario por litiasis renal: La presión hidrostática dentro del glomérulo será mayor que la de los capilares, por lo tanto la filtración será menor.
4. a) La inulina se filtra libremente a través de los capilares glomerulares, pero no se reabsorbe ni se secreta, por lo tanto su depuración mide la tasa de f iltración glomerular.
b) No se usa clearence de inulina porque no es una sustancia sintetizada por el organismo, más bien es administrada de manera exógena.
c) Creatinina sustancia endógena (la inulina no) y no necesita ser inyectada por vía intravenosa para cuantificar la TFG. Se puede emplear para estimar la TFG debido a que se filtra a través de los capilares glomerulares, o sea cada sustancia depende de la filtración para ser excretada en la orina. La inulina es siempre eficaz porque no se reabsorbe y no es secretada, la Creatinina en cambio tiene una pequeña tasa de secreción.
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a) Porque su radio efectivo es muy alto, y además posee carga negativa lo que lo hace ser expulsado por la carga negativa del endotelio glomerular.
b) Los glicosaminoglicanos poseen carga negativa, por lo que repelen a las proteínas y atraen moléculas cargadas positivamente como agua y otros iones. Si no hay síntesis de esta molécula, se vería facilitada la filtración de proteínas al espacio de bowman (proteinuria).
6. Son mecanismos que permite mantener la tasa de filtración constante. El mecanismo miogénico consiste en que cuando sube la presión arterial, aumenta el radio de la arteriola aferente, lo que genera su contracción refleja, al igual que en los capilares sanguíneos, baja el flujo sanguíneo renal, por consiguiente baja el flujo sanguíneo a los glomérulos y baja la filtración glomerular. El feed back: si aumenta la velocidad de filtración glomerular, aumenta la entrega y transporte de NaCl a la macula densa, se genera una señal desde la macula densa que aumenta el tono muscular de la arteriola aferente, reduciendo el velocidad de f lujo glomerular.
7. Tanto las arteriolas eferentes como aferentes son inervadas por fibras nerviosas simpáticas que producen vasoconstricción. La vasoconstricción de cualquiera de los conjuntos de arteriolas incrementa la resistencia vascular renal y reduce el flujo sanguíneo renal (FSG). Por ejemplo, cuando se libera noradrenalina en los nervios simpático, se activan receptores alfa, sobre el musculo liso de las arteriolas aferentes y eferentes, provocando vasoconstricción.
8. Cuando la presión arterial renal aumenta, también lo hacen el flujo sanguíneo renal (FSR) y la tasa de filtración glomerular (TFG). El incremento de TFG incrementa el suministro de solutos y agua a la región de macula densa en la porción inicial del túbulo distal, que capta algún componente del aumento de carga suministrada. La macula densa es una parte del aparato yuxtaglomerular que reacciona al incremento de carga proporcionado y secreta una sustancia vasoactiva.
9. • Sodio: El sodio es el principal ion del compartimiento extracelular. La cantidad de sodio en el líquido extracelular determina el volumen extracelular determinando así el volumen de sangre y la presión arterial. El riñón debe regular el contenido de sodio en el cuerpo, esto lo hace mediante la filtración y la reabsorción, con el f in de asegurar que la ingesta de sodio sea igual a la eliminación del mismo. El sodio se filtra en los glomérulos de cada nefrona y luego es reabsorbido a lo largo de la misma. La mayor cantidad de sodio reabsorbido se da en el túbulo contorneado proximal, se reabsorbe 67%, allí se reabsorbe en conjunto con agua. En la rama gruesa ascendente del asa de Henle se reabsorbe el 25% de sodio, allí no se reabsorb e agua. La parte inicial del túbulo contorneado distal reabsorbe 5% y la porción Terminal del mismo 3%. En este tampoco hay reabsorción de agua. • Potasio: El potasio es fundamental para el funcionamiento de los tejidos excitables, como los nervios, el músculo esquelético y el músculo cardiaco. El potasio está localizado en un 98% en el líquido intracelular y 2% en el líquido extracelular. Al igual que el sodio, el equilibrio se basa en que la ingesta sea igual a la eliminación. El contenido de potasio en el cuerpo es controlado mediante el equilibrio externo y el equilibrio interno. El equilibrio externo se da gracias a los procesos de filtración, resorción y secreción. El potasio se filtra libremente a través de los capilares glomerulares. La resorción se lleva a cabo a lo largo de la nefrona. En el túbulo contorneado proximal se resorbe 67% de potasio y en la rama ascendente gruesa el 20%. El equilibrio externo se logra además a la acción de la aldosterona quien se encarga de la excreción de potasio e hidrogeniones en los túbulos dístales y colectores corticales de la nefrona; por medio de este mecanismo se pierde el 90% de potasio y el 10% restante es excretado a nivel gastrointestinal. El túbulo distal y los conductos 3
colectores pueden resorber o excretar el potasio, esto depende de la necesidad de ajuste para el equilibrio. El equilibrio interno se realiza dependiendo del flujo de potasio en los espacios intra y extracelular. Este mecanismo se lleva a cabo mediante la acción de la insulina y de las catecolaminas que promueven el paso del potasio al interior celular mediante la bomba Na-K-ATPasa. Cuando hay ingestión de alimentos se libera insulina con el fin aumentar la captación de potasio al interior de las células y de esta manera se evite una hiperpotasemia, es decir una concentración de potasio en el líquido extracelular. • Glucosa: La glucosa se desplaza desde el líquido extracelular hacia el interior de la célula sobre el cotransporte con Na + en la membrana luminal, y por difusión facilitada hacia el LEC. En un estado normal de glicemia, la glucosa es filtrada y reabsorbida en una misma cantidad. • Aminoácidos: Son reabsorbidos en un 100% en el túbulo proximal. • Agua: En el asa de Henle descendente se absorbe mayoritariam ente agua. El equilibrio de agua se da en la porción terminal del túbulo distal y en los conductos colectores, se debe mantener una osmolaridad de 290 mosm/l en el plasma, por lo tanto en condiciones normales, el riñón siempre estará excretando agua, dada la ingesta de esta misma. Cambios en la osmolaridad, puede provocar hiperosmosis o hipoosmosis.
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a) Carga filtrada: La glucosa se filtra libremente a través de los capilares glomerulares y la carga filtrada es el producto de TFG por la concentración de glucosa en el plasma (carga filtrada=TFG x [P]x). Así a medida que se eleva la concentración de glucosa en plasma, la carga filtrada aumenta linealmente. Resorción: Con una concentración plasmática de glucosa menos a 200 mg/100 ml es posible resorber toda la glucosa filtrada puesto que hay un exceso de cotransportadores de na-glucosa, en este intervalo, la curva de resorción es idéntica a la de filtración, es decir resorción es igual a filtración. Sin embargo el número de transportadores es limitado.
b) La curva de resorción se inclina debido a una parte de la glucosa filtrada no se resorben, ya que los transportadores están al punto de saturación.
11. a) A valores que superan los 350 mg/dl los transportadores están completamente saturados y la resorción se mantiene constante, lo demás se excreta (glucosuria).
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b) Se debe a la producción excesiva de orina producida por la presencia de glucosa no resorbida en el líquido tubular, o sea reteniendo agua e incrementando la producciones de orina. Y además la elevada concentración de glucosa en la sangre que incrementa la osmolaridad sanguínea y estimula el centro de la sed. El aumento de la glicemia, va a generar la saturación de los transportadores de glucosa en los túbulos, por lo t anto se excretara, la glucosa arrastra consigo agua, generando un cambio en la osmolaridad del LEC.
c) Como aumentan la cantidad de agua ingerida, también debe aumentar la cantidad de agua secretada, por lo que la orina se ve favorecida, generando poliuria.
12. La aldosterona estimula la reabsorción de sodio y la secreción de potasio en el túbulo distal y colector del riñón. Es secretada en la zona glomerular de la corteza suprarrenal, llega a las células principales por la circulación y se difunde al interior de estas a través de las membranas celulares basolaterales. Dentro de la célula, la hormona transfiere al núcleo donde coordina la síntesis de mensajeros específicos de RNA (RNAm). Estos RNAm controlan la síntesis de nuevas proteínas que participan en la resorción de Na + de la membrana luminal Na +-K+ ATP-asa y enzimas del ácido cítrico.
13. La hormona antidiurética es secretada por el hipotálamo y se libera desde la Neurohipófisis, su función es mantener la osmolaridad corporal y homeostasis. Su principal relación con la función renal se debe al efecto de reabsorción de agua en los túbulos colectores para aumentar la volemia o el fluido extracelular. Si la concentración de ADH es baja, la permeabilidad al agua de las células principales es baja y se reabsorbe menos agua, solo un poco con NaCl. Por otro lado, si la concentración es alta, la permeabilidad al agua de las células principales aumenta, reabsorbiendo mayor cantidad de agua.
14. Con respecto al paciente: a) La furosemida actúa interfiriendo en el mecanismo de intercambio de iones de sodio, potasio y cloro en la rama ascendente gruesa del asa de Henle. Normalmente este simporte utiliza el gradiente de Na + generado por la Na+/K+ ATPasa basolateral y permite la reabsorción de Na +, K + y 2Cl-. Existen canales de K para el reciclado apical de este catión y canales de Cl basolaterales para la salida de Cl. De esta forma el voltaje de la membrana apical está determinado por el potencial de equilibrio para el potasio y es hiperpolarizado y la conductancia para el Cl- de la membrana basolateral provoca un potencial de equilibrio menor. Como resultado de la diferencia transepitelial (luz positiva que el espacio intersticial) se genera una fuerza impulsora para el flujo paracelular de cationes hacia el espacio intersticial. Al inhibirse el simporte no sólo se inhibe la reabsorción de Na +, K+ y Cl-, sino también la de cationes como Ca 2+ y Mg2+. b) En dosis máximas, los diuréticos de curva inhiben por completo la reabsorción de NaCl en la rama ascendente gruesa y teóricamente pueden causar excreción hasta de 25% del Na+ filtrado. Las células de la rama ascendente gruesa son impermeables al agua, una propiedad poco habitual puesto que prácticamente todas las membranas celulares son muy permeables al agua. Como consecuencia de la impermeabilidad al agua, el NaCl se resorbe en la rama ascendente gruesa, pero no se acompaña de resorción de agua. Por esta razón, a la rama a la rama ascendente gruesa también se la conoce como segmento diluyente: se resorbe soluto, pero el agua permanece y diluye el líquido tubular.
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15. En relación a este sujeto explique: a) Continuamente se pierde agua del cuerpo a través del sudor y vapor de agua, si no se sustituye la perdida de agua ingiriéndola, entonces aumenta la osmolaridad estimulando los osmorreceptores que son sensibles en la hipófisis anterior, esto tiene dos efectos una es que provoca la sed y también estimula la secreción de ADH en el lóbulo posterior de la hipófisis. b) La provocación de sed hace que se ingiera agua por lo que en la parte posterior de la hipófisis secreta ADH a la sangre, donde circula por los riñones antes esta estimulación. En los riñones la ADH incrementa la permeabilidad al agua en la parte terminal del túbulo distal y conductos colectores. La mayor permeabilidad al agua aumenta la resorción de agua en la parte terminal del túbulo distal y conductos colectores. Conforme se resorbe más agua en estos segmentos aumentando la osmolaridad y disminuye el volumen de orina. El incremento de la resorción de agua significa que retorna más agua a los líquidos corporales. Al aumentar la sed y beber agua disminuye la osmolaridad del plasma, que regresa a su valor normal. Este es un ejemplo de retroalimentación negativa en el cual el trastorno original (incremento de la osmolaridad del plasma) da lugar a un conjunto de respuestas de retroalimentación (secreción de ADH e incremento de la resorción del agua) que restablecen la osmolaridad plasmática a su valor normal.
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El K+ de la dieta puede variar desde cifras tan pequeñas como 50meq/día hasta otros valores más elevados como 150meq/día para conservar el equilibrio de K +, la excreción urinaria de este ion debe ser igual al ingreso del mismo. En un solo día la excreción debe ser capaz de variar de 50 a 150 mEq/día los mecanismos renales que permiten esta variabilidad se conocen como equilibrio externo de K +. Fisiopatológicos: alteran [K+] plasmático Equilibrio acido-base Lisis celular Osmolalidad plasmática ejercicio
Es importante su regulación porque participa activamente en la excitación neuromuscular, en el equilibrio hidrosalino, metabolismo celular y activador de algunas enzimas.
Equilibrio ácido-Base. 17. Los riñones tienen dos funciones principales en el mantenimiento del equilibrio acido-básico normal: reabsorción del HCO 3- y excreción del H +. La primera función de los riñones consiste en reabsorber el HCO 3- filtrado, de forma que ese importante tampón extracelular no se pierda con la orina. La segunda función de los riñones es excretar el H+ fijo que se produce durante el catabolismo de las proteínas y los fosfolípidos. Existen dos mecanismos para la excreción del H + fijo: 1) excreción de H + como ácido titulable (es decir, neutralizado por el fosfato urinario) y 2) excreción de H + como NH4+. La excreción de por cualquier mecanismo se acompaña de síntesis y 6
reabsorción de HCO 3- nuevo. El objetivo de la síntesis y reabsorción de HCO 3- nuevo es rellenar las reservas de HCO 3- empleadas en la neutralización del H + fijo. Por lo tanto, es importante la eliminación de los protones para evitar una acidosis en el organismo.
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Los mecanismos reguladores del equilibrio ácido base del organismo son principalmente tres: a) Sistemas amortiguadores, que a nivel molecular actúan de forma inmediata para evitar cambios de pH del medio en los que actúan. b) Modificación de la ventilación pulmonar, de su profundidad y del ritmo ventilatorio pulmonar, que se instaura a los pocos minutos de producirse una alteración del pH sanguíneo. c) Control renal por modificación de la composición de la orina con excreción del exceso de ácido o de base. A pesar de ser el más lento, este mecanismo resulta el más eficaz en el control del equilibrio ácido base.
19. El CO2 o ácido volátil es el producto final del metabolismo aerobio en las células y se produce a una tasa de 13.000 a 20.000 milimoles diarios (mmol/día). No es un ácido en sí mismo, pero cuando reacciona con agua (H 2O) se convierte en ácido carbónico (H 2CO3), un ácido débil: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3 Anhidrasa carbónica Las reacciones muestran que el CO 2 se combina de forma reversible con H 2O para formar H2CO3, catalizado por la enzima anhidrasa carbónica. El H2CO3 se disocia en H+ y HCO3-, y el H+ generado por esa reacción debe ser neutralizado. El CO 2 producido por las células es añadido a la sangre venosa, convertido en H + y HCO3- en el interior de los hematíes sanguíneos y transportados a los pulmones. En los pulmones tienen lugar las reacciones inversas y el CO 2 es regenerado y espirado. Por ello, el CO 2 se denomina ácido volátil . Así, la neutralización del H+ que procede del CO 2 es solo un problema temporal para la sangre venosa.
20. Defina: a) Acidosis metabólica: La célula posee más H + que K+, hay mucho ácido en los líquidos corporales cetoacidósis diabética. b) Alcalosis metabólica: Altas concentraciones de bicarbonato, aumenta el pH sanguíneo. Una causa puede ser vómitos prolongados. c) Acidosis respiratoria: hay una disminución en la frecuencia respiratoria o hipoventilación (altas concentraciones de CO 2 y una disminución de pH). Enfermedad obstructiva respiratoria. d) Alcalosis respiratoria: Hiperventilación, aumenta el pH. Se provoca por una disminución DE Pco 2. Crisis de pánico. e) Alcalosis compensada: Cuando el cuerpo retoma el equilibrio acido-base a niveles normales en casos de alcalosis pero HCO 3- y CO2 permanecen anormales. f) Acidosis compensada: El pH se mantiene dentro de los límites normales, aunque el HCO3- en la sangre se encuentra por debajo de lo normal.
21. La secreción de hidrogeniones (también llamados protones o H+) sucede en el TCP y en el CC de cara a mantener el equilibrio ácido base del organismo. Los riñones 7
segregan sustancias reguladoras como la renina, la eritropoyetina y la forma activa de la vitamina D. (1) La renina es una sustancia segregada por el aparato yuxtaglomerular renal que participa en el sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona que contribuye al equilibrio osmótico del organismo (ver equilibrio hidroelectrolítico del organismo). (2) La eritropoyetina es segregada por las células medulares del riñón y actúa sobre la médula ósea estimulando la maduración y proliferación de los glóbulos rojos. (3) El riñón produce la forma activa de la vitamina D o 1,25 Dihidroxicolecalciferol que estimula la absorción activa de calcio a nivel intestinal y favorece la actividad hipercalcemiante de la paratohormona a nivel renal y óseo.
22. En la tabla adjunta: pH
HCO3-
pCO2
7.34 7.49 7.47 7.34 7.26
15 35 14 31 26
29 48 20 60 60
7.62 7.09
20 15
20 50
7.40
15
25
Alteración Acidosis metabólica Alcalosis metabólica Alcalosis respiratoria Acidosis respiratoria Acidosis respiratoria y metabólica Alcalosis metabólica Alcalosis respiratoria y metabólica Alcalosis metabólica
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En la tabla:
[HCO3-] plasma Trastorno (mEq/L) acido-base Alcalosis 36.9
Alteración
pH
Pa CO2 (mm Hg)
Vómitos prolongados Ingesta de NH4Cl
7.50
49
7.28
22
10
Diabetes mellitus descompensada Bronquitis crónica
7.25
28
12
7.33
68
34.7
metabólica Acidosis metabólica Acidosis metabólica Acidosis respiratoria
a) Presenta una acidosis alta b) La angiotensina se encuentra elevada (para aumentar las concentraciones de LEC) c) Disminuye la diuresis d) Compensación respiratoria e) Debido a que la Insulina no actúa, se produce un aumento de ácidos grasos y cuerpos cetónicos. f) Aumenta la excreción de H + g) PCO2: compensando acidosis metabólica h) El tratamiento más adecuado es con Insulina. i) En pacientes con bronquitis crónica, permanecen los niveles de CO 2 por una disminución de PCO 2.
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