FORMACIÓN DE LA ORINA POR LOS RIÑONES:II.REABSORCIÓN Y SECRECIÓN TUBULAR

A medida que el filtrado glomerular pasa por los túbulos renales, fluye de forma secuencial a través de sus diferentes partes (el túbulo proximal, el asa de Henle, el túbulo distal, el túbulo colector y, finalmente, el conducto colector) antes de eliminarse por la orina. A lo largo de este recorrido, algunas sustancias se reabsorben selectivamente en los túbulos volviendo a la sangre, mientras que otras se secretan desde la sangre a la luz tubular. Finalmente, la orina ya formada y todas las sustancias que contiene representan la suma de los tres procesos básicos que se producen en el riñón (la filtración glomerular, la reabsorción tubular y la secreción tubular): Excreción urinaria = Filtración glomerular − Reabsorción tubular + Secreción tubular. la reabsorción tubular desempeña un papel importante en lo que se refiere a su excreción final por la orina.La secreción tubular es responsable de las cantidades significativas de iones potasio e hidrógeno y de algunas otras sustancias que aparecen en la orina.

LA REABSORCIÓN TUBULAR ES CUANTITATIVAMENTE IMPORTANTE Y ALTAMENTE SELECTIVA .

Manejo renal de algunas sustancias que se filtran libremente en los riñones y que se reabsorben en cantidades variables. La intensidad con la que cada una de estas sustancias se filtra se calcula así: Filtración = Filtrado glomerular × Concentración plasmática. Cuando se hace este cálculo, se supone que la sustancia se filtra libremente y que no está unida a las proteínas del plasma.

LA REABSORCIÓN TUBULAR COMPRENDE MECANISMOS PASIVOS Y ACTIVOS

Para que una sustancia se reabsorba, primero debe ser transportada: 1) a través de las membranas del epitelio tubular hasta el líquido intersticial renal y luego 2) a través de la membrana capilar peritubular hasta la sangre.

La reabsorción a través del epitelio tubular hacia el líquido intersticial se efectúa me diante un transporte activo y pasivo y por los mismos mecanismos básicos para el transporte a través de otras membranas del cuerpo. Por ejemplo, el agua y los solutos pueden ser transportados bien a través de las propias membranas celulares (vía transcelular) o a través de los espacios que existen entre las uniones celulares (vía paracelular). Luego, una vez producida la reabsorción a través de las células epiteliales tubulares hasta el líquido intersticial, el agua y los solutos son transportados a través de las paredes de los capitales peritubulares para pasar a la sangre por ultrafiltración (mayor parte del flujo), que está mediado por fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas. Los capilares peritubulares se comportan de forma muy parecida a las terminaciones venosas porque existe una fuerza de reabsorción neta que mueve el líquido y los solutos desde el intersticio a la sangre.

TRANSPORTE ACTIVO

El transporte activo puede mover un soluto en contra de un gradiente electroquímico y para ello precisa energía del metabolismo. El transporte que está acoplado directamente a una fuente de energía, como la hidrólisis del trifosfato de adenosina (ATP), se llama transporte activo primario. Un buen ejemplo de esto es la bomba ATPasa sodio­potasio que funciona en los tramos del túbulo renal. El transporte que está acoplado indirectamente a una fuente de energía, como el debido a un gradiente de iones, se conoce como transporte activo secundario. La reabsorción de glucosa por el túbulo renal es un ejemplo de transporte activo secundario. Aunque los solutos pueden reabsorberse en el túbulo por mecanismos activos y pasivos, el agua siempre se reabsorbe por un mecanismo físico pasivo (no activo) llamado ósmosis, que significa difusión de agua desde una zona de baja concentración de solutos (alta concentración de agua) a otra de concentración alta de solutos (baja concentración de agua).

LOS SOLUTOS PUEDEN TRANSPORTARSE A TRAVÉS DE LAS CÉLULAS EPITELIALES O ENTRE CELULAS.

Las células tubulares renales se mantienen juntas por medio de uniones estrechas. Los espacios intercelulares laterales están situados por detrás de estas uniones estrechas y separan las células epiteliales del túbulo. Los solutos pueden reabsorberse o secretarse a través de las células por vía transcelular o entre las células moviéndose a través de las uniones estrechas y los espacios intercelulares siguiendo la vía paracelular. El sodio es una sustancia que se desplaza por las dos vías, aunque la mayor parte lo hace a través de la vía transcelular. En algunos segmentos de la nefrona, especialmente en el túbulo proximal, el agua se reabsorbe también a través de la vía paracelular, y las sustancias disueltas en el agua, se transportan junto al líquido que se reabsorbe entre las células.

El TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO A TRAVÉS DE LA MEMBRANA TUBULAR ESTÁ ACOPLADO A LA HIDRÓLISIS DEL ATP

La importancia especial del trasporte activo primario es que puede mover los solutos en contra de un gradiente electroquímico. La energía necesaria para este transporte activo procede de la hidrólisis del ATP que realiza la ATPasa unida a la membrana; la ATPasa es también un componente del mecanismo de transporte que liga y mueve solutos a través de las membranas celulares. Los transportadores activos primarios en los riñones que conocemos son la ATPasa sodiopotasio, la ATPasa hidrógeno, la ATPasa hidrógeno­potasio y la ATPasa calcio. Un buen ejemplo de un sistema de transporte activo primario es la reabsorción de iones sodio a través de la membrana tubular proximal.

En las superficies basolaterales de la célula epitelial tubular, la membrana celular tiene un amplio sistema de ATPasa sodiopotasio que hidroliza al ATP y utiliza la energía liberada para transportar los iones sodio desde el interior de la célula hasta el intersticio. Al mismo tiempo, el potasio pasa desde el intersticio al interior de la célula. El funcionamiento de esta bomba de iones mantiene una concentración intracelular de sodio baja y una concentración intracelular de potasio alta y genera una carga negativa neta de unos –70 mV dentro de la célula. Este bombeo activo de sodio de la célula a través de su membrana basolateral favorece la difusión pasiva del sodio a través de la membrana luminal de la célula, desde la luz tubular al interior de la célula por dos razones: 1) existe un gradiente de concentración que favorece la difusión del sodio hacia el interior de la célula. 2) el potencial intracelular negativo, de –70 mV, atrae a los iones sodio positivos que se encuentran en la luz tubular hacia el interior de la célula.

La reabsorción activa del sodio mediante la ATPasa sodio­potasio tiene lugar en la mayor parte del túbulo. En el túbulo proximal hay un borde en cepillo extenso en el lado luminal de la membrana. También existen proteínas transportadoras del sodio, que fijan los iones en el lado luminal de la membrana y lo liberan dentro de la célula, lo que constituye una difusión facilitada del sodio a través de la membrana hacia el interior de la célula. Estas proteínas transportadoras son importantes para el transporte activo secundario de sustancias, como la glucosa y los aminoácidos, Así pues, la reabsorción neta de los iones sodio desde la luz tubular hacia la sangre supone al menos tres pasos: 1. El sodio se difunde a través de la membrana luminal (también llamada membrana apical) al interior de la célula siguiendo un gradiente electroquímico creado por la bomba ATPasa sodio­potasio. 2. El sodio es transportado a través de la membrana basolateral contra un gradiente electroquímico por la acción de la bomba ATPasa sodio­potasio. 3. El sodio, el agua y otras sustancias se reabsorben del líquido intersticial hacia los capilares peritubulares por ultrafiltración, un proceso pasivo gobernado por gradientes de presión hidrostática y coloidosmótica.

REABSORCIÓN ACTIVA SECUNDARIA A TRAVÉS DE LA MEMBRANA TUBULAR

En el transporte activo secundario, dos o más sustancias se ponen en contacto con una determinada proteína de la membrana (una molécula transportadora) y ambas atraviesan juntas la membrana. Cuando una sustancia (p. ej., el sodio) difunde a favor de su gradiente electroquímico, la energía liberada se utiliza para que otra sustancia
(p. ej., la glucosa) pase en contra de su gradiente electroquímico. De este modo, el transporte activo secundario no precisa energía que proceda directamente del ATP o de otras fuentes de fosfatos de alta energía. Por el contrario, la fuente directa de energía es la liberada por la difusión facilitada simultánea de otra sustancia transportada a favor de su propio gradiente electroquímico.

En ambos casos, existen proteínas transportadoras específicas en el borde en cepillo que se combinan con un ion sodio y con un aminoácido o una molécula de glucosa al mismo tiempo. Estos mecanismos de transporte son tan eficientes que eliminan prácticamente toda la glucosa y los aminoácidos de la luz tubular. Una vez dentro de la célula, la glucosa y los aminoácidos salen a través de las membranas basolate rales por difusión facilitada, gobernada por las elevadas concentraciones de glucosa y aminoácidos en la célula facilitados por proteínas transportadoras específicas. Los cotransportadores de glucosa y sodio (SGLT2 y SGLT1) están situados en el borde en cepillo de las células tubulares proximales y llevan glucosa al citoplasma celular en contra de un gradiente de concentración, como se ha descrito antes. Aproximadamente el 90% de la glucosa filtrada es reabsorbido por SGLT2 en la primera parte del túbulo proximal (segmento S1) y el 10% residual es transportado por SGLT1 en los segmentos posteriores del túbulo proximal

SECRECIÓN ACTIVA SECUNDARIA HACIA LOS TÚBULOS

Algunas sustancias se secretan en los túbulos mediante un transporte activo secundario. Esto supone a menudo un contratransporte de la sustancia junto a iones sodio. En el contratransporte, la energía liberada por el desplazamiento a favor de la corriente de una de las sustancias (p. ej., los iones sodio) permite el paso a contracorriente de una segunda sustancia en dirección opuesta, es la secreción activa de iones hidrógeno acoplada a la reabsorción de sodio en la membrana luminal del túbulo proximal.La entrada del sodio en la célula se combina con la expulsión de hidrógeno de la célula gracias al contratransporte sodio­hidrógeno. Este transporte está mediado por una proteína específica (intercambiador de sodio­hidrógeno) que se encuentra en el borde en cepillo de la membrana luminal. Conforme el sodio es transportado al interior de la célula, los iones hidrógeno son obligados a salir en dirección contraria hacia la luz tubular

PINOCITOSIS: UN MECANISMO DE TRANSPORTE ACTIVO PARA REABSORBER PROTEÍNAS

Algunas partes del túbulo, especialmente del túbulo proximal, reabsorben moléculas grandes, como las proteínas, por pinocitosis. En este proceso, la proteína se une al borde en cepillo de la membrana luminal y, seguidamente, esta porción de la membrana se invagina hacia el interior de la célula hasta que forma una vesícula que contiene la proteína. Una vez dentro de la célula, la proteína se digiere en sus aminoácidos, que se reabsorben a través de la membrana basolateral hacia el líquido intersticial. Como la pinocitosis necesita energía, se considera una forma de transporte activo.

TRANSPORTE MÁXIMO DE SUSTANCIAS QUE SE REABSORBEN DE FORMA ACTIVA

Las sustancias que se reabsorben o excretan activamente tienen un límite en la intensidad con la que pueden transportarse, denominado transporte máximo. Este límite se debe a la saturación de los sistemas de transporte específicos cuando la cantidad de soluto que llega al túbulo (denominada carga tubular) supera la capacidad de las proteínas transportadoras y enzimas específicas implicadas en el proceso de transporte. El sistema de transporte de la glucosa en el túbulo proximal es un buen ejemplo. Normalmente no aparece glucosa medible en la orina porque casi toda la glucosa filtrada se reabsorbe en el túbulo proximal. Pero cuando la carga filtrada supera la capacidad de los túbulos de reabsorber la glucosa, se produce la excreción de glucosa en la orina.El exceso de glucosa filtrada no se reabsorbe y pasa a la orina.

SUSTANCIAS QUE SE TRANSPORTAN DE FORMA ACTIVA PERO NO EXHIBEN TRANSPORTE MÁXIMO

La razón de que solutos con trasporte activo muestren a menudo un transporte má ximo es que el sistema transportador se satura a medida que
la carga tubular aumenta. Algunas sustancias que se reabsorben de forma pasiva no muestran un transporte máximo porque la intensidad de su transporte está determinada por otros factores, como: 1) el gradiente electroquímico para la difusión de la sustancia a través de la membrana; 2) la permeabilidad de la membrana para la sustancia, y 3) el tiempo que el líquido que contiene la sustancia permanece dentro del túbulo. Al transporte de este tipo se le denomina transporte de gradiente­tiempo porque la intensidad del transpor te depende del gradiente electroquímico y del tiempo que la sustancia está en el túbulo, lo que a su vez depende del flujo tubular. Algunas sustancias con transporte activo también tienen características de transporte gradiente­tiempo. Un ejemplo es la reabsorción de sodio en el túbulo proximal. La principal razón de que el transporte de sodio en el túbulo proximal no muestre un transporte máximo es que otros factores limitan la reabsorción junto a la intensidad máxima de transporte activo. Por ejemplo, en los túbulos proximales la capacidad de transporte máximo de la bomba ATPasa sodio­potasio basolateral suele ser mucho mayor que la intensidad real de la reabsorción neta de sodio. Una de las razones de esto es que una cantidad significativa de sodio transportado fuera de la célula vuelve a la luz tubular a través de las uniones epiteliales estrechas. La intensidad de este flujo retrógrado depende de varios factores, como: 1) la permeabilidad de las uniones estrechas y 2) las fuerzas físicas intersticiales, que determinan la intensidad de la reabsorción del flujo en masa desde el líquido intersticial hasta los capilares peritubulares. Luego el transporte del sodio en los túbulos proximales obedece sobre todo a los principios del transporte gradiente­tiempo en lugar de a las características del transporte tubular máximo. Esto significa que cuanto mayor sea la concentración de sodio en los túbulos proximales, mayor será su reabsorción. Además, cuanto más lento sea el flujo de líquido tubular, mayor será el porcentaje de sodio que puede reabsorberse de los túbulos proximales. En las partes más distales de la nefrona, las células epiteliales tienen más uniones estrechas y transportan mucho menos sodio. En estos segmentos, la reabsorción del sodio muestra un transporte máximo similar al de otras sustancias con un transporte activo. Además, este transporte máximo puede aumentar por la acción de ciertas hormonas, como la aldosterona.

REABSORCIÓN DE CLORO,UREA Y OTROS SOLUTOS POR DIFUSIÓN PASIVA

Cuando se reabsorbe el sodio a través de la célula epitelial tubular, se transportan iones negativos como el cloro junto al sodio debido a los potenciales eléctricos.Esto hace que los iones cloro difundan pasivamente a través de la vía paracelular. Se produce una reabsorción adicional de iones cloro por un gradiente de concentración de cloro que se forma cuando el agua se reabsorbe del túbulo por ósmosis, lo que concentra los iones cloro en la luz tubular .Por tanto, la reabsorción activa de sodio está muy bien acoplada a la reabsorción pasiva de cloro a través de un potencial eléctrico y un gradiente de concentración de cloro. Los iones cloro pueden reabsorberse también mediante un transporte activo secundario. El más importante de los procesos activos secundarios para la reabsorción del cloro consiste en el cotransporte del cloro con el sodio a través de la membrana luminal. La urea también se reabsorbe de forma pasiva del tú bulo, pero en un grado mucho menor que los iones cloro.

A medida que el agua se reabsorbe de los túbulos (por ósmosis acoplada a la reabsorción de sodio), la concentración de urea en la luz tubular aumenta. Esto crea un gradiente de concentración que favorece la reabsorción de urea. la reabsorción pasiva de la urea está facilitada por trasportadores específicos de la urea. A pesar de todo, sólo la mitad de la urea que se filtra por los capilares glomerulares se reabsorbe de los túbulos. El resto de la urea pasa a la orina, lo que permite a los riñones excretar grandes cantidades de este producto de desecho del metabolismo. Otro producto de desecho del metabolismo, la creatinina, es una molécula aún mayor que la urea y prácticamente no atraviesa la membrana tubular. Por tanto, casi nada de la creatinina filtrada se reabsorbe y casi toda la creatinina filtrada en el glomérulo se excreta en la orina.

REABSORCIÓN Y SECRECIÓN A LO LARGO DE DIFERENTS PARTES DE LA NEFRONA

Los principios básicos mediante los cuales se transportan a través de la membrana tubular el agua y los solutos.

REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL

Alrededor del 65% de la carga filtrada de sodio y agua y algo menos del cloro filtrado se reabsorbe normalmente en el túbulo proximal antes de que el filtrado alcance el asa de Henle. Estos porcentajes pueden aumentar o disminuir en diferentes condiciones fisiológicas.

LOS TÚBULOS PROXIMALES TIENEN UNA ELEVADA CAPACIDAD DE REABSORCIÓN ACTIVA Y PASIVA

La elevada capacidad del túbulo proximal para la reabsorción se debe a sus características celulares especiales. Las células epiteliales tubulares proximales tienen un metabolismo alto y un gran número de mitocondrias para apoyar los potentes procesos de transporte activo. Además, las células tubulares proximales tienen un borde en cepillo extenso en el lado luminal (apical) de la membrana, así como un laberinto extenso de canales intercelulares y basales, todos los cuales proporcionan juntos una superficie de membrana extensa en los lados luminal y basolateral del epitelio para un transporte rápido de los iones sodio y de otras sustancias. La extensa superficie de membrana del borde en cepillo epitelial está también cargada de moléculas transportadoras proteicas que transportan una gran fracción de los iones sodio a través de la membrana luminal ligadas a un mecanismo de cotransporte de múltiples nutrientes orgánicos, como aminoácidos y glucosa. El sodio adicional se transporta desde a luz tubular hacia la célula por mecanismos de contratransporte, que reabsorben el sodio mientras secretan otras sustancias a la luz tubular, en especial iones hidrógeno.

(combinando H+ con HCO3– para formar H2CO3, que tiende a disociarse en H2O y CO2). Aunque la bomba ATPasa sodio­potasio es el principal medio para la reabsorción del sodio, el cloro y el agua a través del túbulo proximal,. En la primera mitad del túbulo proximal, el sodio se reabsorbe mediante cotransporte junto a la glucosa, los aminoácidos y otros solutos. Pero en la segunda mitad del túbulo proximal, poca glucosa y aminoácidos quedan por reabsorber. En cambio, el sodio se reabsorbe ahora sobre todo con iones de cloro. La segunda mitad del túbulo proximal tiene una concentración relativamente alta de cloro (alrededor de 140 mEq/l) comparada con la primera parte del túbulo proximal (unos 105 mEq/l), porque cuando se reabsorbe el cloro, se transporta preferentemente con glucosa, bicarbonato e iones orgánicos en la primera parte del túbulo proximal, dejando detrás una solución que contiene una mayor concentración de cloro. En la segunda mitad del túbulo proximal, la mayor concentración de cloro favorece la difusión de este ion desde la luz tubular a través de las uniones intercelulares hacia el líquido intersticial renal.

SECRECIÓN DE ÁCIDOS Y BASES ORGÁNICAS POR EL TÚBULO PROXIMAL

El túbulo proximal es también un lugar importante para la secreción de ácidos y bases orgánicos como las sales biliares, el oxalato, el urato y las catecolaminas. Son productos finales del metabolismo y deben eliminarse rápidamente del organismo. La secreción de estas sustancias en el túbulo proximal más la filtración en el túbulo proximal por los capilares glomerulares y la casi total falta de reabsorción por los tú bulos contribuyen, todos combinados, a su excreción rápida en la orina. Además de los productos de desecho del metabolismo, los riñones secretan muchos fármacos o toxinas potencialmente peligrosos directamente a través de las células tubulares hacia los túbulos y eliminan rápidamente estas sustancias de la sangre.

TRANSPORTE DE SOLUTOS Y AGUA EN LA ASA DE HENLE

El asa de Henle consta de tres segmentos con funciones diferentes: el segmento descendente fino, el segmento ascendente fino y el segmento ascendente grueso. Los segmentos descendente fino y ascendente fino, como sus nombres implican, tienen membranas epiteliales finas sin bordes en cepillo, pocas mitocondrias y niveles mínimos de actividad metabólica. La parte descendente del segmento fino es muy permeable al agua y moderadamente a la mayoría de los solutos, incluidos la urea y el sodio. La función de este segmento de la nefrona es sobre todo permitir la difusión simple de las sustancias a través de sus paredes. Alrededor del 20% del agua filtrada se reabsorbe en el asa de Henle, y casi todo esto ocurre en la rama descendente fina. La rama ascendente, incluidas las porciones fina y gruesa, es casi impermeable al agua, una característica que es importante para concentrar la orina.

El segmento grueso del asa de Henle, que comienza en la mitad de la rama ascendente, tiene células epiteliales gruesas que tienen una elevada actividad metabólica y son capaces de una reabsorción activa del sodio, el cloro y el potasio . También se reabsorben cantidades considerables de otros iones, como calcio, bicarbonato y magnesio, en la rama ascendente gruesa del asa de Henle. El segmento fino de la rama ascendente tiene un capacidad de reabsorción mucho menor que el segmento grueso y la rama descendente fina no reabsorbe cantidades significativas de ninguno de estos solutos. Un componente importante de la reabsorción de solutos en la rama ascendente gruesa es la bomba ATPasa sodiopotasio en las membranas basolaterales de la célula epitelial. Como en el túbulo proximal, la reabsorción de otros solutos en el segmento grueso del asa ascendente de Henle está muy ligada a la capacidad de reabsorción de la bomba ATPasa sodio­potasio, que mantiene una concentración intracelular baja de sodio. La baja concentración intracelular de sodio proporciona a su vez un gradiente favorable para el movimiento del sodio desde el líquido tubular hasta la célula. En el asa ascendente gruesa, el movimiento del sodio a través de la membrana luminal está mediado sobre todo por un cotransportador de 1­sodio, 2­cloro, 1­potasio.

Esta proteína cotransportadora de la membrana luminal usa la energía potencial liberada por la difusión a favor de corriente del sodio hacia el interior de la célula para dirigir la reabsorción del potasio al interior de la célula frente al gradiente de concentración. La rama ascendente gruesa del asa de Henle es el lugar de acción de los poderosos diuréticos de «asa» furosemida, ácido etacrínico y bumetanida, todos los cuales inhiben la acción del cotransportador sodio 2­cloro potasio. Estos diuréticos se comentan en el capítulo 31. La rama ascendente gruesa tiene también un mecanismo de contratransporte sodio­hidrógeno en su membrana celular luminal que media la reabsorción de sodio y en la secreción de hidrógeno en este segmento. También tiene lugar una reabsorción paracelular significativa de cationes, como Mg++, Ca++, Na+ y K+, en la rama ascendente gruesa debido a la carga positiva ligera de la luz tubular respecto al líquido intersticial. Aunque el cotransportador 1­sodio, 2­cloro, 1­potasio mueve igual cantidad de cationes y aniones al interior de la célula, hay una ligera retrodifusión de iones potasio a la luz, lo que crea una carga positiva de unos +8 mV en la luz tubular. Esta carga positiva fuerza a cationes, como el Mg++ y el Ca++, a difundir desde la luz tubular y a través del espacio paracelular hacia el líquido intersticial. El segmento grueso del asa ascendente de Henle es casi impermeable al agua. Luego la mayor parte del agua que llega a este segmento permanece en el túbulo, a pesar de la reabsorción de grandes cantidades de soluto. El líquido tubular en la rama ascendente se diluye mucho y fluye hacia el túbulo distal, una característica que es importante para permitir a los riñones diluir o concentrar la orina en diferentes condiciones

TÚBULO DISTAL

El segmento grueso de la rama ascendente del asa de Henle se vacía en el túbulo distal. La porción inicial del túbulo distal conforma la mácula densa, un grupo de células epiteliales densamente empaquetadas que es parte del complejo yuxtaglomerular que proporciona un control de retroalimentación del FG y del flujo sanguíneo en esta misma nefrona. La siguiente parte del túbulo distal está muy contorneada y cuenta con muchas de las características reabsortivas del segmento grueso de la rama ascendente del asa de Henle. Es decir, que reabsorbe con avidez la mayoría de los iones, incluidos el sodio, el potasio y el cloro, pero es casi to talmente impermeable al agua y a la urea. Por esta razón se le denomina segmento diluyente, porque también diluye el líquido tubular. Alrededor del 5% de la carga filtrada de cloruro de sodio se reabsorbe en la primera parte del túbulo distal.

El cotransportador sodio­cloro mueve el cloruro de sodio desde la luz tubular hasta el interior de la célula, y la bomba ATPasa sodio­potasio transporta el sodio fuera de la célula a través de la membrana basolatera. El cloro se difunde fuera de la célula hacia el líquido intersticial renal a través de canales del cloro presentes en la membrana basolateral.

PORCIÓN FINAL DEL TÚBULO DISTAL Y TÚBULO COLECTOR CORTICAL

La segunda mitad del túbulo distal y el túbulo colector cortical situado a continuación tienen características funcionales similares. Están compuestos de dos tipos especiales de células, las células principales y células intercaladas . Las células principales reabsorben sodio y agua de la luz y secretan iones potasio a la luz. Las células intercaladas reabsorben iones potasio y secretan iones hidrógeno a la luz tubular.

LAS CÉLULAS REABSORBEN SODIO Y SECRETAN POTASIO

La reabsorción de sodio y la secreción de potasio por las células principales depende de la actividad de la bomba ATPasa sodio­potasio presente en la membrana basolateral de cada célula. Esta bomba mantiene una concentración baja de sodio dentro de la célula y, por tanto, favorece la difusión del sodio al interior de la célula a través de canales especiales. La secreción de potasio por estas células desde la sangre y hacia la luz tubular se hace en dos pasos: 1) el potasio entra en la célula por la acción de la bomba ATPasa sodio­potasio, que mantiene una concentración intracelular de potasio alta, y 2) una vez en la célula, el potasio se difunde siguiendo su gradiente de concentración a través de la membrana luminal hacia el líquido tubular. Las células principales son los primeros lugares de acción de los diuréticos ahorradores de potasio, como espironolactona, eplerenona, amilorida y triamtereno. Los antagonistas de los receptores de espironolactona y eplerenona compiten con la aldosterona por sus receptores en las células principales y por tanto inhiben los efectos estimuladores de esta hormona sobre la reabsorción de sodio y la secreción de potasio. La amilorida y el triamtereno son bloqueantes de los canales del sodio que inhiben directamente la entrada del sodio en los canales del sodio de las membranas luminales y así reducen la cantidad de sodio que puede transportarse a través de las membranas basolaterales por medio de la bomba ATPasa sodio­potasio. Esto reduce a su vez el transporte de potasio al interior de las células y disminuye finalmente la secreción de potasio al líquido tubular. Por esta razón, los bloqueantes de los canales del sodio y los antagonistas de la aldosterona reducen la excreción urinaria de potasio y actúan como diuréticos ahorradores de potasio.

LAS CÉLULAS INTERCALADAS SECRETAN IONES HIDRÓGENO Y REABSORBEN IONES BICARBONATO

La secreción de iones hidrógeno en las células intercaladas está mediada por un transportador hidrógeno­ATPasa. El hidrógeno se genera en esta célula por la acción de la anhidrasa carbónica sobre el agua y el dióxido de carbono para formar ácido carbónico, que después se disocia en iones hidrógeno y bicarbonato. Los iones hidrógeno se secretan después hacia la luz tubular, y por Figura cada ion hidrógeno secretado queda disponible un ion bicarbonato para su reabsorción a través de la membrana basolateral.Las células intercaladas también pueden reabsorber iones potasio.

Las características funcionales de la porción final del túbulo distal y del túbulo colector cortical pueden resumirse como sigue:

1. Las membranas tubulares de los dos segmentos son casi completamente impermeables a la urea, de forma similar al segmento diluyente de la primera parte del túbulo distal; luego casi toda la urea que entra en estos segmentos atraviesa el túbulo colector para su excreción en la orina, aunque se produce una cierta reabsorción de urea en los conductos colectores medulares.

2. La porción final del túbulo distal y el túbulo colector cortical reabsorben iones sodio y su intensidad está controlada por hormonas, en especial por la aldosterona. Al mismo tiempo, estos segmentos secretan iones potasio desde la sangre capilar peritubular hacia la luz tubular, un proceso que también está controlado por la aldosterona y otros factores como la concentración de iones potasio en los líquidos corporales.

3. Las células intercaladas de estos segmentos de la ne frona secretan ávidamente iones hidrógeno mediante un mecanismo hidrógeno­ATPasa.

4. La permeabilidad al agua de la porción final del túbulo distal y del conducto colector cortical está controlada por la concentración de ADH, que también se llama vasopresina. Con concentraciones altas de ADH, estos segmentos tubulares permanecen permeables al agua, pero sin ADH son prácticamente impermeables a ella. Esta característica especial proporciona un importante mecanismo de control del grado de dilución o concentración de la orina 1.000 a 1.

EL COCIENTE ENTRE LA CONCENTRACIÓN DE INUOINA EN LÍQUIDO TUBULAR/PLASMA PUEDE SERVIR PARA MEDIR LA REABSORCIÓN DE AGUA EN LOS TÚBULOS RENALES

La inulina, un polisacárido usado para medir el FG, no se reabsorbe ni se secreta en los túbulos renales. Los cambios en la concentración de inulina en diferentes puntos a lo largo del túbulo renal reflejan, por tanto, cambios en la cantidad de agua presente en el líquido tubular. Como la inulina no se secreta ni se reabsorbe de los túbulos, un cociente entre la concentración en líquido tubular/plasma de 3 significa que sólo un tercio del agua que se ha filtrado permanece en el túbulo renal y que dos terceras partes del agua filtrada se han reabsorbido a medida que el líquido ha pasado por el túbulo proximal. Al final de los conductos colectores, el cociente entre la concentración de inulina en líquido tubular/plasma aumenta a alrededor de 125 , lo que indica que sólo 1/125 del agua filtrada permanece en el túbulo y que más del 99% se ha reabsorbido.

REGULACIÓN DE LA REABSORCIÓN TUBULAR

Debido a que es esencial mantener un equilibrio preciso entre la reabsorción tubular y la filtración glomerular, hay múltiples mecanismos de control nerviosos, hormonales y locales que regulan la reabsorción tubular, así como los hay para el control de la filtración glomerular. Una característica importante de la reabsorción tubular es que la reabsorción de algunos solutos puede regularse independientemente de la de otros, en especial mediante mecanismos de control hormonal.

EQUILIBRIO GLOMERULOTUBULAR: LA CAPACIDAD DE LOLS TÚBULOS DE AUMENTAR LA REABSORCIÓN EN RESPUESTA A UN INCREMENTO DE LA CARA TUBULAR

Uno de los mecanismos más básicos de control de la reabsorción tubular es la capacidad intrínseca de los túbulos de aumentar su reabsorción en respuesta a una mayor carga tubular (un aumento del flujo tubular). Este fenómeno se denomina equilibrio glomerulotubular. Por ejemplo, si el FG aumenta de 125 ml/min a 150 ml/min, el grado de reabsorción tubular absoluta aumenta también de unos 81 ml/min (65% del FG) a unos 97,5 ml/min (65% del FG). Luego el equilibrio glomerulotubular se refiere al hecho de que la reabsorción aumenta a medida que lo hace la carga filtrada, incluso cuando el porcentaje reabsorbido del FG en el tú bulo proximal permanece relativamente constante alrededor de un 65%. También se produce algún grado de equilibrio glomerulotubular en otros segmentos tubulares, en especial en el asa de Henle.

Los mecanismos del equilibrio glomerulotubular pueden ser independientes de las hormonas y pueden demostrarse en riñones completamente aislados o incluso en segmentos de túbulo proximal completamente aislados. El equilibrio glomerulotubular ayuda a evitar sobrecargas en segmentos del túbulo distal cuando el FG aumenta. El equilibrio glomerulotubular actúa como segunda línea de defensa para amortiguar los efectos de los cambios espontáneos en el FG sobre la diuresis. (La primera línea de defensa, comentada antes, comprende los mecanismos autorreguladores renales, en especial la retroalimentación tubuloglomerular, que ayuda a evitar cambios en el FG.)

FUERZAS FÍSICAS EN EL LÍQUIDO CAPILAR PERITUBULAR Y EL LÍQUIDO INTERSTICIAL

Las fuerzas hidrostática y coloidosmótica gobiernan el grado de reabsorción a través de los capilares peritubulares, a la vez que controlan la filtración en los capilares glomerulares. Los cambios en la reabsorción capilar peritubular pueden a su vez influir en las presiones hidrostática y coloidosmótica del intersticio renal y, finalmente, en la reabsorción del agua y los solutos desde los túbulos renales.

VALORES NORMALES DE LAS FUERZAS FÍSICAS Y DE LA INTENSIDAD DE LA REABSORCIÓN

A medida que el filtrado glomerular pasa a través de los túbulos renales, más del 99% del agua y la mayoría de los solutos se reabsorben normalmente. El líquido y los electrólitos se reabsorben desde lo túbulos hacia el intersticio renal y desde allí a los capilares peritubulares. La reabsorción capilar peritubular normal es de unos 124 ml/min. La reabsorción a través de los capilares peritubulares puede calcularse como

Reabsorción = Kf × Fuerza de reabsorción neta

La fuerza de reabsorción neta representa la suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica que favorecen o se oponen a la reabsorción a través de los capilares peritubulares. Estas fuerzas son: 1) la presión hidrostática dentro de los capilares peritubulares (presión hidrostática peritubular [Pc]), que se opone a la reabsorción; 2) la presión hidrostática en el intersticio renal (Pli) fuera de los capilares, que favorece la reabsorción; 3) la presión coloidosmótica de las proteínas plasmáticas en el capilar peritubular (πc), que favorece la reabsorción, y 4) la presión coloidosmótica de las proteínas en el intersticio renal (πli), que se opone a la reabsorción.

PRESIONES HIDROSTÁTICA Y COLOIDOSMÓTICA EN EL INTERSTICIO RENAL.

Los cambios en las fuerzas físicas capilares peritubulares influyen en la reabsorción tubular al cambiar las fuerzas físicas en el intersticio renal que rodea a los túbulos. Por ejemplo, un descenso en la fuerza de reabsorción a través de las membranas capilares peritubulares, causado por un aumento de la presión hidrostática capilar peritubular o un descenso de la presión coloidosmótica capilar peritubular, reduce la captación de líquido y solutos desde el intersticio hacia los capilares peritubulares. Esto a su vez aumenta la presión hidrostática del líquido intersticial renal y reduce la presión coloidosmótica en el líquido intersticial debido a la dilución de las proteínas en el intersticio renal. Estos cambios reducen después la reabsorción neta de líquido desde los túbulos renales hacia el intersticio, en especial en los túbulos proximales.

Una vez que los solutos entran en los canales intercelulares o en el intersticio renal mediante transporte activo o difusión pasiva, el agua pasa desde la luz tubular al intersticio por ósmosis. Y una vez que el agua y los solutos están en los espacios intersticiales, pueden ser barridos a los capilares peritubulares o difundirse a través de las uniones epiteliales hacia la luz tubular. Las también conocidas como uniones estrechas entre las células epiteliales del túbulo proximal permiten en realidad filtraciones, de manera que cantidades considerables de sodio pueden difundir en ambas direcciones a través de estas uniones. Con la intensidad normal alta de reabsorción capilar peritubular, el movimiento neto de agua y de solutos está dentro de los capilares peritubulares con poca retrodifusión a la luz del túbulo. Pero cuando se reduce la reabsorción capilar peritubular, hay un aumento de la presión hidrostática del líquido intersticial y una tendencia a que mayores cantidades de solutos y de agua re tro difundan a la luz tubular lo que reduce la reabsorción neta .

EFECTO DELA PESIÓN ARTERIAL SOBRE LA DIURESIS:PRESIÓN-NATRIURESIS Y PRESIÓN-DIURESIS

Incluso pequeños incrementos en la presión arterial pueden provocar aumentos en la excreción urinaria de sodio y agua, fenómenos que se conocen como natriuresis por presión y diuresis por presión. El aumento de la presión arterial entre los límites de 75 y 160 mmHg suele tener sólo un efecto pequeño sobre el flujo sanguíneo renal y el FG. El ligero incremento del FG que se produce contribuye en parte al efecto del aumento de la presión arterial sobre la diuresis. Cuando la autorregulación del FG está deteriorada, como ocurre a menudo en las nefropatías, el aumento de la presión arterial da lugar a incrementos mucho mayores del FG. Un segundo efecto del aumento de la presión arterial renal que incrementa la diuresis es que reduce el porcentaje de la carga filtrada de sodio y agua que reabsorben los túbulos.

Los mecanismos responsables de este efecto son un ligero incremento en la presión hidrostática capilar peritubular, en especial en los vasos rectos de la médula renal, y un posterior aumento de la presión hidrostática en el líquido intersticial renal. Como se comentó antes, un aumento en la presión hidrostática en el líquido intersticial renal favorece la retrodifusión de sodio a la luz tubular, lo que reduce la reabsorción neta de sodio y agua y aumenta aún más la diuresis cuando la presión arterial aumenta. Un tercer factor que contribuye a los mecanismos de presión­natriuresis y presión­diuresis es la menor formación de angiotensina II. La propia angiotensina II aumenta la reabsorción de sodio en los túbulos; también estimula la secreción de aldosterona, lo que aumenta la reabsorción de sodio. Luego, la reducción de la angiotensina II contribuye a la menor reabsorción tubular de sodio que tiene lugar cuando aumenta la presión arterial.

CONTROL HORMONAL DE LA REABSORCIÓN TUBULAR

La regulación precisa de los volúmenes y concentraciones de solutos en los líquidos corporales exige que los riñones excreten los diferentes solutos y agua con una intensidad variable a veces independientemente unos de otros. Por ejemplo, cuando aumenta la ingestión de potasio, los riñones deben excretar más potasio manteniendo una excreción normal de sodio y electrólitos. Además, cuando cambia la ingestión de sodio, los riñones deben ajustar adecuadamente su excreción en la orina sin cambiar mucho la excreción de otros electrólitos. Varias hormonas del organismo proporcionan esta especificidad a la reabsorción tubular para diferentes electrólitos y agua

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LA ALDOSTERONA AUMENTA LA REABSORCION DE SODIO Y ESTIMULA LA SECRECIÓN DE POTASIO

La aldosterona, que secretan las células de la glomerulosa de la corteza suprarrenal, es un regulador importante de la reabsorción de sodio y la secreción de potasio en los túbulos renales. Un lugar de acción tubular renal importante de la aldosterona son las células principales del túbulo colector cortical. El mecanismo por el cual la aldosterona aumenta la reabsorción de
sodio mientras incrementa a la vez la secreción de potasio es estimulando la bomba ATPasa sodio­potasio en el lado basolateral de la membrana del túbulo colector cortical. La aldosterona también aumenta la permeabilidad al sodio del lado luminal de la membrana.

Los estímulos más importantes para la aldosterona son: 1) aumento de la concentración extracelular de potasio y 2) aumento de los niveles de angiotensina II, que normalmen te aparecen en trastornos asociados con la depleción de sodio y de volumen o la baja presión arterial. El aumento de la secreción de aldosterona asociado con estos trastornos provoca retención renal de sodio y agua, lo que ayuda a aumentar el volumen de líquido extracelular y a restaurar la presión arterial a valores normales. Sin aldosterona, como ocurre en la destrucción o mala función de la glándula suprarrenal (enfermedad de Addison), hay una pérdida acentuada de sodio y una acumulación de potasio en el organismo. Por el contrario, el exceso de secreción de aldosterona, como ocurre en los pacientes con tumores suprarrenales (síndrome de Conn) se acompaña de una retención de sodio y una disminución de potasio en plasma debida, en parte, a una excesiva secreción de potasio por los riñones.

LA ANGIOTENSINA II AUMENTA LA REABSORCIÓN DE SODIO Y DE AGUA

La angiotensina II es quizás la hormona ahorradora de sodio más potente del organismo.La formación de angiotensina II aumenta en circunstancias asociadas a una presión arterial baja o un volumen de líquido extracelular bajo, como durante la hemorragia o la pérdida de sal y agua de los líquidos corporales por sudoración excesiva o una diarrea intensa. La mayor formación de angiotensina II ayuda a normalizar la presión arterial y el volumen extracelular al aumentar la reabsorción de sodio y agua en los túbulos renales a través de tres efectos principales: 1. La angiotensina II estimula la secreción de aldosterona, lo que a su vez aumenta la reabsorción de sodio. 2. La angiotensina II contrae las arteriolas eferentes, lo que tiene dos efectos sobre la dinámica capilar peritubular que aumentan el sodio y el agua. Primero, la constricción arteriolar reduce la presión hidrostática capilar peritubular, lo que aumenta la reabsorción tubular neta, en especial en los túbulos proximales. Segundo, la constricción arteriolar eferente, al reducir el flujo sanguíneo, aumenta la fracción de filtración en el glomérulo y también la concentración de proteínas y la presión coloidosmótica en los capilares peritubulares; esto incrementa la fuerza de reabsorción en los capilares peritubulares y la reabsorción tubular de sodio y agua. 3. La angiotensina II estimula directamente la reabsorción de sodio en los túbulos proximales, las asas de Henle, los túbulos distales y los túbulos colectores. Uno de los efectos directos de la angiotensina II es estimular la bomba ATPasa sodio­potasio en la membrana basocelular de la célula epitelial tubular. Un segundo efecto es estimular el intercambio de sodio por hidrógeno en la membrana luminal, en especial en el túbulo proximal Un tercer efecto de la angiotensina II consiste en estimular el cotransporte de bicarbonato­sodio en la membrana basolateral . Luego la angiotensina II estimula el transporte de sodio a través de las superficies luminal y basolateral de la membrana de la célula epitelial en la mayoría de los segmentos tubulares renales. Estas múltiples acciones de la angiotensina II provocan una retención acentuada de sodio y agua por los riñones cuando aumentan las concentraciones de angiotensina II y desempeñan una función crítica para permitir que el organismo se adapte a amplias variaciones en la ingestión de sodio sin grandes cambios en el volumen de líquido extracelular y presión arterial. Al mismo tiempo que la angiotensina II aumenta la reabsorción de sodio tubular renal, su efecto vasoconstrictor en las arteriolas eferentes también ayuda al mantenimiento de la excreción normal de productos de desecho metabólicos como la urea y la creatinina que dependen principalmente de un FG adecuado para su excreción. Así, el aumento en la formación de angiotensina II permite que los riñones retengan sodio y agua sin provocar la retención de productos metabólicos de desecho.

La ADH AUMENTA LA REABSORCIÓN DE AGUA

La acción renal más importante de la ADH es aumentar la permeabilidad al organismo del epitelio del túbulo distal, el túbulo colector y el conducto colector. Este efecto ayuda al organismo a conservar el agua en circunstancias como la deshidratación. Sin ADH, la permeabilidad al agua de los túbulos distales y de los conductos colectores es baja, lo que hace que los riñones excreten grandes cantidades de orina diluida. Luego las acciones de la ADH desempeñan una función clave en el control del grado de dilución o concentración de la orina, como se comenta con más detalle en los capítulos 28 y 75. La ADH se une a receptores V2 específicos situados en la última parte de los túbulos distales, los túbulos colectores y los conductos colectores y aumenta la formación de AMP cíclico y activa las proteína cinasas (fig. 27­18). Esto estimula a su vez el movimiento de una proteína intracelular, llamada acuaporina­2 (AQP­2), hacia el lado luminal de las membranas celulares. Las moléculas de AQP­2 se agrupan y se fusionan con la membrana celular por exocitosis hasta formar canales de agua, que permiten una rápida difusión del agua a través de las células. Hay otras acuaporinas, AQP­3 y AQP­4, en el lado basolateral de la membrana celular que proporcionan una vía de salida rápida al agua, aunque se cree que estas no están reguladas por la ADH. El aumento mantenido de la ADH aumenta la formación de la proteínas AQP­2 en las células tubulares renales al estimular la transcripción del gen de la AQP­2. Cuando la concentración de AQP­2 se reduce, las moléculas de AQP­2 son lanzadas de nuevo al citoplasma de la célula, lo que retira los canales de agua de la membrana luminal y reduce la permeabilidad al agua.

El PÉPTIDO NATRIURÉTICO AURICULAR REDUCE LA REABSORCIÓN DE SODIO Y AGUA

Células específicas de las aurículas cardíacas, cuando se distienden debido a una expansión del plasma, secretan un péptido llamado péptido natriurético auricular (ANP). Las concentraciones elevadas de este péptido inhiben a su vez directamente la reabsorción del sodio y del agua en los túbulos renales, en especial en los conductos colectores. El ANP inhibe también la secreción de renina y, por tanto, la formación de angiotensina II, lo que a su vez reduce la reabsorción tubular renal. Esta menor reabsorción del sodio y del agua aumenta la excreción urinaria, lo que ayuda a normalizar el volumen sanguíneo. Los niveles de ANP están altamente elevados en insuficiencia cardíaca congestiva cuando las aurículas cardíacas se extienden debido a un deterioro en el bombeo de los ventrículos. El aumento de ANP ayuda a atenuar la retención de sodio y agua en insuficiencia cardíaca.

LA ACTIVACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO SIMPÁTICO AUMENTA LA REABSORCIÓN DE SODIO

La activación del sistema nervioso simpático, cuando es grave, puede reducir la excreción de agua y de sodio al contraer las arteriolas renales, lo que reduce el FG. Incluso niveles bajos de activación simpática reducen, sin embargo, la excreción de sodio y agua mediante un aumento de la reabsorción de sodio en el túbulo proximal, la rama ascendente gruesa del asa de Henle y quizás en partes más distales del túbulo renal. Esto sucede por activación de receptores a­adrenérgicos en las células epiteliales tubulares renales. La estimulación del sistema nervioso simpático aumenta la liberación de renina y la formación de angiotensina II, lo que contribuye al efecto global de aumento de la reabsorción tubular y reducción de la excreción renal de sodio.

FORMACIÓN DE LA ORINA POR LOS RIÑONES : I FILTRACIÓN GLOMERULAR,FLUJO SANGUÍNEO RENAL Y SU CONTROL

MÚLTIPLES FUNCIONES DEL RIÑÓN EN LA HOMEOSTASIS

La mayoría de las personas saben que los riñones tienen una función importante: eliminar del cuerpo los materiales de desecho que se han ingerido o que ha producido el metabolismo. Una segunda función que es controlar el volumen y la composición de los líquidos corporales. En lo que respecta al agua y casi todos los electrólitos del cuerpo, el equilibrio entre los ingresos (debidos a la ingestión y a la producción metabólica) y las salidas (debidas a la excreción o al consumo metabólico) lo mantienen en gran medida los riñones. Esta función reguladora de los riñones mantiene el ambiente interno estable necesario para que las células desempeñen sus diversas actividades.

Los riñones realizan sus funciones más importantes filtrando el plasma y eliminando sustancias del filtrado con una intensidad variable, dependiendo de las necesidades del cuerpo. Finalmente, los riñones aclaran las sustancias no deseadas del filtrado (y por tanto del cuerpo) excretándolas a la orina mientras devuelven las sustancias necesarias de nuevo a la sangre.

FUNCIONES HOMEOSTASICAS QUE EJERCEN LOS RIÑONES

• Excreción de productos metabólicos de desecho y sustancias químicas extrañas. • Regulación de los equilibrios hídrico y electrolítico. • Regulación de la osmolalidad del líquido corporal y de las concentraciones de electrólitos. • Regulación de la presión arterial. • Regulación del equilibrio acidobásico. • Secreción, metabolismo y excreción de hormonas. • Gluconeogenia.

EXCRECIÓN DE PRODUCTOS METABÓLICOS DE DESECHO,SUSTANCIAS QUÍMICAS EXTRAÑAS,FÁRMACOS Y METABOLITOS DE HORMONAS

Los riñones son los principales medios de eliminación de los productos de desecho del metabolismo que ya no necesita el cuerpo. Estos productos son la urea (del metabolismo de los aminoácidos), la creatinina (de la creatina muscular), el ácido úrico (de los ácidos nucleicos), los productos finales del metabolismo de la hemoglobina (como la bilirrubina) y los metabolitos de varias hormonas. Estos productos de desecho
deben eliminarse del cuerpo tan rápidamente como se producen. Los riñones también eliminan la mayoría de las toxinas y otras sustancias extrañas que el cuerpo produce o ingiere.

REGULACIÓN DE LOS EQUILIBRIOS HÍDRICO Y ELECTROLÍTICO

Para el mantenimiento de la homeostasis, la excreción de agua
y electrólitos debe corresponderse de forma precisa con su ingreso. Si los ingresos superan a la excreción, la cantidad de esa sustancia en el cuerpo aumentará. Si la ingestión es menor que la excreción, la cantidad de esa sustancia en el cuerpo se reducirá. La ingestión de agua y de muchos electrólitos está gobernada sobre todo por los hábitos de bebida y comida de la persona, y los riñones deben ajustar su excreción a su ingestión.

Respuesta de los riñones a un incremento brusco de 10 veces de la ingestión de sodio, desde un valor bajo de 30 mEq/día a un valor alto de 300 mEq/día. En los 2 a 3 días siguientes del aumento de la ingestión de sodio, la excreción renal también aumenta hasta alrededor de 300 mEq/día, de manera que se restablece el equilibrio entre la ingestión y la salida. Durante la adaptación renal en esos 2 a 3 días a la elevada ingestión de sodio se produce una acumulación modesta de sodio que incrementa el volumen de líquido extracelular y desencadena cambios hormonales y otras respuestas compensadoras que indican a los riñones que aumenten la excreción de sodio. La capacidad de los riñones de alterar la excreción de sodio en respuesta a los cambios en su ingestión es enorme.

REGULACIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Los riñones desempeñan una función dominante en la regulación a largo plazo de la presión arterial al excretar cantidades variables de sodio y agua. Los riñones también contribuyen a la regulación a corto plazo de la presión arterial mediante la secreción de hormonas y factores o sustancias vasoactivos, como la renina, que dan lugar a la formación de productos vasoactivos (p. ej., la angiotensina II).

REGULACIÓN DEL EQUILIBRIO ACIDOBÁSICO

Los riñones contribuyen a la regulación acidobásica junto a los pulmones y los amortiguadores del líquido corporal mediante la excreción de ácidos y la regulación de los depósitos de amortiguadores en el líquido corporal. Los riñones son los únicos medios de eliminar ciertos tipos de ácidos, como el ácido sulfúrico y el ácido fosfórico, que genera el metabolismo de las proteínas.

REGULACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ERITROCITOS

Los riñones secretan eritropoyetina, que estimula la producción de eritrocitos por células madre hematopoyéticas en la médula ósea. Un estímulo importante para la secreción de eritropoyetina por los riñones es la hipoxia. Los riñones son responsables normalmente de la mayor parte de la eritropoyetina secretada a la circulación. En las personas con una nefropatía grave o en los que se han extirpado los riñones y están en hemodiálisis, aparece una anemia grave debido a la menor producción de eritropoyetina.

REGULACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LA PRODUCCIÓN 1,25-dihidroxivitamina D3

Los riñones producen la forma activa de la vitamina D, 1,25-dihidroxivitamina D3 (calcitriol), mediante la hidroxilación de esta vitamina en la posición «número 1». Calcitriol es esencial para el depósito normal del calcio en el hueso y la reabsorción del calcio en el aparato digestivo.El calcitriol desempeña una función importante en la regulación del calcio y del potasio.

SÍNTESIS DE GLUCOSA

Los riñones sintetizan glucosa a partir de los aminoácidos y otros precursores durante el ayuno prolongado, un proceso denominado gluconeogenia. La capacidad de los riñones de añadir glucosa a la sangre durante períodos prolongados de ayuno rivaliza con la del hígado. En las nefropatías crónicas o en la insuficiencia renal aguda, estas funciones homeostáticas se interrumpen y aparecen con rapidez anomalías intensas en los volúmenes del líquido corporal y en su composición. Ante una insuficiencia renal completa se acumulan en el cuerpo suficiente potasio, ácidos, líquido y otras sustancias como para causar la muerte en unos días, a no ser que se inicien intervenciones clínicas como la hemodiálisis.

ORGANIZACIÓN GENERAL DE LOS RIÑONES Y DE LA VÍA URINARIA

Los riñones se disponen en la pared posterior del abdomen, fuera de la cavidad peritoneal . Cada riñón de un ser humano adulto normal pesa unos 150 g y tiene el tamaño aproximado de un puño cerrado. La cara medial de cada riñón contiene una región con una muesca, llamada hilio, por la que pasan la arteria y vena renales, los linfáticos, la inervación y el uréter, que transporta la orina final desde el riñón hasta la vejiga, donde se almacena hasta que se vacía. El riñón está rodeado de una cápsula fibrosa y tensa que protege sus estructuras internas delicadas. Si se cortan los riñones de arriba abajo, las dos regiones principales que pueden verse son la corteza externa y las regiones internas de la médula. La médula se divide en 8-10 masas de tejido en forma de cono llamadas pirámides renales. La base de cada pirámide se origina en el borde entre la corteza y la médula y termina en la papila, que se proyecta en el espacio de la pelvis renal, una continuación en forma de abanico de la porción superior del uréter. El borde externo de la pelvis se divide en bolsas abiertas, llamadas cálices mayores, que se extienden hacia abajo y se dividen en los cálices menores, que recogen la orina de los túbulos de cada papila. Las paredes de los cálices, la pelvis y el uréter contienen elementos contráctiles que empujan la orina hacia la vejiga, donde se almacena hasta que se vacía en la micción.

IRRIGACIÓN RENAL

El riego sanguíneo de los dos riñones es normalmente de alrededor del 22% del gasto cardíaco, o 1.100 ml/min. La arteria renal entra en el riñón a través del hilio y después se ramifica progresivamente hasta formar las arterias interlobulares, las arterias arciformes, las arterias interlobulillares (también denominadas arterias radiales) y las arteriolas aferentes, que acaban en los capilares glomerulares, donde se filtran grandes cantidades de líquido y solutos (excepto las proteínas plasmáticas) para comenzar la formación de orina. Los extremos distales de los capilares de cada glomérulo coalescen hasta formar la arteriola eferente, que llega a la segunda red capilar, los capilares peritubulares, que rodean a los túbulos renales.

La circulación renal cuenta con dos lechos capilares, los capilares glomerulares y los peritubulares, que están dispuestos en serie y están separados por las arteriolas eferentes, que ayudan a regular la presión hidrostática en los dos grupos de capilares. La presión hidrostática alta en los capilares glomerulares (de unos 60 mmHg) da lugar a una filtración rápida, mientras que una presión hidrostática menor en los capilares peritubulares (de unos 13 mmHg) permite una reabsorción de líquido. Al ajustar la resistencia de las arteriolas aferente y eferente, los riñones regulan la presión hidrostática en los capilares glomerulares y peritubulares, cambiando el filtrado glomerular, la reabsorción tubular o ambas en respuesta a las demandas homeostáticas del cuerpo. Los capilares peritubulares se vacían en los vasos del sistema venoso, que discurren paralelos a los vasos arteriolares. Los vasos sanguíneos del sistema venoso la vena interlobulillar, la vena arciforme, la vena interlobular y la vena renal, que deja el riñón junto a la arteria renal y el uréter.

LA NEFRONA ES LA UNIDAD FUNCIONAL DEL RIÑÓN

Cada riñón en el ser humano contiene alrededor de 800.000 a 1.000.000 de nefronas, cada una capaz de formar orina. El riñón no puede regenerar nefronas nuevas. Por tanto, en la lesión, la enfermedad o el envejecimiento normal renal, hay una reducción gradual del número de nefronas. Después de los 40 años, el número de nefronas funcionantes suele reducirse alrededor de un 10% cada 10 años de forma que a los 80 años muchas personas tienen un 40% menos de nefronas funcionantes que a los 40. Esta pérdida no pone en peligro la vida porque los cambios adaptativos en el resto de las nefronas les permiten excretar las cantidades adecuadas de agua, electrólitos y productos de desecho.

Cada nefrona contiene: 1) un penacho de capilares glomerulares llamado glomérulo, por el que se filtran grandes cantidades de líquido desde la sangre, y 2) un túbulo largo en el que el líquido filtrado se convierte en orina en su camino a la pelvis del riñón.

El glomérulo contiene una red de capilares glomerulares que se ramifican y anastomosan que, comparados con otros capilares, tienen una presión hidrostática alta (de unos 60 mmHg). Los capilares glomerulares están revestidos de células epiteliales y todo el glomérulo está cubierto por la cápsula de Bowman.

El líquido filtrado desde los capilares glomerulares circula hacia la cápsula de Bowman y después al túbulo proximal, que se encuentra en la corteza del riñón. Desde el túbulo proximal, el líquido fluye hacia el asa de Henle, que desciende hasta la médula renal. Cada asa consta de una rama descendente y otra ascendente. Las paredes de la rama descendente y el segmento inferior de la rama ascendente son muy finas y por tanto se denominan segmento fino del asa de Henle. Después de que la rama ascendente del asa ha vuelto a la corteza, su pared se engruesa mucho y se denomina segmento grueso del asa ascendente.

Al final de la rama ascendente gruesa hay un segmento corto, que tiene en su pared una placa de células epiteliales especializadas conocida como mácula densa. la mácula densa es importante para controlar la función de la nefrona. Más allá de la mácula densa el líquido entra en el túbulo distal, que, como el túbulo proximal, se dispone en la corteza renal. A este le sigue el túbulo conector y el túbulo colector cortical, que conduce al conducto colector cortical. Las partes iniciales de 8 a 10 conductos colectores corticales se unen para formar un solo conducto colector mayor que discurre hacia abajo al interior de la médula y se convierte en el conducto colector medular. Los conductos colectores se funden para formar conductos que finalmente se vacían en la pelvis renal a través de las puntas de las papilas renales.

DIFERENCIAS REGIONALES EN LA ESTRUCTURA DE LA NEFRONA: NEFRONAS CORTICALES Y YUXTAMEDULARES

Existen algunas diferencias dependiendo de la profundidad a la que esté la nefrona dentro de la masa renal. Aquellas nefronas que tienen glomérulos localizados en la corteza externa se denominan nefronas corticales; tienen asas de Henle cortas que penetran sólo una distancia corta en la médula . Alrededor del 20-30% de las nefronas tienen glomérulos que se disponen en la profundidad de la corteza renal cerca de la médula y se denominan nefronas yuxtamedulares. Estas nefronas tienen asas de Henle grandes que discurren hasta la médula, en algunos casos con un recorrido intramedular hasta desembocar en las papilas renales. La estructuras vasculares que irrigan las nefronas yuxtamedulares también difieren de las que irrigan las nefronas corticales.

En las nefronas corticales todo el sistema tubular está rodeado de una red extensa de capilares peritubulares. En las nefronas yuxtamedulares, las arteriolas eferentes largas se extienden desde los glomérulos hasta la médula externa y después se dividen en capilares peritubulares especializados, llamados vasos rectos, que se extienden hasta la médula al lado de las asas de Henle. Como las asas de Henle, los vasos rectos vuelven a la corteza y se vacían en las venas corticales. Esta red de capilares en la médula desempeña una función en la formación de una orina concentrada.Como las asas de Henle, los vasos rectos vuelven a la corteza y se vacían en las venas corticales. Esta red especializada de capilares en la médula desempeña una función esencial en la formación de una orina concentrada

MICCIÓN

La micción es el proceso mediante el cual la vejiga urinaria se vacía cuando está llena. Se realiza en dos pasos. Primero, la vejiga se llena progresivamente hasta que la tensión en sus paredes aumenta por encima de un umbral; esto desencadena el segundo paso, que es un reflejo nervioso, llamado reflejo miccional, que vacía la vejiga o, si esto falla, provoca al menos un deseo de orinar. Aunque el reflejo miccional es un reflejo medular autónomo, centros presentes en la corteza cerebral o en el tronco del encéfalo pueden inhibirlo o facilitarlo.

ANATOMÍA FISIOLÓGICA DE LA VEJIGA

La vejiga urinaria, es una cámara de músculo liso compuesta de dos partes principales: 1) el cuerpo, que es la principal parte de la vejiga en la que se acumula la orina, y 2) el cuello, que es una extensión en forma de abanico del cuerpo, que pasa hasta el triángulo urogenital y se conecta con la uretra. La parte inferior del cuello de la vejiga también se llama uretra posterior . El músculo liso de la vejiga se llama músculo detrusor. Sus fibras musculares se extienden en todas las direcciones y, cuando se contraen, pueden aumentar la presión en la vejiga hasta 40-60 mmHg. Luego la contracción del músculo detrusor es un paso importante en el vaciamiento de la vejiga. Las células musculares lisas del músculo detrusor se fusionan entre sí de manera que existen vías eléctricas de baja resistencia de una célula muscular a otra. De este modo un potencial de acción puede propagarse a través del músculo detrusor, desde una célula muscular a la siguiente, para provocar la contracción de toda la vejiga a la vez.

En la pared posterior de la vejiga, por encima del cuello de la vejiga, hay una zona triangular llamada trígono. En la parte más inferior del vértice del trígono, el cuello de la vejiga se abre en la uretra posterior, y los dos uréteres entran en la vejiga en los ángulos más superiores del trígono. El trígono puede identificarse por su mucosa, el recubrimiento interno de la vejiga, es lisa, al contrario que el resto de la mucosa vesical, que está plegada y forma arrugas.Cada uréter, en su entrada en la vejiga, discurre en sentido oblicuo a través del músculo detrusor y después pasa otros 1-2 cm por debajo de la mucosa vesical antes de vaciarse en la vejiga. El cuello de la vejiga (uretra posterior) tiene 2 a 3 cm de longitud, y su pared está compuesta del músculo detrusor entrelazado con una gran cantidad de tejido elástico. El músculo en esta zona se llama esfínter interno. Su tono natural mantiene normalmente el cuello de la vejiga y la uretra posterior vacías de orina y, por tanto, impide el vaciamiento de la vejiga hasta que la presión en la parte principal de la vejiga aumenta por encima de un umbral crítico.

Más allá de la uretra posterior, la uretra atraviesa el diafragma urogenital, que contiene una capa de músculo llamada esfínter externo de la vejiga. Este músculo es un músculo esquelético voluntario, al contrario que el músculo del cuerpo de la vejiga y del cuello de la vejiga, que es totalmente músculo liso. El músculo del esfínter externo está bajo un control voluntario del sistema nervioso y puede usarse para impedir conscientemente la micción incluso cuando los controles involuntarios intentan vaciar la vejiga.

INERVACIÓN DE LA VEJIGA

La principal inervación nerviosa de la vejiga es a través de los nervios pélvicos, que conectan con la médula espinal a través del plexo sacro, sobre todo los segmentos S2 y S3 . En los nervios pélvicos discurren fibras nerviosas sensitivas y motoras. Las fibras sensitivas detectan el grado de distensión de la pared de la vejiga. Las señales de distensión de la uretra posterior son especialmente fuertes y son responsables sobre todo de iniciar los reflejos que provocan el vaciado de la vejiga. Los nervios motores transmitidos en los nervios pélvicos son fibras parasimpáticas. Estas terminan en las células ganglionares localizadas en la pared de la vejiga. Después, nervios posganglionares cortos inervan el músculo detrusor.

Los más importantes son las fibras motoras esqueléticas que llegan a través del nervio pudendo hasta el esfínter vesical externo. Se trata de fibras nerviosas somáticas que inervan y controlan el músculo esquelético voluntario del esfínter. Además, la vejiga recibe la inervación simpática de la cadena simpática a través de los nervios hipogástricos, que conectan sobre todo con el segmento L2 de la médula espinal. Estas fibras simpáticas estimulan principalmente los vasos sanguíneos y tienen poco que ver con la contracción de la vejiga. Algunas fibras nerviosas sensitivas también pasan a través de los nervios simpáticos y pueden ser importantes en la sensación de plenitud y, en algunos pacientes, de dolor.

TRANSPORTE DE ORINA DESDE EL RIÑÓN HASTA LOS URÉTERES Y LA VEJIGA

La orina que sale de la vejiga tiene la misma composición que el líquido que fluye de los conductos colectores; no hay cambios en la composición de la orina en su camino a través de los cálices renales hasta los uréteres y la vejiga. La orina que fluye desde los conductos colectores hacia los cálices renales estira los cálices e incrementa su actividad de marcapasos intrínseca, lo que a su vez inicia las contracciones peristálticas que se propagan a la pelvis renal y después a lo largo de la longitud del uréter, forzando así la orina desde la pelvis renal hacia la vejiga.

En los adultos, los uréteres tienen normalmente de 25 a 35 cm de longitud. Las paredes de los uréteres contienen músculo liso y están inervadas por nervios simpáticos y parasimpáticos, así como por un plexo intramural de neuronas y fibras nerviosas que se extiende a lo largo de toda la longitud de los uréteres. Igual que sucede con otros músculos lisos viscerales, las contracciones peristálticas en el uréter se potencian con la estimulación parasimpática y se inhiben con la estimulación simpática.

Los uréteres entran en la vejiga a través del músculo detrusor en la región del trígono vesical.Los uréteres discurren en sentido oblicuo durante varios centímetros a través de la pared vesical. El tono normal del músculo detrusor en la pared de la vejiga tiende a comprimir el uréter, lo que impide el re troceso (reflujo) de orina desde la vejiga cuando la presión aumenta en ella durante la micción o la compresión de la vejiga. Cada onda peristáltica a lo largo del uréter aumenta la presión dentro del uréter de manera que la región que atraviesa la pared de la vejiga se abre y permite a la orina fluir hacia la vejiga.

En algunas personas, la distancia que el uréter discurre a través de la pared vesical es menor de lo normal, de manera que la contracción de la vejiga durante la micción no siempre ocluye completamente el uréter. Como resultado, se impulsa hacia atrás parte de la orina de la vejiga hasta los uréteres, un trastorno que se conoce como reflujo vesicoureteral.

LLENADO DE LA VEJIGA Y TONO DE LA PARED VESICAL; LA CISTOMETROGRAFÍA

Cambios aproximados en la presión intravesical a medida que la vejiga se llena de orina. Cuando no hay orina en la vejiga, la presión intravesical es aproximadamente de 0, pero cuando se han acumulado 30-50 ml de orina, la presión aumenta a 5-10 cm de agua. Puede recogerse una cantidad adicional (200-300 ml) de orina con pequeños aumentos adicionales de la presión; este nivel de presión se debe al tono intrínseco de la propia pared de la vejiga. Por encima de los 300-400 ml, la acumulación de orina en la vejiga provoca un aumento de la presión. Sobrepuestos a los cambios de la presión tónica durante el llenado de la vejiga están los incrementos agudos periódicos de la presión que duran desde unos segundos a más de 1 min. Los valores máximos de presión pueden aumentar unos centímetros de agua a más de 100 cm de agua. Estas presiones máximas se denominan ondas de micción en la cistometrografía y se deben al reflejo miccional.

REFLEJO MICCIONAL

A medida que se llena la vejiga empiezan a aparecer contracciones miccionales sobrepuestas. Estas se deben al reflejo de distensión iniciado por los receptores sensitivos de distensión en la pared de la vejiga. Las señales sensitivas de los receptores de distensión vesicales se conducen a los segmentos sacros de la médula a través de los nervios pélvicos y después vuelven de nuevo a la vejiga a través de las fibras nerviosas parasimpáticas . Cuando la vejiga está sólo parcialmente llena, estas contracciones miccionales suelen relajarse tras una fracción de minuto, el músculo detrusor deja de contraerse y la presión vuelve a su valor basal. A medida que la vejiga continúa llenándose, los reflejos miccionales se hacen más frecuentes y provocan contracciones mayores del músculo detrusor.

Una vez que comienza el reflejo miccional, este es «autorregenerativo». Es decir, que la contracción inicial de la vejiga activa los receptores de distensión que causan un mayor incremento en los impulsos sensitivos que van desde la vejiga y la uretra posterior, lo que aumenta más la contracción refleja de la vejiga; después el ciclo se repite una y otra vez hasta que la vejiga alcanza un grado fuerte de contracción. Después de algunos segundos a más de 1 min, el reflejo autorregenerativo comienza a cansarse y el ciclo regenerativo del reflejo miccional cesa, lo que permite relajarse a la vejiga.

De este modo el reflejo miccional es un solo ciclo completo de:

1) aumento rápido y progresivo de la presión,

2) un período de presión mantenida

3) un retorno de la presión al tono basal de la vejiga.

Una vez que se ha producido el reflejo miccional pero no se ha vaciado la vejiga, los elementos nerviosos de este reflejo suelen permanecer en un estado de inhibición durante unos minutos a 1 h o más debido a que aparece otro reflejo miccional. A medida que la vejiga se llena más y más, los reflejos miccionales son más y más frecuentes y poderosos. Una vez que el reflejo miccional es lo suficientemente poderoso, provoca otro reflejo, que pasa a través de los nervios pudendos hasta el esfínter externo para inhibirlo. Si esta inhibición es más potente en el encéfalo que las señales constrictoras voluntarias al esfínter externo, se produce la micción. Si no, la micción no se produce hasta que la vejiga se llena más y el reflejo miccional se hace más potente.

FACILITACIÓN O INHIBICIÓN DE LA MICCIÓN POR EL ENCÉFALO

El reflejo miccional es un reflejo medular autónomo, pero centros encefálicos pueden inhibirlo o facilitarlo. Estos centros son: 1) centros facilitadores e inhibidores potentes situados en el tronco del encéfalo, sobre todo en la protuberancia, y 2) varios centros localizados en la corteza cerebral que son sobre todo inhibidores, pero pueden hacerse excitadores.

El reflejo miccional es la causa básica de la micción, pero los centros superiores ejercen normalmente un control final sobre la micción como sigue:

1. Los centros superiores mantienen el reflejo miccional parcialmente inhibido, excepto cuando se desea la micción.
2. Los centros superiores pueden impedir la micción, incluso aunque se produzca el reflejo miccional, mediante una contracción tónica del esfínter vesical externo hasta que se presente un momento adecuado.
3. Cuando es el momento de la micción, los centros corticales pueden facilitar que los centros de la micción sacros ayuden a iniciar el reflejo miccional y al mismo tiempo inhibir el esfínter urinario externo para que la micción pueda tener lugar.

La micción voluntaria :En primer lugar, una persona contrae voluntariamente los músculos abdominales, lo que aumenta la presión en la vejiga y permite entrar una cantidad extra de orina en el cuello de la vejiga y en la uretra posterior bajo presión, lo que estira sus paredes. Esto estimula los receptores de distensión, lo que excita el reflejo miccional y a la vez inhibe el esfínter uretral externo. Habitualmente se vaciará toda la orina dejando raramente más de 5-10 ml en la vejiga.

NOMALÍAS DE LA MICCIÓN

La vejiga atónica y la incontinencia debidas a la destrucción de las fibras nerviosas sensitivas. La contracción refleja miccional no puede tener lugar si se destruyen las fibras nerviosas sensitivas que van de la vejiga a la médula espinal, lo que impide la transmisión de las señales de distensión de la vejiga. Cuando esto ocurre, una persona pierde el control vesical, a pesar de unas fibras aferentes intactas desde la médula hasta la vejiga y de unas conexiones neurógenas intactas dentro del encéfalo. En lugar de vaciarse periódicamente, la vejiga se llena al máximo y unas pocas gotas rebosan a la vez a través de la uretra. A esto se le denomina incontinencia por rebosamiento. Una causa común de vejiga atónica es la lesión por aplastamiento en la región sacra de la médula espinal.

VEJIGA AUTOMÁTICA DEBIDA A UNA LESIÓN DE LA MÉDULA ESPINAL POR ENCIMA DE LA REGIÓN SACRA

Si la médula espinal se lesiona por encima de la región sacra, pero los segmentos medulares sacros continúan intactos, todavía pueden aparecer reflejos miccionales típicos. Pero ya no están controlados por el encéfalo. Durante los primeros días a varias semanas posteriores a la lesión, los reflejos miccionales están suprimidos por el estado de «shock espinal» causado por la pérdida brusca de impulsos facilitadores procedentes del tronco del encéfalo y del cerebro. Pero si la vejiga se vacía periódicamente mediante sondaje para evitar la lesión vesical producida por su distensión excesiva, la excitabilidad del reflejo miccional aumenta gradualmente hasta que vuelven los reflejos miccionales típicos; entonces se produce un vaciamiento (no anunciado) de la vejiga.

VEJIGA NEURÓGENEA SIN INHIBICIÓN DEBIDA A LA FALTA DE SEÑALES INHIBIDORAS DEL ENCÉFALO

Otra anomalía de la micción es la también conocida como vejiga neurógena sin inhibición, que da lugar a una micción frecuente y relativamente incontrolada. Este trastorno se debe a una lesión parcial de la médula espinal o del tronco del encéfalo que interrumpe la mayoría de las señales inhibidoras. Los impulsos facilitadores pasan continuamente hacia la médula y mantienen los centros sacros tan excitables que incluso una pequeña cantidad de orina desencadena un reflejo miccional incontrolable, lo que da lugar a una micción frecuente.

LA FORMACIÓN DE LA ORINA ES RESULTADO DEL FILTRADO GLOMERULAR , LA REABSORCIÓN TUBULAR Y LA SECRECIÓN TUBULAR

La intensidad con la que se excretan diferentes sustancias en la orina representa la suma de tres procesos renales: 1) la filtración glomerular; 2) la reabsorción de sustancias de los túbulos renales hacia la sangre, y 3) la secreción de sustancias desde la sangre hacia los túbulos renales.

De forma matemática se expresa: Velocidad de excreción urinaria = Velocidad de filtración − Velocidad de reabsorción + Velocidad de secreción La formación de orina comienza cuando una gran cantidad de líquido que casi no dispone de proteínas se filtra desde los capilares glomerulares a la cápsula de Bowman.

La

mayor parte de las sustancias del plasma, excepto las proteínas, se filtran libremente, de manera que su concentración en el filtrado glomerular de la cápsula de Bowman es casi la misma que en el plasma. A medida que el líquido abandona la cápsula de Bowman y pasa a través de los túbulos, se modifica por la reabsorción de agua y solutos específicos de nuevo hacia la sangre o por la secreción de otras sustancias desde los capilares peritubulares hacia los túbulos.

FILTRACIÓN, REABSORCIÓN Y SECRECIÓN DE DIFERENTES SUSTANCIAS

La reabsorción tubular es más importante que la secreción tubular en la formación de la orina, pero la secreción es importante para determinar las cantidades de iones potasio e hidrógeno y algunas otras sustancias que se excretan por la orina. La mayoría de las sustancias que deben eliminarse de la sangre, en especial los productos finales del metabolismo, como la urea, la creatinina, el ácido úrico y los uratos, se reabsorben mal y por ello se excretan en grandes cantidades en la orina. Algunas sustancias extrañas y fármacos se reabsorben mal, además, se secretan desde la sangre a los túbulos, de manera que su excreción es alta. Por el contrario, los electrólitos, como los iones cloro, sodio y bicarbonato, se reabsorben de manera que sólo aparecen en la orina pequeñas cantidades. Sustancias nutritivas, como los aminoácidos y la glucosa, se reabsorben completamente de los túbulos y no aparecen en la orina, aunque se filtren grandes cantidades por los capilares glomerulares.

FILTRADO GLOMERULAR: EL PRIMER PASO PARA LA FORMACIÓN DE ORINA .COMPOSICIÓN DEL FILTRADO GLOMERULAR.

La formación de orina comienza con la filtración de líquido a través de los capilares glomerulares hacia la cápsula de Bowman.Los capilares glomerulares son relativamente impermeables a las proteínas, de manera que el líquido filtrado (llamado filtrado glomerular) carece de proteínas y elementos celulares, incluidos los eritrocitos. Las concentraciones de otros constituyentes del filtrado glomerular, como la mayoría de las sales y moléculas orgánicas, son similares a las concentraciones en el plasma. Las excepciones son algunas sustancias con un peso molecular bajo, como el calcio y los ácidos grasos, que no se filtran libremente porque están unidas parcialmente a las proteínas plasmáticas. Por ejemplo, casi la mitad del calcio plasmático y la mayor parte de los ácidos grasos plasmáticos están unidos a proteínas y estas porciones unidas no se filtran a través de los capilares glomerulares.

EL FG ES ALREDEDOR DEL 20% DEL FLUJO PLASMÁTICO RENAL

El FG está determinado por: 1) el equilibrio entre las fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas que actúa a través de la membrana capilar, y 2) el coeficiente de filtración capilar (Kf), el producto de la permeabilidad por el área superficial de filtro de los capilares.

Los capilares glomerulares tienen una filtración mayor que la mayoría de los otros capilares por una presión hidrostática glomerular alta y un gran Kf. En el adulto medio, el FG es de unos 125 ml/min, o 180 l/día. La fracción del flujo plasmático renal que se filtra (la fracción de filtración) es de media de 0,2; esto significa que alrededor del 20% del plasma que fluye a través del riñón se filtra a través de los capilares glomerulares.

La fracción de filtración se calcula como sigue:
Fracción de filtración = FG/Flujo plasmático renal

MEMBRANA CAPILAR GLOMERULAR

La membrana capilar glomerular es similar a la de otros capilares, excepto en que tiene tres capas principales:

: 1) el endotelio del capilar

2) una membrana basal

3) una capa de células epiteliales (podocitos) rodeando a la superficie externa de la membrana basal capilar

Juntas, estas capas forman la barrera de filtración que, a pesar de sus tres capas, filtra varios cientos de veces más agua y solutos que la membrana capilar habitual. Incluso con esta elevada intensidad de filtración, la membrana capilar glomerular evita normalmente la filtración de proteínas plasmáticas. La elevada filtración a través de la membrana capilar glomerular se debe en parte a sus especiales características. El endotelio capilar está perforado por pequeños agujeros, llamados fenestraciones, la fenestración es relativamente grande, las células endoteliales están dotadas de muchas cargas negativas fijas que dificultan el paso de las proteínas plasmáticas. Rodeando al endotelio está la membrana basal tienen grandes espacios a través de los cuales pueden filtrarse grandes cantidades de agua y de solutos. La membrana basal evita con eficacia la filtración de proteínas plasmáticas debido a las cargas eléctricas negativas fuertes de los proteoglucanos.

La parte final de la membrana glomerular es una capa de células epiteliales que recubre la superficie externa del glomérulo. Estas células tienen unas prolongaciones largas similares a pies (podocitos) que rodean la superficie externa de los capilares. Los podocitos están separados por espacios llamados poros en hendidura a través de los cuales se mueve el filtrado glomerular. Las células epiteliales, que tienen también cargas negativas, restringen de forma adicional la filtración de las proteínas plasmáticas

LA CAPACIDAD DE FILTRARSE DE LO SOLUTOS SE RELACIONA INVERSAMENTE CON SU TAMAÑO

La membrana capilar glomerular es más gruesa que la de la mayoría de los otros capilares, pero es también mucho más porosa y por tanto filtra líquido con mayor intensidad. A pesar de la elevada filtración, la barrera de filtración glomerular filtra de modo selectivo las moléculas que se filtrarán basándose en su tamaño y en su carga eléctrica. Se enumera el efecto del tamaño molecular sobre la capacidad de filtrarse de diferentes moléculas. Una capacidad de filtración de 1 significa que la sustancia se filtra libremente como el agua; una capacidad de filtración de 0,75 significa que la sustancia se filtra con una rapidez de sólo un 75% la del agua. Obsérvese que los electrólitos como el sodio y los compuestos orgánicos pequeños como la glucosa se filtran libremente. A medida que la masa molecular de la molécula se acerca a la de la albúmina, su capacidad para filtrarse se reduce rápidamente, acercándose a cero

LAS MOLÉCULAS GRANDES CON CARGA NEGATIVA SE FILTRAN CON MENOR FACILIDAD QUE LAS MOLÉCULAS CON EL MISMO TAMAÑO MOLECULAR Y CARGAS POSITIVAS

El diámetro molecular de la proteína plasmática albúmina es sólo de unos 6 nm, mientras que los poros de la membrana glomerular tienen unos 8 nm (80 angstroms). Sin embargo, la albúmina no se filtra por su carga negativa y la repulsión electrostática ejercida por las cargas negativas de los proteoglucanos de la pared capilar glomerular.

Los dextranos son polisacáridos que pueden fabricarse como moléculas neutras o con cargas positivas o negativas. Para cualquier radio molecular, las moléculas con cargas positivas se filtran con mayor facilidad que las moléculas con cargas negativas. Los dextranos neutros también se filtran con mayor facilidad que los dextranos con cargas negativas del mismo peso molecular. La razón de estas diferencias en la capacidad de filtración es que las cargas negativas de la membrana basal y de los podocitos proporcionan un medio importante para restringir a las moléculas grandes con cargas negativas, incluidas las proteínas plasmáticas. En ciertas nefropatías, las cargas negativas que hay sobre la membrana basal se pierden. Como resultado de esta pérdida de cargas negativas en la membrana basal, algunas de las proteínas de peso molecular bajo, en especial la albúmina, se filtran y aparecen en la orina, un trastorno conocido como proteinuria o albuminuria.

DETERMINANTES DE FG

El FG está determinado por: 1) la suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica a través de la membrana glomerular, que da lugar a la presión de filtración neta, y 2) el coeficiente de filtración capilar glomerular, Kf.

En una fórmula matemática, el FG es igual al producto del Kf y de la presión de filtración neta: FG = Kf × Presión de filtración neta .La presión de filtración neta representa la suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica que favorecen o se oponen a la filtración a través de los capilares glomerulares .

Estas fuerzas son: 1) la presión hidrostática dentro de los capilares glomerulares (presión hidrostática glomerular, PG), que favorece la filtración; 2) la presión hidrostática en la cápsula de Bowman (PB) fuera de los capilares, que se opone a la filtración; 3) la presión coloidosmótica de las proteínas plasmáticas en el capilar glomerular (πG), que se opone a la filtración, y 4) la presión coloidosmótica de las proteínas en la cápsula de Bowman (πB), que favorece la filtración.

(En condiciones normales, la concentración de proteínas en el filtrado glomerular es tan baja que la presión coloidosmótica en el líquido de la cápsula de Bowman se considera cero.) El FG puede expresarse como FG = Kf × (PG − PB − πG + πB) se cree que las fuerzas normales aproximadas que favorecen y se oponen al filtrado glomerular en los seres humanos son como sigue:

Presión hidrostática glomerular 60 Presión coloidosmótica en la cápsula de Bowman 0 Fuerzas que se oponen a la filtración (mmHg) Presión hidrostática en la cápsula de Bowman 18 Presión coloidosmótica capilar glomerular 32 Presión de filtración neta = 60−18−32 = +10 mmHg .

EL AUMENTO DEL COEFICIENTE DE FILTRACIÓN CAPILAR GLOMERULAR INCREMENTA EL FG

El Kf es una medida del producto de la conductividad hidráulica y el área superficial de los capilares glomerulares.

Kf = FG/Presión de filtración neta Como el FG total en los dos riñones es de unos 125 ml/min
La presión de filtración neta 10 mmHg, el Kf normal se calcula en unos 12,5 ml/min/mmHg de presión de filtración. Cuando el Kf se expresa por 100 g de peso renal, tiene un promedio de 4,2 ml/min/mmHg, un valor 400 veces mayor que el Kf de los otros sistemas capilares del cuerpo; el Kf medio de la mayoría de otros tejidos del cuerpo es de unos 0,01 ml/min/mmHg por 100 g. Este Kf alto de los capilares glomerulares contribuye a su filtración rápida de líquido.El aumento del Kf eleva el FG y la reducción del Kf lo reduce, los cambios en Kf probablemente no constituyen un mecanismo importante de regulación normal día a día del FG. Pero algunas enfermedades reducen el Kf al reducir el número de capilares glomerulares funcionantes (reduciendo así el área superficial para la filtración) o aumentando el espesor de la membrana capilar glomerular y reduciendo su conductividad hidráulica. Por ejemplo, la hipertensión incontrolada y la diabetes mellitus.

EL AUMENTO DE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA EN LA CÁPSULA DE BOWMAN REDUCE EL FG

Las medidas , usando micropipetas, de la presión hidrostática en la cápsula de Bowman y en diferentes puntos del túbulo proximal indican que una estimación de la presión en la cápsula de Bowman en los seres humanos es de unos 18 mmHg en condiciones normales. El aumento de la presión hidrostática en la cápsula de Bowman reduce el FG, mientras que reducir la presión aumenta el FG. Pero los cambios en la presión de la cápsula de Bowman no son un mecanismo importante de regulación del FG.En ciertos estados patológicos asociados a la obstrucción de la vía urinaria, la presión en la cápsula de Bowman puede aumentar y provocar una reducción grave del FG.

Por ejemplo, la precipitación del calcio o del ácido úrico puede dar lugar a «cálculos» que se alojen en la vía urinaria, a menudo en el uréter, lo que obstruye el flujo en la vía urinaria y aumenta la presión en la cápsula de Bowman. Esto reduce el FG y finalmente puede provocar hidronefrosis (distensión y dilatación de la pelvis y los cálices renales) y lesionar o incluso destruir el riñón a no ser que se alivie la obstrucción.

EL AUMENTO DE LA PRESIÓN COLOIDOSMÓTICA CAPILAR GLOMERULAR REDUCE EL FG

A medida que la sangre pasa desde la arteriola aferente a través de los capilares glomerulares hasta las arteriolas eferentes, la concentración plasmática de las proteínas aumenta alrededor de un 20% . La razón de esto es que alrededor de una quinta parte del líquido en los capilares se filtra a la cápsula de Bowman, lo que concentra las proteínas plasmáticas glomerulares que no se filtran.

Dos factores que influyen en la presión coloidosmótica capilar glomerular son: 1) la presión coloidosmótica del plasma arterial y 2) la fracción del plasma filtrada por los capilares glomerulares (fracción de filtración).

El aumento de la presión coloidosmótica del plasma arterial eleva la presión coloidosmótica capilar glomerular, lo que a su vez reduce el FG. Aumentar la fracción de filtración concentra las proteínas plasmáticas y eleva la presión coloidosmótica glomerular . Como la fracción de filtración se define como FG/flujo plasmático renal, la fracción de filtración puede aumentarse elevando el FG o reduciendo el flujo plasmático renal. Los cambios en el flujo sanguíneo renal pueden influir en el FG independientemente de los cambios en la presión hidrostática glomerular. Al aumentar el flujo sanguíneo renal, una fracción menor del plasma se filtra inicialmente fuera de los capilares glomerulares, lo que provoca un incremento lento de la presión coloidosmótica glomerular y un menor efecto inhibidor sobre el FG. En consecuencia, incluso con una presión hidrostática glomerular constante, una mayor cantidad de flujo sanguíneo hacia el glomérulo tiende a aumentar el FG, y una menor intensidad del flujo sanguíneo hacia el glomérulo tiende a reducirlo.

EL AUMENTO DE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA CAPILAR GLOMERULAR INCREMENTA EL FG

Se ha calculado que la presión hidrostática capilar glomerular es de unos 60 mmHg en condiciones normales. Los cambios en la presión hidrostática glomerular son la principal forma de regular fisiológicamente el FG. Los aumentos en la presión hidrostática glomerular incrementan el FG, mientras que las reducciones en la presión hidrostática glomerular lo reducen.

La presión hidrostática glomerular está determinada por tres variables, todas ellas bajo control fisiológico: 1) presión arterial; 2) resistencia arteriolar aferente, y 3) resistencia arteriolar eferente.

El aumento de la presión arterial tiende a elevar la presión hidrostática glomerular y, por tanto, a aumentar el FG.El aumento de la resistencia en las arteriolas aferentes reduce la presión hidrostática glomerular y disminuye el FG. Por el contrario, la dilatación de las arteriolas aferentes aumenta la presión hidrostática glomerular y el FG . La constricción de las arteriolas eferentes aumenta la resistencia al flujo de salida de los capilares glomerulares. Esto aumenta la presión hidrostática glomerular, y mientras que el aumento de la resistencia eferente no reduzca el flujo sanguíneo renal, el FG aumenta. Sin embargo, como la constricción arteriolar aferente también reduce el flujo sanguíneo renal, la fracción de filtración y la presión coloidosmótica glomerular aumentan a medida que la resistencia arteriolar eferente aumenta.

Luego si la constricción de las arteriolas eferentes es intensa (incremento mayor de tres veces de la resistencia arteriolar eferente), el aumento de la presión coloidosmótica supera el incremento de la presión hidrostática capilar glomerular debido a la constricción arteriolar eferente. Cuando esto ocurre, la fuerza neta de la filtración se reduce en realidad, lo que disminuye el FG.

La principal causa de la reducción final del FG:. A medida que la constricción eferente aumenta y la concentración de las proteínas plasmáticas aumenta, se produce un incremento no lineal rápido en la presión coloidosmótica debido al efecto Donnan; cuanto mayor es la concentración de proteínas, más rápidamente aumenta la presión coloidosmótica debido a la interacción de los iones unidos a las proteínas plasmáticas, que también ejercen un efecto osmótico. Para resumir, la constricción de las arteriolas aferentes reduce el FG. Pero el efecto de la constricción arteriolar eferente depende de la gravedad de la constricción; la constricción eferente ligera aumenta el FG, pero la intensa (un incremento tres veces mayor de la resistencia) tiende a reducirlo.

FLUJO SANGUÍNEO RENAL

En un varón medio de 70 kg, el flujo sanguíneo combinado a través de los dos riñones es de unos 1.100 ml/min, o un 22% del gasto cardíaco. Considerando que los dos riñones constituyen alrededor del 0,4% del peso total del cuerpo, reciben un flujo extremadamente grande de sangre comparados con otros órganos. ,el flujo sanguíneo aporta a los riñones nutrientes y se lleva los productos de desecho. Pero el elevado flujo renal supera mucho sus necesidades. El objetivo de este flujo adicional es aportar suficiente plasma para la elevada filtración glomerular necesaria para una regulación precisa de los volúmenes del líquido corporal y las concentraciones de solutos. Como podría esperarse, los mecanismos que regulan el flujo sanguíneo renal están ligados al control del FG y a las funciones excretoras de los riñones.

FLUJO SANGUÍNEO RENAL Y CONSUMO DE OXÍGENO

Con respecto al gramo de peso, los riñones consumen el doble de oxígeno que el encéfalo, tienen casi siete veces más flujo sanguíneo. Luego el oxígeno transportado a los riñones supera con mucho sus necesidades metabólicas, y la extracción arteriovenosa de oxígeno es baja comparada con la de los restantes tejidos. Una gran fracción del oxígeno consumido por los riñones se relaciona con la elevada reabsorción del sodio en los túbulos renales. Si el flujo renal y el FG se reducen y se filtra menos sodio, se reabsorbe menos sodio y se consume menos oxígeno. Luego el consumo renal de oxígeno varía con la reabsorción tubular renal de sodio, que a su vez está relacionada con el FG y la velocidad de filtración del sodio . Si la filtración glomerular cesa por completo, también lo hace la reabsorción renal de sodio, y el consumo de oxígeno se reduce a una cuarta parte de lo normal. Este consumo residual de oxígeno refleja las necesidades metabólicas de las células renales.

DETERMINANTES DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

El flujo sanguíneo renal está determinado por el gradiente de presión a través de los vasos renales, dividido por la resistencia vascular total renal:
(Presión en arteria renal − Presión en vena renal) / Resistencia vascular renal total)

La presión en la arteria renal es igual a la presión arterial sistémica, y la presión en la vena renal es de media de 3-4 mmHg en la mayoría de las condiciones. Como en otros lechos vasculares, la resistencia vascular total a través de los riñones está determinada por la suma de las resistencias en segmentos vasculares individuales, incluidas las arterias, las arteriolas, los capilares y las venas. La mayor parte de la resistencia vascular renal reside en tres segmentos principales: las arterias interlobulillares, las arterias aferentes y las arteriolas eferentes.

La resistencia de estos vasos está controlada por el sistema nervioso simpático, varias hormonas y mecanismos de control locales internos. Un aumento de la resistencia en cualquiera de los segmentos vasculares de los riñones tiende a reducir el flujo sanguíneo renal, mientras que una reducción en la resistencia vascular aumenta el flujo sanguíneo renal si las presiones en la vena y arteria renales permanecen constantes. Aunque los cambios en la presión arterial ejercen cierta influencia sobre el flujo sanguíneo renal, los riñones tienen mecanismos efectores para mantener el flujo sanguíneo renal y el FG relativamente constantes entre los 80 y 170 mmHg de presión arterial, un proceso llamado autorregulación.

EL FLUJO SANGUÍNEO EN LOS VASOS RECTOS DE LA MÉDULA RENAL ES MUY BAJO COMPARADO CON EL FLUJO EN LA CORTEZA RENAL

La parte externa del riñón, la corteza renal, recibe la mayor parte del flujo sanguíneo renal. El flujo sanguíneo en la médula renal supone sólo el 1-2% del flujo sanguíneo renal total. El flujo en la médula renal procede de una porción especializada del sistema capilar peritubular llamada vasos rectos. Estos vasos descienden hasta la médula paralelos a las asas de Henle y después vuelven de nuevo junto a las asas de Henle hasta la corteza antes de vaciarse en el sistema venoso. Los vasos rectos son importantes para que los riñones puedan formar una orina concentrada.

CONTROL FISIOLÓGICO DE LA FILTRACIÓN GLOMERULAR Y DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

Los determinantes del FG que son más variables y están sujetos al control fisiológico son la presión hidrostática glomerular y la presión coloidosmótica capilar glomerular. Estas variables, a su vez, están influenciadas por el sistema nervioso simpático, las hormonas y los autacoides (sustancias vasoactivas que liberan los riñones y actúan a nivel local) y otros controles de retroalimentación que son intrínsecos a los riñones.

LA ACTIVACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO SIMPÁTICO REDUC EL FG

Casi todos los vasos sanguíneos de los riñones, incluidas las arteriolas aferentes y eferentes, están inervados por fibras nerviosas simpáticas. La fuerte activación de los nervios simpáticos renales puede contraer las arteriolas renales y reducir el flujo sanguíneo renal y el FG. La estimulación moderada o leve ejerce poca influencia sobre el flujo sanguíneo renal y el FG. Por ejemplo, la activación refleja del sistema nervioso simpático debida a descensos moderados de la presión en los barorreceptores del seno carotídeo o en los receptores cardiopulmonares ejerce poca influencia sobre el flujo sanguíneo renal o el FG. Los nervios simpáticos renales parecen más importantes para reducir el FG durante los trastornos agudos y graves que duran de varios min a unas pocas horas, como los provocados por las reacciones de defensa, la isquemia encefálica o la hemorragia grave.

CONTROL HORMONAL Y POR AUTACOIDES DE LA CIRCULACIÓN RENAL

La noradrenalina, la adrenalina y la endotelina contraen los vasos sanguíneos renales y reducen el FG.

LA NORADRENALINA,LA ADRENALINA Y LA ENDOTELINA CONTRAEN LOS VASOS SANGUÍNEOS RENALES Y REDUCEN EL FG

Las hormonas que constriñen las arteriolas aferentes y eferentes, lo que reduce el FG y el flujo sanguíneo renal, son la noradrenalina y la adrenalina liberadas por la médula suprarrenal. Las concentraciones sanguíneas de estas hormonas van paralelas a la actividad del sistema nervioso simpático; luego la noradrenalina y la adrenalina ejercen escasa influencia sobre la hemodinámica renal excepto en condiciones extremas, como una hemorragia grave. Otro vasoconstrictor, la endotelina, es un péptido que pueden liberar las células endoteliales vasculares lesionadas de los riñones, así como de otros tejidos. La función fisiológica de estos autacoides no se conoce del todo. Pero la
endotelina puede contribuir a la hemostasia (minimizando la pérdida de sangre) cuando se secciona un vaso sanguíneo, lo que lesiona el endotelio y libera este poderoso vasoconstrictor.

Las concentraciones plasmáticas de endotelina también aumentan en ciertas enfermedades asociadas a lesiones vasculares, como la toxemia del embarazo, la insuficiencia renal aguda y la uremia crónica, y pueden contribuir a la vasoconstricción renal y reducir el FG en algunas de estas alteraciones fisiopatológicas.

EL ÓXIDO NÍTRICO DERIVADO DEL ENDOTELIO REDUCE LA RESISTENCIA VASCULAR RENAL Y AUMENTA EL FG

Reduce la resistencia vascular renal y es liberado por el endotelio vascular de todo el cuerpo es el óxido nítrico derivado del endotelio. La producción basal de óxido nítrico parece importante para mantener la vasodilatación de los riñones. Esto permite a los riñones excretar cantidades normales de sodio y de agua. Luego la administración de fármacos que inhiban esta formación normal de óxido nítrico incrementará la resistencia vascular renal y reducirá el FG y la excreción urinaria de sodio, lo que finalmente elevará la presión arterial. En algunos pacientes hipertensos o en pacientes con aterosclerosis, daños en el endotelio vascular y deterioro en la producción de óxido nítrico podría ser la causa de la vasoconstricción renal y de la elevación de la presión arterial.

LAS PROSTAGLANDINAS Y LA BRADICININA TIENDEN A AUMENTAR EL FG

Las hormonas y los autacoides que producen vasodilatación y aumentan el flujo sanguíneo renal y el FG son las prostaglandinas (PGE2 y PGI2) y la bradicinina. Aunque estos vasodilatadores no parecen tener mucha importancia en la regulación del flujo sanguíneo renal ni del FG en condiciones normales, pueden amortiguar los efectos vasoconstrictores de los nervios simpáticos o de la angiotensina II, en especial sus efectos constrictores sobre las arteriolas aferentes. Al oponerse a la vasoconstricción de las arteriolas aferentes, las prostaglandinas pueden ayudar a impedir reducciones excesivas del FG y del flujo sanguíneo renal. En condiciones de estrés, como la pérdida de volumen o tras la cirugía, la administración de antiinflamatorios no esteroideos, como ácido acetilsalicílico, que inhiben la síntesis de prostaglandinas puede reducir significativamente el FG.

AUTORREGULACIÓN DEL FG Y DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

Los mecanismos de retroalimentación intrínsecos de los riñones mantienen normalmente el flujo sanguíneo renal y el FG relativamente constantes, a pesar de cambios acentuados en la presión arterial sistémica. Estos mecanismos todavía funcionan en los riñones perfundidos con sangre que se han extraído del cuerpo, independientes de las influencias sistémicas. Esta constancia relativa del FG y del flujo sanguíneo renal se denomina autorregulación . La principal función de la autorregulación del flujo sanguíneo en la mayoría de los tejidos diferentes a los riñones es mantener el reparto de oxígeno y nutrientes en valores normales y la extracción de los productos de desecho del metabolismo, a pesar de los cambios en la presión arterial.

La principal función de la autorregulación en los riñones es mantener un FG relativamente constante que permita un control preciso de la excreción renal de agua y de solutos. El FG permanece normalmente autorregulado a pesar de las fluctuaciones considerables de la presión arterial que suceden durante las actividades usuales de una persona.

IMPORTANCIA DE LA AUTORREGULACIÓN DEL FG PARA EVITAR CAMBIOS EXTREMOS EN LA EXCRECIÓN RENAL

Aunque los mecanismos autorreguladores renales no son perfectos, impiden cambios potencialmente grandes del FG y de la excreción renal de agua y solutos que de otro modo se producirían con los cambios de la presión arterial. El FG es normalmente de 180 l/día y la reabsorción tubular de 178,5 l/día, lo que deja 1,5 l/día de líquido que se excreta en la orina. Si no hubiera ninguna autorregulación, un incremento relativamente pequeño en la presión arterial (de 100 a 125 mmHg) provocaría un incremento similar de un 25% en el FG (de unos 180 a 225 l/día). Si la reabsorción tubular permaneciera constante en 178,5 l/día, esto aumentaría el flujo de orina a 46,5 l/día (la diferencia entre el FG y la reabsorción tubular), un incremento total de la orina de más de 30 veces. Debido a que el volumen total de plasma es sólo de unos 3 l, tal cambio agotaría rápidamente el volumen sanguíneo.

En realidad, los cambios en la presión arterial suelen ejercer un efecto mucho menor sobre el volumen de orina por dos razones: 1) la autorregulación renal impide los grandes cambios en el FG que de otra forma se producirían, y 2) hay mecanismos adaptativos adicionales en los túbulos renales que provocan un incremento de su reabsorción cuando el FG aumenta, un fenómeno llamado equilibrio glomerulotubular . Incluso con estos mecanismos de control especiales, los cambios en la presión arterial todavía ejercen efectos significativos sobre la excreción renal de agua y de sodio; a esto se le denomina diuresis por presión o natriuresis por presión, y es crucial en la regulación de los volúmenes del líquido corporal y de la presión arterial.

RETROALIMENTACIÓN TUBULOGLOMERULAR Y AUTORREGULACIÓN DEL FG

Para realizar la función de autorregulación, los riñones tienen un mecanismo de retroalimentación que acopla los cambios en la concentración de cloruro de sodio en la mácula densa al control de la resistencia arteriolar renal. Esta retroalimentación ayuda a asegurar una llegada constante de cloruro de sodio al túbulo distal y ayuda a evitar las fluctuaciones falsas en la excreción renal que de otro modo tendrían lugar.Esta retroalimentación autorregula el flujo sanguíneo renal y el FG en paralelo.

El mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular tiene dos componentes que actúan juntos en el control del FG: 1) un mecanismo de retroalimentación arteriolar aferente y 2) un mecanismo de retroalimentación arteriolar eferente. Estos mecanismos de retroalimentación dependen de disposiciones anatómicas especiales del complejo yuxtaglomerular. El complejo yuxtaglomerular consta de las células de la mácula densa en la porción inicial del túbulo distal y las células yuxtaglomerulares en las paredes de las arteriolas aferentes y eferentes. La mácula densa es un grupo especializado de células epiteliales en los túbulos distales que entra en estrecho contacto con las arteriolas aferente y eferente. Las células de la mácula densa contienen aparato de Golgi, que son orgánulos secretores intracelulares dirigidos hacia las arteriolas, lo que indica que estas células pueden estar secretando una sustancia hacia ellas.

LA REDUCCIÓN DEL CLORURO DE SODIO EN LA MÁCULA DENSA DILATA LAS ARTERIOLAS AFERENTES Y AUMENTA LA LIBERACIÓN DE RENINA

Las células de la mácula densa perciben cambios en el volumen que llega al túbulo distal por medio de señales que no
se conocen del todo. Los estudios experimentales hacen pensar que la reducción del FG disminuye la velocidad del flujo que llega al asa de Henle, lo que aumenta la reabsorción de iones sodio y cloro en la rama ascendente del asa de Henle, hecho que disminuye la concentración de cloruro de sodio en las células de la mácula densa. Esta reducción de la concentración de cloruro de sodio inicia una señal que parte de la mácula densa y tiene dos efectos : 1) reduce la resistencia al flujo sanguíneo en las arteriolas aferentes, lo que eleva la presión hidrostática glomerular y ayuda a normalizar el FG, y 2) aumenta la liberación de renina en las células yuxtaglomerulares de las arteriolas aferente y eferente, que son los principales reservorios de renina. La renina liberada de estas células actúa después como una enzima aumentando la formación de angiotensina I, que se convierte en angiotensina II. Finalmente, la angiotensina II contrae las arteriolas eferentes, con lo que aumenta la presión hidrostática glomerular y ayuda a normalizar el FG. Estos dos componentes proporcionan señales de retroalimentación a las arteriolas aferente y eferente para una autorregulación eficiente del FG durante los cambios de la presión arterial. Cuando ambos mecanismos funcionan juntos, el FG cambia sólo unos puntos porcentuales, incluso con grandes fluctuaciones de la presión arterial entre los límites de 75 y 160 mmHg.

LOS COMPARTIMIENTOS DEL LÍQUIDO CORPORAL:LÍQUIDOS EXTRACELULAR E INTRACELULAR,EDEMA

Algunos de los problemas más comunes e importantes que aparecen en la medicina clínica se deben a anomalías en los sistemas de control que mantienen la constancia de los líquidos corporales.

LA INGESTIÓN Y LA PÉRDIDA DE LÍQUIDO ESTÁN EQUILIBRADAS DURANTE LAS SITUACIONES ESTABLES

Hay una ingestión muy variable de líquido que debe equipararse cuidadosamente con una salida igual de agua para evitar que aumenten o disminuyan los volúmenes corporales de líquido.

INGESTIÓN DIARIA DE AGUA

El agua ingresa en el cuerpo a través de dos fuentes principales: 1) se ingiere en forma de líquidos o agua del alimento, que juntos suponen alrededor de 2.100 ml/día de líquidos corporales, y 2) se sintetiza en el cuerpo como resultado de la oxidación de los hidratos de carbono, en una cantidad de unos 200 ml/día. Esto proporciona un ingreso total de agua de unos 2.300 ml/día.

PÉRDIDA DIARIA DE AGUA CORPORAL

Hay una pérdida continua de agua por evaporación de las vías respiratorias y difusión a través de la piel, lo que juntas son responsables de alrededor de 700 ml/día de pérdida de agua en condiciones normales. A esto se le denomina pérdida insensible de agua porque no somos conscientes de ella.

La pérdida insensible de agua a través de la piel es independiente de la sudoración y está presente incluso en personas que nacen sin glándulas sudoríparas; la pérdida media de agua por difusión a través de la piel es de unos 300­400 ml/día.

La pérdida insensible de agua a través de la vía respiratoria es de unos 300­400 ml/día. A medida que el aire entra en la vía respiratoria, se satura de humedad hasta una presión de agua de unos 47 mmHg hasta que se espira. Como la presión de vapor del aire inspirado suele ser menor de 47 mmHg, el agua se pierde continuamente a través de los pulmones con la respiración.

 

PÉRDIDA DE LÍQUIDO EN EL SUDOR

El volumen de sudor es normalmente de unos 100 ml/día, pero en un clima muy cálido o durante el ejercicio intenso, la pérdida de agua en el sudor aumenta en ocasiones a 1­2 l/h. Esto vaciaría rápidamente los líquidos corporales si la ingestión no aumentara mediante la activación del mecanismo de la sed .

PÉRDIDA DE AGUA EN LAS HECES

Se pierde normalmente una pequeña cantidad de agua (100 ml/día) en las heces. Esto puede aumentar a varios litros al día en personas con diarrea intensa. Por esta razón la diarrea intensa puede poner en peligro la vida si no se corrige en unos días.

PÉRDIDA DE AGUA POR LOS RIÑONES

el medio más importante por el que el cuerpo mantiene un equilibrio entre los ingresos y las pérdidas, así como el equilibrio entre el ingreso y la salida de la mayoría de los electrólitos en el cuerpo, es controlando la intensidad con la que los riñones excretan estas sustancias.El resto del agua perdida se excreta en la orina por los riñones.

Los riñones se enfrentan a la tarea de ajustar la intensidad de la excreción de agua y electrólitos para que se equipare de manera precisa con la ingestión de estas sustancias, así como de compensar las pérdidas excesivas de líquidos y electrólitos que se producen en ciertos estados morbosos.

COMPARTIMIENTOS DE LÍQUIDO CORPORAL

El líquido corporal total se distribuye sobre todo entre dos compartimientos: el líquido extracelular y el líquido intracelular . El líquido extracelular se divide en el líquido intersticial y el plasma sanguíneo. Existe otro pequeño compartimiento de líquido que se denomina líquido transcelular. Este compartimiento comprende el líquido de los espacios sinovial, peritoneal, pericárdico e intracelular, así como el líquido cefalorraquídeo; suele considerarse un tipo especializado de líquido extracelular.

En el varón adulto medio de 70 kg, el agua corporal total es alrededor del 60% del peso corporal o unos 42 l. Este porcentaje puede cambiar dependiendo de la edad, el sexo y el grado de obesidad. A medida que una persona envejece, el porcentaje del agua corporal total que es líquido se reduce gradualmente. Esto se debe en parte al hecho de que el envejecimiento suele acompañarse de un aumento del porcentaje del peso corporal que es grasa, lo que reduce el porcentaje de agua en el cuerpo.

Debido a que las mujeres tienen normalmente más grasa corporal que los varones, sus promedios totales de agua en el organismo son aproximadamente de un 50% del peso corporal. En bebés prematuros y neonatos, el agua total en el organismo está situada en el 70­-75% del peso corporal.

COMPARTIMIENTO DEL LÍQUIDO INTRACELULAR

Alrededor de 28 a 42 l de líquido corporal están dentro de los 100 billones de células y se les denomina en conjunto líquido intracelular. Luego el líquido intracelular constituye alrededor del 40% del peso corporal total en una persona «media». El líquido de cada célula contiene su mezcla individual de diferentes constituyentes, pero las concentraciones de estas sustancias son similares de una célula a otra.

COMPARTIMIENTO DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR

Todos los líquidos del exterior de las células se denominan en conjunto líquido extracelular. Todos estos líquidos constituyen alrededor del 20% del peso corporal, o unos 14 l en un varón adulto normal de 70 kg. Los dos compartimientos más grandes del líquido extracelular son el líquido intersticial, que supone hasta más de tres cuartas partes (11 l) del líquido extracelular, y el plasma, que supone casi una cuarta parte del líquido extracelular o unos 3 l. El plasma es la parte no celular de la sangre; intercambia sustancias continuamente con el líquido intersticial a través de poros de las membranas capilares. Estos poros son muy permeables a casi todos los solutos del líquido extracelular excepto a las proteínas.

VOLUMEN SANGUÍNEO

La sangre contiene líquido extracelular (el líquido del plasma) y líquido intracelular (el líquido de los eritrocitos). Sin embargo, la sangre se considera un compartimiento líquido separado porque está contenida en su propia cámara, el aparato circulatorio. El volumen sanguíneo es especialmente importante en el control de la dinámica cardiovascular. El volumen sanguíneo medio de los adultos es de alrededor del 7% del peso corporal o de unos 5 l. Alrededor del 60% de la sangre es plasma y el 40% son eritrocitos, pero estos porcentajes pueden variar considerablemente en diferentes personas dependiendo del sexo, el peso y otros factores.

HEMATOCRITO(VOLUMEN DEL CONJUNTO DE ERITROCITOS)

El hematocrito es la fracción de la sangre compuesta de eritrocitos, lo que se determina centrifugando la sangre en un «tubo de hematocrito» hasta que todas las células se apelmazan en el fondo del tubo. Es imposible juntar completamente los eritrocitos; luego alrededor de un 3­4% del plasma permanece atrapado entre las células, y el hematocrito verdadero es sólo de alrededor de un 96% del hematocrito medido. En los varones, el hematocrito medido es normalmente de alrededor de 0,4 y en las mujeres de alrededor de 0,36. En la anemia grave, el hematocrito puede reducirse hasta tan sólo 0,1, un valor que apenas es suficiente para apoyar la vida.

CONSTITUYENTES DE LOS LÍQUIDOS EXTRACELULARES E INTRACELULARES

LA COMPOSICIÓN IÓNICA DEL PLASMA Y DEL LÍQUIDO INTERSTICIAL ES SIMILAR

Debido a que el plasma y el líquido intersticial están separados sólo por membranas capilares muy permeables, su composición iónica es similar. La diferencia más importante entre estos dos compartimientos es la mayor concentración de proteínas en el plasma; debido a que los capilares tienen una permeabilidad baja a las proteínas plasmáticas, sólo pequeñas cantidades de proteínas pasan a los espacios intersticiales.

EFECTO DONNAN

La concentración de iones con carga positiva (cationes) es ligeramente superior en el plasma (alrededor de un 2%) que en el líquido intersticial. Las proteínas plasmáticas tienen una carga negativa neta y por ello tienden a ligar cationes, como iones sodio o potasio, manteniendo cantidades extra de estos cationes en el plasma junto a las proteínas plasmáticas. Por el contrario, los iones con carga negativa (aniones) tienden a tener una concentración ligeramente superior en el líquido intersticial que en el plasma, porque las cargas negativas de las proteínas plasmáticas repelen a los aniones con carga negativa.

El líquido extracelular, incluidos el plasma y el líquido intersticial, contiene grandes cantidades de iones sodio ,cloro,iones bicarbonato, pero sólo cantidades pequeñas de iones potasio, calcio, magnesio, fosfato y ácidos orgánicos. La composición del líquido extracelular está regulada por mecanismos, especialmente por los riñones.Esto permite a las células permanecer bañadas continuamente en un líquido que contiene la concentración adecuada de electrólitos y nutrientes para una función óptima de la célula.

CONSTITUYENTES DEL LÍQUIDO INTRACELULAR

El líquido intracelular está separado del líquido extracelular por una membrana celular que es muy permeable al agua, pero no a la mayoría de los electrólitos del cuerpo. Al contrario que el líquido extracelular, el líquido intracelular contiene sólo mínimas cantidades de iones sodio y cloro y casi ningún ion calcio. En cambio, contiene grandes cantidades de iones potasio y fosfato mas cantidades moderadas de iones magnesio y sulfato, todos los cuales están en concentraciones bajas en el líquido extracelular.

MEDIDA DE LOS VOLÚMENES DE LÍQUIDO EN LOS DIFERENTES COMPARTIMIENTOS HÍDRICOS DEL CUERPO: EL PRINCIPIO DE LA DILUCIÓN DEL INDICADOR

El volumen de un compartimiento líquido en el cuerpo puede medirse colocando una sustancia indicadora en el compartimiento, permitiendo que se disperse de forma uniforme por todo el líquido del compartimiento y después analizando la extensión con la que la sustancia se diluye. Método de «dilución del indicador» de medida del volumen de un compartimiento líquido. Este método se basa en el principio de la conservación de la masa, lo que significa que la masa total de una sustancia tras la dispersión en el compartimiento líquido será la misma que la masa total inyectada en el compartimiento.

Mediante un simple reordenamiento de la ecuación, podemos calcular el volumen desconocido de la cámara B como:

todo lo que necesitamos saber para este cálculo es: 1) la cantidad total de sustancia inyectada en la cámara (el numerador de la ecuación) y 2) la concentración del líquido en la cámara después de que la sustancia se ha dispersado (el denominador).

Este método puede usarse para medir el volumen de compartimientos del cuerpo mientras: 1) el indicador se disperse de forma uniforme por el compartimiento; 2) el indicador se disperse sólo en el compartimiento que se va a medir, y 3) el indicador no se metabolice ni se excrete.

DETERMINACIÓN DE LOS VOLÚMENES DE COMPARTIMIENTOS LÍQUIDOS ESPECÍFICOS

Para medir el agua corporal total pueden usarse agua radiactiva (tritio, 3H2O) o el agua pesada (deuterio, 2H2O). Estas formas de agua se mezclan con el agua corporal total a las pocas horas de inyectarse dentro de la sangre y puede usarse el principio de la dilución para calcular el agua corporal total . Otra sustancia que se ha usado para medir el agua corporal total es antipirina, que es muy liposoluble y puede atravesar rápidamente las membranas celulares y distribuirse uniformemente a través de los compartimientos intracelular y extracelular.

MEDIDA DE VOLUMEN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR

El volumen del líquido extracelular puede calcularse utilizando una de diversas sustancias que se dispersan en el plasma y el líquido intersticial, pero no atraviesan la membrana celular. Entre ellas se encuentran el sodio radiactivo, el cloro radiactivo, el yotalamato radiactivo, el ion tiosulfato y la inulina. Cuando cualquiera de estas sustancias se inyecta en la sangre, suele dispersarse casi completamente por todo el líquido extracelular en 30­-60 min. Algunas de estas sustancias, como el sodio radiactivo, pueden difundir al interior de las células en mínimas cantidades. Luego con frecuencia hablamos del espacio del sodio o del espacio de la inulina en lugar de hablar de la medida real del volumen del líquido extracelular.

CÁLCULO DEL VOLUMEN INTRACELULAR

MEDIDA DEL VOLUMEN DEL PLASMA

Para medir el volumen de plasma debe usarse una sustancia que no atraviese fácilmente las membranas capilares sino que permanezca en el sistema vascular tras su inyección. Una de las sustancias más usadas es la albúmina sérica marcada con yodo radiactivo (125I­albúmina). Además pueden usarse colorantes que se unen ávidamente a las proteínas plasmáticas, como el colorante azul de Evans (también llamado T­1824) para medir el volumen de plasma.

CÁLCULO DE VOLUMEN DEL LÍQUIDO INTERSTICIAL

MEDIDA DEL VOLUMEN SANGUÍNEO

Puede calcularse el volumen de la sangre si conocemos el hematocrito (la fracción del volumen total de sangre compuesta de células)

Otra forma de medir el volumen sanguíneo es inyectar en la circulación eritrocitos marcados con material radiactivo. Después de que se mezclan en la circulación, puede medirse la radiactividad de una muestra de sangre mezclada, y el volumen total de sangre puede calcularse usando el principio de la dilución indicadora. Una sustancia que se usa con frecuencia para marcar eritrocitos es el cromo radiactivo (51Cr), que se une firmemente a los eritrocitos.

REGULACIÓN DEL INTERCAMBIO DE LÍQUIDO Y DEL EQUILIBRIO OSMÓTICO ENTRE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR

Un problema frecuente al tratar pacientes con enfermedades graves es mantener los líquidos adecuados en el compartimiento intracelular, en el extracelular o en ambos. Las cantidades relativas de líquido extracelular distribuidas entre los espacios plasmático e intersticial están determinadas por el equilibrio entre las fuerzas hidrostática y coloidosmótica a través de las membranas capilares .

La distribución del líquido entre los compartimientos intracelular y extracelular, en cambio, está determinada sobre todo por el efecto osmótico de los solutos más pequeños (en especial el sodio, el cloro y otros electrólitos) que actúan a través de la membrana celular. La razón de esto es que la membrana celular es muy permeable al agua pero relativamente impermeable incluso a iones pequeños, como el sodio y el cloro. Luego el agua se mueve rápidamente a través de la membrana celular, y el líquido intracelular permanece isotónico con el líquido extracelular.

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ÓSMOSIS Y LA PRESIÓN OSMÓTICA

La ósmosis es la difusión neta de agua a través de una membrana con una permeabilidad selectiva desde una región con una concentración alta de agua a otra que tiene una concentración baja. Cuando se añade un soluto al agua pura, esto reduce la concentración de agua en la mezcla.Cuanto mayor sea la concentración de soluto en una dilución, menor será la concentración de agua. Además, el agua difunde de una región con una concentración baja de soluto (concentración alta de agua) a otra con una concentración alta de soluto (concentración baja de agua). Debido a que las membranas celulares son impermeables a la mayoría de los solutos pero permeables al agua , donde haya una mayor concentración de soluto a un lado de la membrana celular, el agua se difundirá a través de la membrana hacia la región de mayor concentración de soluto.

La velocidad de la difusión del agua se denomina velocidad de la ósmosis.

OSMOLALIDAD Y OSMOLARIDAD

La concentración osmolal de una solución se denomina osmolalidad cuando la concentración se expresa en osmoles por kilogramo de agua; se llama osmolaridad cuando se expresa en osmoles por litro de solución. En soluciones diluidas, como los líquidos corporales, estos dos términos pueden usarse porque las diferencias son pequeñas. En la mayoría de los casos es fácil expresar las cantidades de líquido corporal en litros de líquido en lugar de en kilogramos de agua. La mayoría de los cálculos usados en la clínica se basan en osmolaridades en lugar de en osmolalidades.

OSMOLARIDAD DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES

osmolaridad aproximada de diversas sustancias con actividad osmótica en el plasma, el líquido intersticial y el líquido intracelular. Alrededor del 80% de la osmolaridad total del líquido intersticial y del plasma se debe a los iones de sodio y de cloro, mientras que en el líquido intracelular, casi la mitad de la osmolaridad se debe a los iones de potasio, y el resto se divide entre muchas otras sustancias intracelulares. La osmolaridad total de cada uno de los tres compartimientos es de unos 300 mOsm/l; la del plasma es alrededor de 1 mOsm/l mayor que la de los líquidos intersticial e intracelular. La ligera diferencia entre el plasma y el líquido intersticial se debe a los efectos osmóticos de las proteínas plasmáticas, que mantienen unos 20 mmHg más de presión en los capilares que en los espacios intersticiales vecinos.

ACTIVIDAD OSMOLAR CORREGIDA DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES

La razón de estas correcciones es que los cationes y aniones ejercen atracción interiónica, que puede causar un ligero descenso e incremento de la «actividad» osmótica de la sustancia disuelta

EL EQUILIBRIO OSMÓTICO SE MANTIENE ENTRE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR

Pueden aparecer grandes presiones osmóticas a través de la membrana celular con cambios en las concentraciones de solutos en el líquido extracelular. Por cada miliosmol de gradiente de concentración de un soluto no difusible (uno que no atravesará la membrana celular) se ejercen unos 19,3 mmHg de presión osmótica a través de la membrana celular. Si la membrana celular se expone a agua pura y la osmolaridad del líquido intracelular es de 282 mOsm/l, la posible presión osmótica que puede producirse a través de la membrana celular supera 5.400 mmHg. Esto demuestra la gran fuerza que puede mover agua a través de la membrana celular cuando los líquidos intracelular y extracelular no están en equilibrio osmótico. Como resultado de estas fuerzas, cambios en la concentración de solutos no difusibles en el líquido extracelular pueden causar cambios grandes en el volumen celular.

LÍQUIDOS ISOTÓNICOS,HIPOTÓNICOS E HIPERTÓNICOS

Si una célula se coloca en una solución de solutos no difusibles con una osmolaridad de 282 mOsm/l, las células no se encogerán ni hincharán porque la concentración de agua en los líquidos extracelular e intracelular es igual y los solutos no pueden entrar ni salir de la célula. Se dice que este tipo de solución es isotónica porque ni encoge ni hincha las células.

Ejemplos de soluciones isotónicas son la solución de cloruro de sodio al 0,9% o la solución de glucosa al 5%.

Si se coloca una célula en una solución hipotónica que tiene una menor concentración de solutos no difusibles (menos de 282 mOsm/l), el agua se difundirá al interior de la célula hinchándola; el agua continuará difundiendo al interior de la célula diluyendo el líquido intracelular mientras concentra el líquido extracelular hasta que ambas soluciones tengan la misma osmolaridad. Las soluciones de cloruro de sodio con una concentración menor de un 0,9% son hipotónicas e hincharán a la célula.

Si se coloca una célula en una solución hipertónica con una solución mayor de solutos no difusibles, el agua saldrá de la célula hacia el líquido extracelular concentrando el líquido intracelular y diluyendo el líquido extracelular. En este caso la célula se contraerá hasta que las dos concentraciones se igualen. Las soluciones de cloruro de sodio mayores del 0,9% son hipertónicas.

LÍQUIDOS ISOOSMÓTICOS, HIPEROSMÓTICOS E HIPOOSMÓTICOS

Los términos isotónico, hipotónico e hiper tónico se refieren a si las soluciones provocarán un cambio en el volumen celular. La tonicidad de la solución depende de la concentración de los solutos no difusibles. Sin embargo, algunos solutos pueden atravesar la membrana celular. Las soluciones que poseen una osmolaridad igual a la de la célula se llaman isoosmóticas, sin importar si el soluto puede o no atravesar la membrana celular. Los términos hiperosmótico e hipoosmótico se refieren a soluciones que tienen una osmolaridad mayor o inferior, respectivamente, que el líquido extracelular normal, sin importar si el soluto puede o no atravesar la membrana celular.

Las sustancias que atraviesan fácilmente las membranas, como la urea, pueden causar desplazamientos transitorios del volumen líquido entre los líquidos intracelular y extracelular, pero con suficiente tiempo, las concentraciones de estas sustancias se igualarán en los dos compartimientos y ejercerán un escaso efecto sobre el volumen intracelular en condiciones estables.

EL EQUILIBRIO OSMÓTICO SE ALCANZA CON RÁPIDEZ ENTRE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR

La transferencia de líquido a través de la membrana celular es tan rápida que cualquier diferencia en la osmolaridad entre los dos compartimientos se corrige en segundos o, en minutos. Este movimiento rápido de agua a través de la membrana celular no significa que se produzca un equilibrio completo entre los compartimientos extracelular e intracelular en todo el cuerpo en un período corto. La razón es que el líquido suele entrar en el cuerpo a través del intestino y debe transportarse a través de la sangre a todos los tejidos antes de completar el equilibrio osmótico. Suelen tardarse unos 30 min en conseguir el equilibrio osmótico en todo el cuerpo tras beber agua.

VOLUMEN Y OSMOLALIDAD DE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR EN ESTADOS ANORMALES

Algunos de los diferentes factores que pueden hacer que los volúmenes extracelular e intracelular cambien mucho son la ingestión de agua, la deshidratación, la infusión intravenosa de diferentes tipos de soluciones, la pérdida de grandes cantidades de líquido por el aparato digestivo y la pérdida de cantidades anormales de líquido por el sudor o a través de los riñones.

Uno puede calcular los cambios en los volúmenes de líquido extracelular e intracelular y los tipos de tratamiento que deben instituirse si se tienen en mente los principios básicos:

1. El agua se mueve rápidamente a través de las membranas celulares; por tanto, las osmolaridades de los líquidos intracelular y extracelular permanecen casi exactamente iguales excepto durante unos minutos después de un cambio en uno de los compartimientos.

2. Las membranas celulares son casi completamente impermeables a muchos solutos, luego el número de osmoles en el líquido extracelular e intracelular permanece generalmente constante a no ser que se añadan o se retiren solutos en el compartimiento extracelular.

EFECTO DE LA ADICIÓN DE UNA SOLUCIÓN SALINA AL LÍQUIDO EXTRACELULAR

Si se añade una solución salina isotónica al compartimiento líquido extracelular, la osmolaridad del líquido extracelular no cambia; luego no se produce ninguna ósmosis a través de las membranas celulares. El único efecto es un aumento del volumen de líquido extracelular . El sodio y el cloro permanecen en gran medida en el líquido extracelular porque las membranas celulares se comportan como si fueran casi impermeables al cloruro de sodio. Si se añade una solución hipertónica al líquido extracelular, la osmolaridad extracelular aumenta y provoca la ósmosis del agua fuera de las células hacia el compartimiento extracelular. De nuevo, casi todo el cloruro de sodio añadido permanece en el compartimiento extracelular y el líquido difunde desde las células hacia el espacio extracelular hasta conseguir el equilibrio osmótico. El efecto neto es un aumento del volumen extracelular (mayor del volumen de líquido añadido), una reducción del volumen intracelular y un aumento de la osmolaridad en los dos compartimientos. Si se añade una solución hipotónica al líquido extracelular, la osmolaridad del líquido extracelular disminuye y parte del agua extracelular difunde al interior de las células hasta que los compartimientos extracelular e intracelular tienen la misma osmolaridad . Los volúmenes extracelular e intracelular aumentan al añadir líquido hipotónico, aunque el volumen intracelular lo hace en mayor grado.

SOLUCIONES DE GLUCOSA Y OTRAS PARA LA NUTRICIÓN

Se administran muchas soluciones por vía intravenosa para nutrir a personas que no pueden tomar cantidades adecuadas de elementos nutritivos. Las soluciones de glucosa se emplean ampliamente, y las soluciones de aminoácidos y de grasa homogeneizada se usan con menos frecuencia. Cuando estas soluciones se administran, las concentraciones de sustancias con actividad osmótica suelen ajustarse casi hasta la isotonicidad, o se administran tan lentamente que no trastornan el equilibrio osmótico de los líquidos corporales. Después de metabolizarse la glucosa y otros nutrientes, permanece un exceso de agua, en especial si se añade líquido adicional. Lo habitual es que los riñones lo secreten en forma de una orina muy diluida. Luego, el resultado neto es la adición al cuerpo de nutrientes exclusivamente.

ANOMALÍAS CLÍNICAS DE LA REGULACIÓN DEL VOLUMEN DE LIQUIDO: HIPONATREMIA E HIPERNATREMIA

La principal medida de que dispone el clínico para evaluar el estado hídrico de un paciente es la concentración plasmática de sodio. La osmolaridad plasmática no se mide , pero como el sodio y sus aniones asociados (sobre todo el cloro) son responsables de más del 90% del soluto en el líquido extracelular, la concentración plasmática de sodio es un indicador razonable de la osmolaridad plasmática en muchas condiciones. Cuando la concentración plasmática de sodio se reduce más de unos pocos miliequivalentes por debajo de la normalidad (unos 142 mEq/l), se dice que una persona tiene una hiponatremia. Cuando la concentración plasmática de sodio está elevada por encima de lo normal, se dice que una persona tiene una hipernatremia.

CAUSAS DE HIPONATREMIA: EXCESO DE AGUA O PÉRDIDA DE SODIO

La reducción de la concentración plasmática de sodio puede deberse a una pérdida de cloruro de sodio en el líquido extracelular o a una adición de un exceso de agua al líquido extracelular. Una pérdida primaria de cloruro de sodio suele dar lugar a una hiponatremia­deshidratación y se acompaña de una reducción del volumen de líquido extracelular. Los trastornos que pueden causar una hiponatremia debida a la pérdida de cloruro de sodio son la diarrea y los vómitos. El consumo excesivo de diuréticos que inhiben la capacidad de los riñones de conservar el sodio y ciertos tipos de nefropatías que cursan con pérdida de sodio pueden provocar también grados modestos de hiponatremia.

La enfermedad de Addison, que se debe a una menor secreción de la hormona aldosterona, reduce la capacidad de los riñones de reabsorber el sodio y provoca un grado modesto de hiponatremia. La hiponatremia también puede acompañarse de una retención excesiva de agua, lo que diluye el sodio en el líquido extracelular, un estado que se denomina hiponatremia­sobrehidratación. Por ejemplo, la secreción excesiva de hormona antidiurética, que hace que el túbulo renal reabsorba más agua, puede provocar una hiponatremia y una sobrehidratación.

CONSECUENCIAS DE HIPONATREMIA: INFLAMACIÓN CELULAR

Los rápidos cambios en el volumen celular como consecuencia de hiponatremia pueden tener efectos profundos en la función de los tejidos y los órganos, especialmente el encéfalo. Por ejemplo, una rápida reducción en la concentración de sodio en plasma puede provocar un edema de las células encefálicas y síntomas neurológicos, como cefalea, náuseas, letargo y desorientación.

Si la concentración de sodio en plasma disminuye por debajo de 115­120 mmol/l, la inflamación encefálica puede conducir a convulsiones, coma, daño cerebral permanente y muerte. Como el cráneo es rígido, el encéfalo no puede aumentar de volumen más de un 10%, aproximadamente, sin verse forzado a extenderse hacia el cuello (hernia), lo que puede producir una lesión cerebral permanente y la muerte.

Cuando la hiponatremia evoluciona más lentamente durante varios días, el encéfalo y otros tejidos responden mediante el transporte de sodio, cloruro, potasio y solutos orgánicos, como glutamato, desde las células al compartimiento extracelular. Así se atenúa el flujo osmótico de agua a las células y la inflamación de los tejidos. No obstante, el transporte de solutos desde las células durante una hiponatremia de desarrollo lento puede hacer que el encéfalo sea vulnerable a lesiones si la hiponatremia se corrige con demasiada rapidez. Cuando se añaden soluciones hipertónicas demasiado rápido para corregir la hiponatremia, tal vez se supere la capacidad del encéfalo de reabsorber los solutos perdidos de las células, lo cual puede conducir a una lesión osmótica de las neuronas que se asocia con desmielinización, una pérdida de la vaina de mielina de los nervios. La hiponatremia es el trastorno de electrólitos más común en la práctica clínica .

CAUSAS DE HIPERNATREMIA:PÉRDIDA DE AGUA O EXCESO DE SODIO

El aumento de la concentración plasmática de sodio, aumenta la osmolaridad, puede deberse a una pérdida de agua del líquido extracelular, lo que concentra los iones sodio, o a un exceso de sodio en el líquido extracelular. Cuando hay una pérdida primaria de agua del líquido extracelular, esto da lugar a una hipernatremia­deshidratación. Este trastorno puede deberse a una incapacidad para secretar hormona antidiurética, que es necesaria para que los riñones conserven el agua.

Como resultado de la pérdida de hormona antidiurética, los riñones excretan grandes cantidades de orina (una enfermedad denominada diabetes insípida) y dan lugar a una deshidratación y un aumento de la concentración de cloruro de sodio en el líquido extracelular. En ciertos tipos de nefropatías, los riñones no pueden responder a la hormona antidiurética y provocan también un tipo de diabetes insípida nefrógena.

Una causa más común de hipernatremia asociada a una reducción del volumen de líquido extracelular es la deshidratación causada por una ingestión de agua que es inferior a su pérdida, como puede ocurrir en la sudoración durante un ejercicio intenso y prolongado. La hipernatremia también puede deberse a un exceso de cloruro de sodio añadido al líquido extracelular. Esto da lugar a menudo a una hipernatremia­sobrehidratación, porque el exceso de cloruro de sodio extracelular suele asociarse al menos a cierto grado de retención de agua por los riñones.

CONSECUENCIAS DE HIPERNATREMIA:CONTRACCIÓN CELULAR

La hipernatremia es menos común que la hiponatremia y los síntomas graves suelen producirse únicamente con aumentos rápidos e importantes en la concentración de sodio en plasma de más de 158­160 mmol/l.La hipernatremia promueve una sed intensa que protege contra un aumento importante en el sodio en el plasma y el líquido extracelular.No obstante, puede producirse una hipernatremia grave en pacientes con lesiones en el hipotálamo que alteren su sensación de sed, en lactantes que puedan no tener un acceso fácil al agua o en ancianos con un estado mental alterado. La corrección de la hipernatremia puede conseguirse mediante la administración de soluciones hipoosmóticas de dextrosa o cloruro de sodio.

La hipernatremia activa también los mecanismos de defensa que protegen a la célula de los cambios de volumen. Estos mecanismos de defensa son opuestos a los que se producen en caso de hiponatremia y consisten en mecanismos que aumentan la concentración intracelular de sodio y otros solutos.

EDEMA:EXCESO DE LÍQUIDO EN LOS TEJIDOS

El edema se refiere a la presencia de un exceso de líquido en los tejidos corporales. En la mayoría de los casos el edema aparece sobre todo en el compartimiento de líquido extracelular, pero puede afectar también al líquido intracelular.

EDEMA INTRACELULAR

Tres procesos causan especialmente tumefacción o edema intracelular:

1) la hiponatremia

2) la depresión de los sistemas metabólicos de los tejidos

3) la falta de una nutrición celular adecuada.

Cuando se reduce el flujo sanguíneo a un tejido, el reparto de oxígeno y nutrientes se reduce. Si el flujo sanguíneo disminuye mucho como para mantener el metabolismo normal tisular, se deprimen las bombas iónicas de la membrana celular. Cuando esto ocurre, los iones sodio que se filtran hacia el interior de la célula ya no pueden salir bombeados de las células, y el exceso de sodio intracelular causas por ósmosis el paso del agua al interior de las células.

A veces esto puede incrementar el volumen intracelular de una zona de tejido (incluso de toda una pierna isquémica, por ejemplo) hasta dos a tres veces el volumen normal. Cuando esto ocurre, suele ser el preludio de la muerte del tejido. El edema intracelular también puede producirse en los tejidos inflamados. La inflamación suele aumentar la permeabilidad de las membranas celulares, lo que permite al sodio y a otros iones difundir hacia el interior de la célula, con la posterior entrada del agua por ósmosis al interior de las células.

EDEMA EXTRACELULAR

El edema extracelular se produce cuando hay un exceso de acumulación de líquido en los espacios extracelulares. Hay dos causas generales de edema extracelular: 1) la fuga anormal de líquido del plasma hacia los espacios intersticiales a través de los capilares y 2) la imposibilidad de los linfáticos de devolver el líquido a la sangre desde el intersticio, lo que a menudo se conoce por linfedema. La causa clínica más común de la acumulación intersticial de líquido es la filtración capilar excesiva de líquido.

FACTORES QUE PUEDEN ACUMULAR LA FILTRACIÓN CAPILAR

Para conocer las causas de la filtración capilar excesiva es útil revisar los determinantes de la filtración capilar. La filtración capilar puede expresarse median te la siguiente fórmula matemática:

 

Kf es el coeficiente de filtración capilar (el producto de la permeabilidad y el área superficial de los capilares), Pc es la presión hidrostática capilar, Pli es la presión hidrostática del líquido intersticial, πc es la presión coloidosmótica del plasma capilar y πli la presión coloidosmótica del líquido intersticial. A partir de esta ecuación podemos ver que cualquiera de los siguientes cambios puede aumentar la filtración capilar:

• Aumento del coeficiente de filtración capilar. • Aumento de la presión hidrostática capilar. • Reducción de la presión coloidosmótica del plasma.

LINFEDEMA:INCAPACIDAD DE LOS VASOS SANGUÍNEOS DE DEVOLVER LÍQUIDOS Y PROTEÍNAS A LA SANGRE

Cuando la función de los vasos linfáticos está deteriorada, debido a una obstrucción o pérdida de dichos vasos, el edema puede ser especialmente intenso porque no hay otra forma de extraer las proteínas plasmáticas que salen al intersticio. El aumento de la concentración de proteínas eleva la presión coloidosmótica del líquido intersticial, lo que arrastra incluso más líquido fuera de los capilares. La obstrucción del flujo linfático puede ser especialmente intensa con las infecciones de los ganglios linfáticos, como ocurre en la infección por los nematodos llamados filarias (Wuchereria bancrofti), que son gusanos microscópicos filiformes. Los gusanos adultos viven en el sistema linfático humano y pasan de una persona a otra a través de los mosquitos.

Las personas con infecciones por filarias pueden sufrir linfedema grave y elefantiasis y, en los varones se puede producir una tumefacción del escroto denominada hidrocele. La filariasis linfática afecta a personas de las zonas tropicales y subtropicales de Asia, África, el Pacífico Occidental y diversas partes del Caribe y Sudamérica. El linfedema puede producirse también en ciertos tipos de cáncer o después de una cirugía en que se eliminen u obstruyan vasos linfáticos.

RESUMEN DE LAS CAUSAS DEL EDEMA EXTRACELULAR

Un gran número de trastornos puede causar la acumulación de líquido en los espacios intersticiales por la fuga anormal de líquido de los capilares o porque impidan que los linfáticos devuelvan el líquido desde el intersticio hacia la circulación.

I. Aumento de la presión capilar

A. Retención renal excesiva de sal y agua

1. Insuficiencia renal aguda o crónica

2. Exceso de mineral o corticoides

B. Presión venosa alta y constricción venosa

1. Insuficiencia cardíaca

2. Obstrucción venosa

3. Fallo de las bombas venosas

a) Parálisis de los músculos

b) Inmovilización de partes del cuerpo

c) Insuficiencia de las válvulas venosas

C. Reducción de la resistencia arteriolar

1. Calor corporal excesivo

 

2. Insuficiencia del sistema nervioso simpático

3. Fármacos vasodilatadores

II. Reducción de las proteínas plasmáticas

A. Pérdida de proteínas en la orina (síndrome nefrótico)

B. Pérdida de proteínas de zonas desprovistas de piel

1. Quemaduras

2. Heridas

C. Síntesis insuficiente de proteínas

1. Hepatopatías (p. ej., cirrosis)

2. Malnutrición proteica o calórica grave

III. Aumento de la permeabilidad capilar

A. Reacciones inmunitarias que provocan la liberación de histamina y otros productos inmunitarios

B. Toxinas

C. Infecciones bacterianas

D. Deficiencia de vitaminas, en especial de vitamina C

E. Isquemia prolongada

F. Quemaduras

IV. Bloqueo del drenaje linfático

A. Cáncer

B. Infecciones (p. ej., nematodos filarias)

C. Cirugía

D. Falta o anomalía congénita de vasos linfáticos

EDEMA CAUSADO PR INSUFICIENCIA CARDIACA

Una de las causas más graves y comunes de edema es la insuficiencia cardíaca. En la insuficiencia cardíaca el corazón no bombea la sangre normalmente desde las venas hasta las arterias; esto aumenta la presión venosa y la presión capilar provocando un aumento en la filtración capilar. Además, la presión arterial tiende a reducirse disminuyendo la excreción de sal y agua por los riñones, lo que aumenta el volumen sanguíneo y aumenta aún más la presión hidrostática hasta causar todavía más edema.

El flujo sanguíneo a los riñones se reduce en caso de insuficiencia cardíaca, lo que estimula la secreción de renina, lo que aumenta la formación de angiotensina II y la secreción de aldosterona, todo lo cual aumenta la retención de sal y de agua por los riñones.En la insuficiencia cardíaca no tratada, todos estos factores causan juntos un edema extracelular generalizado intenso. En los pacientes con insuficiencia cardíaca izquierda, pero sin una insuficiencia significativa en el lado derecho del corazón, el lado derecho bombea la sangre con normalidad a los pulmones; pero esta no puede escapar fácilmente de las venas pulmonares hacia el lado izquierdo del corazón, porque esta parte del corazón está muy debilitada. En consecuencia, todas las presiones capilares pulmonares, incluida la presión capilar pulmonar, aumentan por encima de lo normal provocando un edema pulmonar grave y peligroso para la vida.

EDEMA CAUSADO POR UNA MENOR EXCRECIÓN RENAL DE SAL Y AGUA

La mayor parte del cloruro de sodio añadido a la sangre permanece en el compartimiento extracelular, y sólo pequeñas cantidades entran en las células. Luego, en las nefropatías que reducen la excreción urinaria de sal y agua, se añaden grandes cantidades de cloruro de sodio y de agua al líquido extracelular. La mayor parte de esta sal y agua pasa desde la sangre a los espacios intersticiales, pero parte permanece en la sangre. Los principales efectos son: 1) un aumento generalizado del volumen del líquido intersticial (edema extracelular) y 2) una hipertensión, debida al aumento de volumen.

Por ejemplo, los niños que sufren una glomerulonefritis aguda, en los que los glomérulos renales están lesionados por inflamación y por tanto no filtran cantidades adecuadas de líquido, presentan un edema extracelular intenso en todo el cuerpo; junto al edema, estos niños suelen presentar una hipertensión grave

EDEMA CAUSADO POR UNA REDUCCIÓN DE LAS PROTEÍNA PLASMÁTICAS

Una reducción en la concentración plasmática de las proteínas por una producción insuficiente de la cantidad normal o una pérdida de las proteínas desde el plasma reduce la presión coloidosmótica del plasma. Esto aumenta la filtración capilar en todo el cuerpo y produce edema extracelular. Una de las causas más importantes de reducción de la concentración de las proteínas plasmáticas es la pérdida de proteínas en la orina en ciertas nefropatías, un trastorno denominado síndrome nefrótico. Múltiples tipos de nefropatías pueden lesionar las membranas de los glomérulos renales haciendo que estas filtren proteínas plasmáticas y permitiendo que grandes cantidades de estas proteínas pasen a la orina.

Cuando esta pérdida supera la capacidad del cuerpo de sintetizar proteínas se reduce la concentración plasmática de las mismas. Aparece un edema generalizado intenso cuando la concentración de proteínas plasmáticas es menor de 2,5 g/100 ml.

La cirrosis hepática es otro trastorno que reduce la concentración de las proteínas plasmáticas. Cirrosis significa desarrollo de grandes cantidades de tejido fibroso entre las células parenquimatosas hepáticas. Un resultado es el fracaso de estas células para producir suficientes proteínas plasmáticas, lo que reduce la presión coloidosmótica del plasma y provoca un edema generalizado que acompaña a este proceso. Otra forma en la que la cirrosis hepática causa edema es que la fibrosis hepática comprime a veces el drenaje venoso portal abdominal en su paso por el hígado antes de vaciarse a la circulación general. El bloqueo de este flujo venoso portal de salida aumenta la presión hidrostática capilar en toda la zona digestiva e incrementa aún más la filtración de líquido desde el plasma hacia las zonas intraabdominales.

Cuando esto ocurre, los efectos combinados de la menor concentración de proteínas plasmáticas y el aumento de las presiones capilares portales dan lugar a una trasudación de grandes cantidades de líquido y proteínas hacia la cavidad abdominal, un trastorno que se denomina ascitis.

MECANISMOS DE SEGURIDAD QUE NORMALMENTE IMPIDEN EL EDEMA

Tres mecanismos de seguridad importantes impiden que se acumule un exceso de líquido en los espacios intersticiales: 1) la baja distensibilidad del intersticio cuando la presión del líquido intersticial es negativa; 2) la capacidad del flujo linfático de aumentar 10 a 50 veces, y 3) la reducción de la concentración de las proteínas en el líquido intersticial, lo que reduce la presión coloidosmótica en el líquido intersticial a medida que aumenta la filtración capilar.

MECANISMO DE SEGURIDAD DEBIDO A LA BAJA DISTENSIBILIDAD DEL INTESTICIO CUANDO LA PRESIÓN ES NEGATIVA

La presión hidrostática en el líquido intersticial en los tejidos subcutáneos más laxos del cuerpo es menor que la presión atmosférica, de unos –3 mmHg de media. Esta ligera aspiración en los tejidos ayuda a mantenerlos juntos.

Se muestra la relación aproximada entre diferentes niveles de presión en el líquido intersticial y el volumen de líquido intersticial, extrapolada al ser humano a partir de estudios realizados en animales. Obsérvese que mientras que la presión en el líquido intersticial es negativa, pequeños cambios en el volumen del líquido intersticial se acompañan de cambios relativamente grandes en la presión hidrostática del líquido intersticial. Luego, cuando la presión es negativa, la distensibilidad de los tejidos, definida como el cambio de volumen por milímetro de mercurio, es baja.

¿Cómo actúa la baja distensibilidad de los tejidos en las presiones negativas como mecanismo de seguridad frente al edema? Cuando la presión hidrostática del líquido intersticial aumenta, este aumento de la presión tiende a oponerse más a la filtración capilar. Luego, mientras la presión hidrostática en el líquido intersticial sea negativa, pequeños aumentos en el volumen del líquido intersticial provocarán aumentos relativamente grandes en la presión hidrostática del líquido intersticial, lo que se opone más a la filtración de líquido hacia los tejidos. Como la presión hidrostática normal del líquido intersticial es de –3 mmHg, la presión hidrostática en el líquido intersticial debe aumentar unos 3 mmHg antes de que comiencen a acumularse grandes cantidades de líquido en los tejidos. Luego el mecanismo de seguridad contra el edema es un cambio en la presión del líquido intersticial de unos 3 mmHg. Una vez que la presión en el líquido intersticial sube por encima de los 0 mmHg, la distensibilidad de los tejidos aumenta , lo que permite que se acumulen cantidades de líquido en los tejidos con incrementos adicionales en la presión hidrostática del líquido intersticial.Cuando la presión tisular es positiva, este mecanismo de seguridad contra el edema se pierde por el aumento de la distensibilidad de los tejidos.

IMPORTANCIA DE LOS FILAMENTOS DE PROTEOGLUCANOS COMO ESPACIADORES PARA LAS CÉLULAS Y PARA EVITAR EL FLUJO RÁPIDO DE LÍQUIDO EN LOS TEJIDOS

Los filamentos de proteoglucano, junto a las fibrillas de colágeno mucho mayores que hay en los espacios intersticiales, actúan como «espaciadores» entre las células. Los nutrientes y los iones no difunden fácilmente a través de las membranas celulares; sin los espacios adecuados entre las células, estos nutrientes, electrólitos y productos de desecho celulares no podrían intercambiarse rápidamente entre los capilares sanguíneos y las células localizadas a distancia entre sí.

Los filamentos de proteoglucanos también impiden que el líquido fluya con demasiada facilidad a través de los espacios tisulares. Si no fuera por los filamentos de proteoglucanos, el simple acto de levantarse causaría en una persona que grandes cantidades de líquido intersticial fluyeran desde la parte superior del cuerpo hacia la parte inferior. Cuando se acumula demasiado líquido en el intersticio, como ocurre en el edema, este líquido extra crea grandes canales que permiten al líquido fluir con facilidad a través del intersticio.Luego, cuando se produce un edema intenso en las piernas, el líquido del edema puede reducirse tan solo elevando las piernas.

Aunque el líquido no fluya fácilmente a través de los tejidos en presencia de filamentos de proteoglucanos compactados, diferentes sustancias dentro del líquido pueden difundirse a través de los tejidos con al menos un 95% de la facilidad con que se difunden normalmente. Luego la difusión habitual de nutrientes a las células y la retirada de los productos de desecho de las células no se ven alteradas por los filamentos de proteoglucanos del intersticio.

AUMENTO DEL FLUJO DE LINFA COMO MECANISMO DE SEGURIDAD FRENTE AL EDEMA

Una función importante del sistema linfático es devolver a la circulación el líquido y las proteínas filtradas de los capilares hacia el intersticio. Sin este retorno continuo de las proteínas y líquido filtrados a la sangre, el volumen plasmático se reduciría rápidamente y aparecería el edema intersticial. Los linfáticos actúan como mecanismo de seguridad frente al edema porque el flujo de linfa puede aumentar 10-­50 veces cuando el líquido comienza a acumularse en los tejidos. Esto permite a los linfáticos transportar grandes cantidades de líquido y proteínas en respuesta a un aumento de la filtración capilar, impidiendo que la presión intersticial aumente a valores positivos.

LAVADO DE LAS PROTEÍNAS DEL LÍQUIDO INTERSTICIAL COMO MECANISMO DE SEGURIDAD FRENTE AL EDEMA

A medida que se filtran mayores cantidades de líquido al intersticio, la presión del líquido intersticial aumenta provocando un aumento del flujo de linfa. En la mayoría de los tejidos, la concentración de proteínas del intersticio se reduce a medida que el flujo de linfa aumenta, porque se transportan mayores cantidades de proteínas de las que pueden filtrarse desde los capilares; la razón de esto es que los capilares son relativamente impermeables a las proteínas comparados con los vasos linfáticos. Luego las proteínas son «lavadas» del líquido intersticial a medida que el flujo de linfa aumenta Debido a que la presión coloidosmótica del líquido intersticial causada por las proteínas tiende a que el líquido de los capilares se filtre al intersticio, la disminución de las proteínas en el líquido intersticial reduce la fuerza de la filtración a través de los capilares y tiende a evitar una mayor acumulación de líquido.

RESUMEN DE MECANISMOS DE SEGURIDAD QUE IMPIDEN EL EDEMA

1. El mecanismo de seguridad causado por la baja distensibilidad tisular cuando la presión es negativa es de unos 3 mmHg.
2. El mecanismo de seguridad causado por un aumento del flujo de linfa es de unos 7 mmHg.
3. El mecanismo de seguridad causado por el lavado de proteínas desde los espacios intersticiales es de unos 7 mmHg.

EL LÍQUIDO SE INTERCAMBIA ENTRE LOS CAPILARES Y LOS ESPACIOS VIRTUALES

La membrana superficial de un espacio virtual no ofrece una resistencia significativa al paso de líquidos, electrólitos o incluso proteínas, que pueden mover se en uno y otro sentido entre el espacio y el líquido intersticial del tejido que le rodea con relativa facilidad. Luego cada espacio virtual es en realidad un espacio tisular grande. En consecuencia, el líquido en los capilares adyacentes al espacio virtual difunde no sólo al líquido intersticial, sino también al espacio virtual.

LOS VASOS LINFÁTICOS DRENAN LAS PROTEÍNAS DE LOS ESPACIOS VIRTUALES

Las proteínas se acumulan en los espacios virtuales debido a que se fugan de los capilares, de manera similar a la acumulación de proteínas en los espacios intersticiales de todo el cuerpo. Las proteínas deben retirarse a través de los linfáticos u otros conductos y volver a la circulación. Cada espacio virtual está conectado directa o indirectamente con los vasos linfáticos. En algunos casos, como en la cavidad pleural y en la cavidad peritoneal, los vasos linfáticos grandes surgen directamente de la propia cavidad.

EL LÍQUIDO DE EDEMA EN LOS ESPACIOS VIRTUALES SE LLAMA DERRAME

Cuando aparece un edema en los tejidos subcutáneos adyacentes al espacio virtual, el líquido del edema suele acumularse también en el espacio virtual, y este líquido se llama derrame. De este modo, el bloqueo linfático o cualquiera de las muchas anomalías que pueden causar una filtración capilar excesiva pueden dar lugar a un derrame de la misma forma que causa el edema intersticial. La cavidad abdominal tiene una especial tendencia a acumular líquido de derrame, y, en este caso, el derrame se llama ascitis. En casos graves pueden acumularse 20 l o más de líquido ascítico. Los otros espacios virtuales, como la cavidad pleural, la cavidad pericárdica y los espacios articulares, pueden hincharse mucho cuando hay un edema generalizado

La lesión o la infección local en cualquiera de las cavidades bloquean a menudo el drenaje linfático y provoca una hinchazón aislada de la cavidad. Estas dinámicas son representativas también de todos los otros espacios virtuales. Es especialmente interesante que la presión normal del líquido en la mayoría o en todos los espacios virtuales en la situación en que no hay edema es negativa, de la misma forma que esta presión es negativa (subatmosférica) en el tejido subcutáneo laxo. Por ejemplo, la presión hidrostática del líquido intersticial es normalmente de –7 a –8 mmHg en la cavidad pleural, de –3 a –5 mmHg en los espacios articulares y de –5 a –6 mmHg en la cavidad pericárdica.

 

 

El gasto cardíaco es la cantidad de sangre que bombea el corazón hacia la aorta cada minuto. También es la cantidad de sangre que fluye por la circulación,es la suma de los flujos sanguíneos de todos los tejidos del organismo.

El retorno venoso es la cantidad del flujo sanguíneo que vuelve desde las venas hacia la aurícula derecha por minuto. El retorno venoso y el gasto cardíaco deben ser iguales entre sí, excepto durante algunos latidos cardíacos que se producen cuando la sangre se almacena o elimina temporalmente del corazón y los pulmones.

VALORES NORMALES DEL GASTO CARDÍACO EN REPOSO Y DURANTE LA ACTIVIDAD

Los factores siguientes afectan directamente al gasto cardíaco: 1) el nivel básico del metabolismo del organismo; 2) el ejercicio físico; 3) la edad, y 4) el tamaño del organismo. En los varones jóvenes y sanos el gasto cardíaco medio en reposo alcanza los 5,6 l/min y 4,9 l/min en las mujeres.Cuando también se tiene en cuenta el factor de la edad, se dice que el gasto cardíaco medio de un adulto en reposo es casi 5 l/min en números redondos, ya que la actividad corporal y la masa de algunos tejidos (p. ej., el músculo esquelético) disminuyen cuando aumenta la edad.

ÍNDICE CARDÍACO

En estudios experimentales se ha demostrado que el gasto cardíaco aumenta en proporción a la superficie corporal. En consecuencia, el gasto cardíaco se expresa en términos de índice cardíaco,que es el gasto cardíaco por metro cuadrado de superficie corporal.Una persona normal que pesa 70 kilos tiene una superficie corporal en torno a 1,7 metros cuadrados, lo que significa que el índice cardíaco medio normal de los adultos es de 3 l/min/m2 de superficie corporal.

AFECTO DE LA EDAD EN EL GASTO CARDÍACO

se muestra el gasto cardíaco, expresado como índice cardíaco en distintas edades. A los 10 años aumenta rápidamente por encima de los 4 l/min/m2 y disminuye hasta los 2,4 l/min/m2 a los 80 años. El gasto cardíaco está regulado a lo largo de la vida en proporción directa a la actividad metabólica corporal total. Por tanto, el descenso del índice cardíaco indica el descenso de la actividad o de la masa muscular con la edad.

CONTROL DEL GASTO CARDÍACO POR EL RETORNO VENOSO : FUNCIÓN DEL MECANISMO DE FRANK-STARLING DEL CORAZÓN

El corazón no es propiamente quien, por lo general, controla el gasto cardíaco, sino que hay otros factores de la circulación periférica que afectan al flujo de sangre hacia el corazón desde las venas, lo que se conoce como retorno venoso,que actúan como controladores principales. La razón principal por la que los factores periféricos son más importantes que el corazón en el control de gasto cardíaco es que el corazón tiene un mecanismo propio que le permite bombear automáticamente, sin tener en cuenta la cantidad de sangre que entre en la aurícula derecha desde las venas. Este mecanismo se conoce como ley de Frank-Starling del corazón.Básicamente, en esta ley se afirma que cuando aumenta la cantidad de flujo sanguíneo hacia el corazón se produce un estiramiento de las paredes de las cámaras cardíacas. Como consecuencia del estiramiento el músculo cardíaco se contrae con una fuerza mayor, por lo que vacía mejor el exceso de sangre que ha entrado desde la circulación sistémica. Por tanto, la sangre que fluye hacia el corazón es bombeada sin retraso hacia la aorta y fluye de nuevo a través de la circulación.

LA REGULACIÓN DEL GASTO CARDÍACO ES LA SUMA DE LA REGULACIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO EN TODOS LOS TEJIDOS LOCALES DEL ORGANISMO:EL METABOLISMO TISULAR REGULA LA MAYOR PARTE DEL FLUJO SANGUÍNEO LOCAL

El retorno venoso hacia el corazón es la suma de todo el flujo sanguíneo local a través de todos los segmentos tisulares de la circulación periférica. Por tanto, se deduce que la regulación del gasto cardíaco es la suma de todos los mecanismos reguladores del flujo sanguíneo local.

En resumen, el gasto cardíaco se encuentra determinado por la suma de todos los factores que controlan el flujo sanguíneo local en todo el cuerpo. La suma de todos los flujos sanguíneos locales forma el retorno venoso y el corazón bombea automáticamente el retorno sanguíneo hacia las arterias, para que vuelva a fluir por todo el sistema.

EFECTO DE LA RESISTENCIA PERIFÉRICA TOTAL SOBRE EL GASTO CARDÍACO A LARGO PLAZO

En muchas situaciones, el gasto cardíaco a largo plazo varía recíprocamente con los cambios de resistencia periférica total siempre y cuando la presión arterial se mantenga sin cambios. Cuando la resistencia periférica total es estrictamente normal (en la marca del 100% de la figura), el gasto cardíaco también es normal. Después, el gasto cardíaco disminuye cuando la resistencia periférica total aumenta por encima de lo normal; por el contrario, el gasto cardíaco aumenta cuando la resistencia periférica total disminuye.

EL CORAZÓN TIENE LÍMITES EN EL GASTO CARDÍACO QUE PUEDE ALCANZAR

unos límites definidos, que pueden expresarse cuantitativamente en forma de curvas de gasto cardíaco. El nivel de la meseta de esta curva de gasto cardíaco normal es de 13 l/min, 2,5 veces el gasto cardíaco normal de 5 l/min, lo que significa que el corazón de un ser humano normal que actúe sin una estimulación especial puede bombear una cantidad de retorno venoso hasta 2,5 veces el retorno venoso normal antes de que el corazón se convierta en el factor limitante en el control del gasto cardíaco. Se muestran otras curvas de gasto cardíaco de corazones que no están bombeando con normalidad. Las curvas superiores se refieren a corazones hipereficaces que bombean mejor de lo normal y las curvas inferiores corresponden a corazones hipoeficaces, que bombean a niveles por debajo de lo normal.

FACTORES QUE PROVOCAN UN CORAZÓN HIPEREFICAZ

Hay dos tipos de factores que hacen que el corazón bombee mejor de lo normal: 1) la estimulación nerviosa y 2) la hipertrofia del músculo cardíaco

EFECTO DE LA EXCITACIÓN NERVIOSA PARA AUMENTAR LA FUNCIÓN DE BOMBA CARDÍACA

La combinación de la estimulación simpática y de la inhibición parasimpática tiene dos efectos que aumentan la eficacia de la función de bomba del corazón: 1) aumenta mucho la frecuencia cardíaca, a veces desde 72 latidos/min hasta 180-200 latidos/min en personas jóvenes, y 2) aumenta la fuerza de la contracción cardíaca (lo que se conoce como aumento de la «contractilidad») hasta el doble de lo normal. Al combinarse ambos efectos, la excitación nerviosa máxima del corazón aumenta el nivel de la meseta de la curva de gasto cardíaco casi hasta el doble que la meseta de la curva normal.

AUMENTO DE LA EFICACIA DE LA BOMBA CARDÍACA CAUSADA POR LA HIPERTROFIA CARDÍACA

El aumento a largo plazo del trabajo cardíaco, aunque no con una carga tan excesiva como para dañar al corazón, provoca el aumento de la masa y de la fuerza contráctil del corazón, del mismo modo que el ejercicio intenso provoca la hipertrofia de los músculos esqueléticos. Por ejemplo, es frecuente que la masa de los corazones de los corredores de maratón aumente en un 50-75%. Esta elevación de la meseta en la curva de gasto cardíaco a veces alcanza el 60-100% y, por tanto, permite que el corazón bombee mucho más que las cantidades habituales de gasto cardíaco.Este aumento del nivel de bombeo es uno de los factores más importantes que determinan el tiempo que un corredor puede correr.

FACTORES QUE PROVOCAN UN CORAZÓN HIPOEFICAZ

• Aumento de la presión arterial contra la cual debe bombear el corazón, como en la hipertensión

• Inhibición de la excitación nerviosa del corazón

• Factores patológicos que provocan alteraciones del ritmo cardíaco o de la frecuencia cardíaca

• Bloqueo de una arteria coronaria, para provocar un «ataque cardíaco»

• Cardiopatía valvular • Cardiopatía congénita

• Miocarditis, una inflamación del músculo cardíaco • Hipoxia cardíaca

EFECTO DEL SISTEMA NERVIOSO PARA AUMENTR LA PRESIÓN ARTERIAL DURANTE EL EJERCICIO

Durante el ejercicio, el aumento intenso del metabolismo en los músculos esqueléticos activos actúa directamente en las arteriolas musculares para relajarlos y permitir el acceso adecuado del oxígeno y otros nutrientes necesarios para mantener la contracción muscular. Evidentemente, así se produce un descenso importante de la resistencia periférica total, lo que normalmente también disminuiría la presión arterial. No obstante, el sistema nervioso lo compensa inmediatamente.

El sistema nervioso tiene un papel enormemente importante para prevenir la caída de la presión arterial hasta niveles desastrosos cuando los vasos sanguíneos tisulares se dilatan y, por tanto, aumentan el retorno venoso y el gasto cardíaco por encima de lo normal.

ELEVACIÓN DEL GASTO CARDÍACO PROVOCADA POR UNA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA PERIFÉRICA

1.Beriberi. Esta enfermedad está provocada por una cantidad insuficiente de la vitamina tiamina (vitamina B1)en la dieta. La falta de esta vitamina disminuye la capacidad de los tejidos de usar algunos nutrientes celulares y mecanismos del flujo sanguíneo tisular local que, a su vez, provoquen una vasodilatación periférica compensadora.

2.Fístula arteriovenosa (cortocircuito). Cada vez que se crea una fístula (también denominada cortocircuito AV) entre una arteria y una vena importantes pasa una cantidad enorme de flujo sanguíneo directamente desde la arteria hacia la vena, lo cual, además, disminuye en gran medida la resistencia periférica total y, así mismo, aumenta el retorno venoso y el gasto cardíaco.

3.Hipertiroidismo. En el hipertiroidismo, el metabolismo de la mayoría de los tejidos del organismo está muy aumentado y la utilización de oxígeno aumenta, liberándose productos vasodilatadores desde los tejidos. Por tanto, la resistencia periférica total disminuye mucho porque el control del flujo sanguíneo tisular local reacciona por todo el cuerpo; en consecuencia, el retorno venoso y el gasto cardíaco aumentan hasta el 40-80% por encima de lo normal.

Anemia. En la anemia se producen dos efectos periféricos que disminuyen en gran medida la resistencia periférica total. Uno de ellos es la disminución de la viscosidad de la sangre, como consecuencia del descenso de la concentración de eritrocitos. El otro es un menor aporte de oxígeno a los tejidos, lo que provoca la vasodilatación local. En consecuencia, el gasto cardíaco aumenta mucho.

DISMINUCIÓN DEL GASTO CARDÍACO

Se muestran varias situaciones en las que se produce una disminución anormal del gasto cardíaco. Estas situaciones pueden clasificarse en dos categorías: 1) aquellas anomalías que disminuyen demasiado la eficacia de la función de bomba del corazón y 2) las que disminuyen demasiado el retorno venoso.

DESCENSO DEL GASTO CARDÍACO PROVOCADO POR FACTORES CARDÍACOS

El nivel de bombeo puede caer por debajo de lo necesario según el flujo sanguíneo tisular que se considere adecuado cuando el corazón sufra daños importantes, independientemente de la causa. Por ejemplo, esto sucede en el bloqueo importante de los vasos sanguíneos coronarios y el infarto de miocardio consecuente, la cardiopatía valvular grave, la miocarditis, el taponamiento cardíaco y las alteraciones metabólicas cardíacas.

Cuando el gasto cardíaco disminuye demasiado, los tejidos de todo el organismo comienzan a sufrir una deficiencia nutricional, una situación que se conoce como shock cardíaco.

DESCENSO DEL GASTO CARDÍACO PROVOCADO POR FACTORES PERIFÉRICOS NO CARDÍACOS: DESCENSO DEL RETORNO VENOSO

Cualquier factor que interfiera con el retorno venoso provoca el descenso del gasto cardíaco. Algunos de estos factores son los siguientes:

1. Descenso del volumen de sangre. Con mucho, el factor periférico no cardíaco más frecuente que provoca el descenso del gasto cardíaco es el descenso del volumen de sangre, consecuencia principalmente de una hemorragia.

2. Dilatación venosa aguda. En algunas ocasiones, las venas periféricas sufren una vasodilatación aguda, especialmente cuando el sistema nervioso simpático se vuelve súbitamente inactivo.

3. Obstrucción de las grandes venas. En casos aislados las grandes venas que llegan al corazón se obstruyen, de forma que la sangre de los vasos periféricos no puede volver al corazón. En consecuencia, se produce un descenso importante del gasto cardíaco.

4.Reducción de la masa tisular, en especial de la masa de músculo esquelético. En caso de envejecimiento normal o de períodos prolongados de inactividad física se produce una reducción del tamaño de los músculos esqueléticos.

5. Reducción del ritmo metabólico de los tejidos. Si se reduce el ritmo metabólico, como sucede en el músculo esquelético durante un reposo en cama prolongado, el consumo de oxígeno y las necesidades de nutrición de los tejidos también disminuirán.

Independientemente de la causa de la disminución del gasto cardíaco, un factor periférico o un factor cardíaco, se dice que la persona tiene un shock circulatorio si el gasto cardíaco disminuye alguna vez por debajo del nivel requerido de nutrición adecuada de los tejidos.

ANÁLISIS MÁS CUANTITATIVO DE LA REGULACIÓN DEL GASTO CARDÍACO

Para realizar ese análisis cuantitativo más detallado es necesario distinguir por separado entre los dos factores principales implicados en la regulación del gasto cardíaco: 1) la capacidad de bomba del corazón, representada por las curvas de gasto cardíaco, y 2) los factores periféricos que afectan al flujo de sangre desde las venas al corazón.

COMBINACIONES DE LOS DISTINTOS PATRONES DE CURVAS DE GASTO CARDÍACO

En estudios se encuentran tres factores principales que afectan al retorno venoso hacia el corazón desde la circulación sistémica, y son los siguientes:

1. Presión en aurícula derecha, que ejerce una fuerza retrógrada sobre las venas para impulsar el flujo de sangre desde las venas hacia la aurícula derecha.

2. Grado de llenado de la circulación sistémica (medido por la presión media del llenado sistémico), que obliga a la sangre sistémica a volver hacia el corazón.

3.Resistencia al flujo sanguíneo entre los vasos periféricos y la aurícula derecha.

Estos factores se expresan cuantitativamente en la curva de retorno venoso

CURVA DE RETORNO VENOSO NORMAL

La curva de retorno venoso se refiere al retorno venoso y también a la presión en la aurícula derecha, es decir, al flujo de sangre venosa que llega al corazón desde la circulación sistémica en distintos niveles de presión en la aurícula derecha. La curva de la imagen es la curva de retorno venoso normal. En esta curva se muestra que el retorno venoso hacia el corazón disminuye si se aplica la fuerza retrógrada de la presión auricular en ascenso sobre las venas de la circulación sistémica cuando disminuye la función de bomba cardíaca y aumenta la presión en la aurícula derecha. Si se impide la acción de todos los reflejos circulatorios nerviosos el retorno venoso disminuye a cero cuando la presión en la aurícula derecha aumenta hasta + 7 mmHg. Este ligero incremento de la presión en la aurícula derecha provoca un descenso drástico del retorno venoso porque la circulación sistémica es una bolsa distensible, por lo que cualquier aumento de la presión retrógrada de la sangre se acumulará en esta bolsa en lugar de volver al corazón. Al mismo tiempo que aumenta la presión en la aurícula derecha y se provoca la estasis venosa, la función de bomba cardíaca también se acerca a cero porque disminuye el retorno venoso. Las presiones arterial y venosa entran en equilibrio cuando cesa todo el flujo en la circulación sistémica con presiones de 7 mmHg, que, por definición, es la presión media del llenado sistémico (Plls).

MESETA DE LA CURVA DE RETORNO VENOSO CON PRESIONES AURICULARES NEGATIVAS: PROVOCADA POR EL COLAPSO DE LAS GRANDES VENAS

Cuando la presión en la aurícula derecha cae por debajo de cero, es decir, por debajo de la presión atmosférica, aumenta más cuando cesa casi totalmente el retorno venoso. Y el retorno venoso habrá alcanzado la meseta en el momento en el que la presión en la aurícula derecha haya caído hasta –2 mm y se mantiene en la meseta aunque la presión en la aurícula derecha caiga hasta –20 mmHg, –50 mmHg o incluso más. Esta meseta está provocada por el colapso de las venas que entran en el tórax. La presión negativa de la aurícula derecha aspira y junta las paredes venosas cuando entran en el tórax, lo que impide que entre el flujo de sangre adicional de las venas periféricas. En consecuencia, ni siquiera las presiones muy negativas de la aurícula derecha pueden aumentar el retorno venoso significativamente por encima del nivel que existe en una presión auricular normal de 0 mmHg.

PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO CIRCULATORIO Y PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO SISTÉMICO Y SU EFECTO SOBRE EL RETORNO VENOSO

Cuando la función de bomba cardíaca se interrumpe al chocar el corazón con electricidad para provocar una fibrilación ventricular o cuando se interrumpe de alguna otra manera, el flujo de sangre desde cualquier punto en la circulación cesa unos segundos después. Sin flujo sanguíneo, las presiones de cualquier punto de la circulación se hacen iguales y este nivel de presión equilibrado se conoce como presión media del llenado circulatorio.

EFECTO DEL VOLUMEN DE SANGRE SOBRE LA PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO CIRCULATORIO

Cuanto mayor sea el volumen de sangre en la circulación, mayor será la presión media del llenado circulatorio porque el volumen extra de sangre estira las paredes de la vasculatura.

EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN NERVIOSA SIMPÁTICA DE LA CIRCULACIÓN SOBRE LA PRESIÓN MEDIA DE LLENADO

Las curvas verde y azul muestran los efectos de los niveles bajo y alto de actividad simpática nerviosa sobre la presión media del llenado circulatorio. La estimulación simpática potente contrae todos los vasos sanguíneos sistémicos y también los vasos pulmonares de mayor tamaño, e incluso las cámaras del corazón. Por tanto, la capacidad del sistema disminuye de forma que la presión media del llenado circulatorio aumenta para cada nivel de volumen de sangre. Cuando el volumen de sangre es normal la estimulación simpática máxima aumenta la presión media del llenado circulatorio desde 7 mmHg a aproximadamente 2,5 veces ese valor, en torno a 17 mmHg. Por el contrario, la inhibición completa del sistema nervio so simpático relaja tanto los vasos sanguíneos como el corazón, disminuyendo la presión media del llenado circulatorio desde el valor normal de 7 mmHg hasta 4 mmHg.

PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO SISTEMICO Y SU RELACIÓN CON LA PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO

La presión media del llenado sistémico (Plls) es algo diferente de la presión media del llenado circulatorio, ya que es la presión media en cualquier punto de la circulación sistémica después de que el flujo sanguíneo se haya interrumpido al pinzar los vasos sanguíneos grandes en el corazón, por lo que se puede medir la presión de la circulación sistémica independientemente de la presión que haya en la circulación pulmonar.No obstante, la presión media del llenado sistémico casi siempre es igual a la presión media del llenado circulatorio porque la circulación pulmonar tiene menos de un octavo de la capacitancia de la circulación sistémica y sólo la décima parte del volumen de sangre.

EFECTO SOBRE LA CURVA DE RETORNO VENOSO DE LOS CAMIOS DE LA PRESIÓN

En la figura 20-11 se muestran los efectos sobre la curva de retorno venoso provocados por el aumento o descenso de la presión media del llenado sistémico (Plls).La presión media del llenado sistémico normal es de 7 mmHg. Después, en la curva superior de la figura vemos que la presión media del llenado sistémico ha aumentado hasta 14 mmHg y en la curva inferior ha disminuido hasta 3,5 mmHg. Estas curvas demuestran que cuanto mayor sea la presión media del llenado sistémico más se desplaza la curva de retorno venoso hacia arriba y hacia la derecha.Por el contrario, cuanto más baja sea la presión media del llenado sistémico más se desplazará la curva hacia abajo y hacia la izquierda.

GRADIENTE DE PRESIÓN PARA EL RETORNO VENOSO,CUANDO ES CERO NO HAY RETORNO VENOSO

Cuando la presión en la aurícula derecha aumenta hasta igualar la presión media del llenado sistémico ya no hay diferencias de presión entre los vasos periféricos y la aurícula derecha. En consecuencia, ya no puede haber flujo sanguíneo desde ninguno de los vasos periféricos que vuelven hacia la aurícula derecha. Sin embargo, el flujo hacia el corazón aumenta proporcionalmente cuando la presión en la aurícula derecha disminuye progresivamente por debajo de la presión media del llenado sistémico.

RESISTENCIA AL RETORNO VENOSO

La mayoría de la resistencia al retorno venoso se produce en las venas, aunque una parte se produce también en las arteriolas y en las pequeñas arterias. ¿Por qué es tan importante la resistencia venosa para determinar la resistencia al retorno venoso? La respuesta es que, cuando aumenta la resistencia en las venas, comienza a estancarse la sangre, principalmente en las propias venas.

El retorno venoso se puede calcular con la fórmula siguiente: RV=Plls−PAD/RRV
donde RV es el retorno venoso, Plls es la presión media del llenado sistémico, PAD es la presión en la aurícula derecha y RRV es la resistencia al retorno venoso.

En el adulto sano los valores de estas variables son los siguientes: el retorno venoso es igual a 5 l/min, la presión media del llenado sistémico es igual a 7 mmHg, la presión en la aurícula derecha es igual a 0 mmHg y la resistencia al retorno venoso es igual a 1,4 mmHg por litro de flujo sanguíneo.

EFECTO DE LA RESISTENCIA AL RETORNO VENOSO SOBRE LA CURVA DE RETORNO VENOSO

Se muestra el efecto de distintos niveles de resistencia al retorno venoso sobre la curva de retorno venoso, demostrándose que el descenso de esta resistencia hasta valores que son la mitad de lo normal permite que el flujo de sangre aumente hasta el doble y, por tanto, la curva gira hacia arriba con una pendiente que puede ser hasta del doble. Por el contrario, el aumento de la resistencia hasta el doble de lo normal rota la curva hacia abajo ,con una pendiente que puede ser hasta de la mitad. Cuando aumenta la presión en la aurícula derecha hasta igualar la presión media del llenado sistémico, el retorno venoso se convierte en cero prácticamente para todos los niveles de resistencia al retorno venoso porque cuando no hay un gradiente de presión que provoque el flujo de sangre no importa la resistencia en la circulación; el flujo sigue siendo cero. Por tanto, el nivel mayor hasta el que puede aumentar la presión en la aurícula derecha es igual a la presión media del llenado sistémico, independientemente del grado mayor o menor de fracaso cardíaco.

COMBINACIÓN DE LOS PATRONES DE CURVAS DE RETORNO VENOSO

Se muestran los efectos sobre la curva de retorno venoso provocados por los cambios simultáneos de la presión sistémica media (Plls) y la resistencia al retorno venoso, demostrando que ambos factores pueden actuar simultáneamente.

ANÁLISIS DEL GASTO CARDÍACO Y DE LA PRESIÓN EN LA AURÍCULA DERECHA, MEDIANTE CURVAS DE GASTO CARDÍACO Y RETORNO VENOSO SIMULTÁNEAS

Cuando actúa la circulación completa, el corazón y la circulación sistémica deben funcionar conjuntamente, lo que significa que: 1) el retorno venoso desde la circulación sistémica debe ser igual al gasto cardíaco desde el corazón y 2) que la presión en la aurícula derecha es igual tanto en el corazón como en la circulación sistémica. Por tanto, se pueden predecir el gasto cardíaco y la presión en la aurícula derecha en la siguiente forma: 1) Determinar la capacidad de bomba del corazón en un momento dado y re presentar este valor en forma de una curva de gasto cardíaco; 2) determinar la situación momentánea del flujo desde la circulación sistémica hacia el corazón y representarla en forma de una curva de retorno venoso, y 3) «igualar» ambas curvas entre sí.

EFECTO DEL AUMENTO DE VOLUMEN DE SANGRE SOBRE EL GASTO CARDÍACO

Un aumento súbito del volumen de sangre en torno al 20% aumenta el gasto cardíaco hasta 2,5-3 veces con respecto a lo normal.

OTROS EFECTOS COMPENSADORES QUE SE INICIAN EN RESPUESTA AL AUMENTO DE VOLUMEN EN SANGRE

El aumento importante del gasto cardíaco provocado por el aumento de volumen de sangre dura sólo unos minutos porque comienzan a producirse varios efectos compensadores inmediatamente: 1) el aumento del gasto cardíaco aumenta la presión capilar de forma que el líquido comienza a trasudar desde los capilares hacia los tejidos, con lo que el volumen de sangre vuelve a la normalidad; 2) el aumento de la presión venosa provoca la distensión continua y gradual de las venas por un mecanismo que se conoce como estrés-relajación,provocando la distensión de los reservorios de sangre venosa, como el hígado y el bazo, y reduciendo de esa forma la presión sistémica media, y 3) el exceso del flujo sanguíneo a través de los tejidos periféricos provoca el incremento autorregulador de la resistencia vascular periférica, con lo que aumenta la resistencia al retorno venoso.Estos factores consiguen que la presión media del llenado sistémico vuelva a la normalidad y que se contraigan los vasos de resistencia de la circulación sistémica.

EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN SIMPÁTICA SOBRE EL GASTO CARDÍACO

La estimulación simpática afecta tanto al corazón como a la circulación sistémica, ya que consigue que el corazón funcione como una bomba más potente y, en la circulación sistémica, aumenta la presión media del llenado sistémico por la contracción de los vasos periféricos, en especial de las venas, y aumenta la resistencia al retorno venoso.

EFECTO DE LA INHIBICIÓN SIMPÁTICA SOBRE EL GASTO CARDÍACO

El sistema nervioso simpático se puede bloquear induciendo una anestesia espinal total o utilizando algún fármaco, como hexametonio,que bloquea la transmisión de las señales nerviosas a través de los ganglios autónomos.

Se muestra el efecto de la inhibición simpática provocada por la anestesia espinal total, demostrándose que la presión media del llenado sistémico cae hasta aproximadamente 4 mmHg y que la eficacia del corazón como bomba disminuye hasta el 80% de lo normal.El gasto cardíaco cae desde el punto A hasta el punto B, lo que representa un descenso en torno al 60% de lo normal.

MÉTODOS PARA MEDIR EL GASTO CARDÍACO

En el ser humano, el gasto cardíaco se mide por métodos indirectos que no requieren cirugía, excepto en algunos casos aislados. Dos de los métodos que se han usado para estudios experimentales son el método de oxígeno de Fick y el método de dilución del indicador. El gasto cardíaco puede estimarse también mediante ecocardiografía,un método que utiliza ondas de ultrasonidos desde un transductor colocado sobre la pared torácica o introducido en el esófago del paciente para medir el tamaño de las cámaras cardíacas, así como la velocidad de la sangre que circula desde el ventrículo izquierdo a la aorta. El volumen del impulso se calcula a partir de la velocidad de la sangre que circula en la aorta y del área en sección transversal de la aorta determinada a partir del diámetro de la aorta que se mide mediante estudio de imagen ecográfico.

GASTO CARDÍACO PULSÁTIL MEDIDO POR UN FLUJÓMETRO ELECTROMAGNÉTICO O ULTRASÓNICO

Se demuestra que el flujo sanguíneo aumenta rápidamente hasta un máximo durante la sístole y después, al terminar la sístole, se invierte durante una fracción de segundo. Esta inversión del flujo provoca el cierre de la válvula aórtica y el retorno del flujo a cero.

DETERMINACIÓN DEL GASTO CARDÍCO UTILIZANDO EL PRINCIPIO DEL OXÍGENO DE FICK

El principio de Fick se explica en la figura 20-18. Esta figura se muestra que 200 ml de oxígeno se absorben de los pulmones a la sangre pulmonar cada minuto. También se muestra que la sangre que entra en el corazón derecho tiene una concentración de oxígeno de 160 ml por litro de sangre, mientras que el corazón se queda con una concentración de oxígeno de 200 ml por litro de sangre. A partir de estos datos se puede calcular que cada litro de sangre que atraviesa los pulmones absorbe 40 ml de oxígeno. Como la cantidad total de oxígeno absorbida hacia la sangre desde los pulmones alcanza cada minuto los 200 ml, dividiendo 200 por 40 se calcula un total de cinco porciones de 1 l de sangre que debe atravesar la circulación pulmonar cada minuto para absorber esta cantidad de oxígeno. Por tanto, la cantidad del flujo sanguíneo que atraviesa los pulmones cada minuto es de 5 l, que también es una medición del gasto cardíaco.

El gasto cardíaco se puede calcular con la fórmula siguiente:
Gasto cardíaco (l/min)
= O2 absorbido por minuto por los pulmones (ml/min) ______________________________________ Diferencia arteriovenosa de O2 (ml/l de sangre) Al aplicar este procedimiento de Fick para la medición del gasto cardíaco en el ser humano se obtiene sangre venosa mixta a través de un catéter introducido en la vena braquial del antebrazo, a través de la vena subclavia, hasta la aurícula derecha y, por último, hasta el ventrículo derecho o la arteria pulmonar, y también sangre arterial sistémica desde cualquier arteria sistémica del cuerpo. La tasa de absorción de oxígeno en los pulmones se mide por la tasa de desaparición de oxígeno del aire respirado, utilizando cualquier tipo de medidor de oxígeno.

MÉTODO DE DILUCIÓN DE INDICADORES PARA MEDIR EL GASTO CARDÍACO

Para medir el gasto cardíaco mediante el método conocido como «método de dilución de indicadores» se introduce una pequeña cantidad del indicador,por ejemplo, un colorante, en una vena sistémica grande o, preferiblemente, en la aurícula derecha. El colorante atraviesa rápidamente el lado derecho del corazón y llega por los vasos sanguíneos pulmonares al corazón izquierdo y, por último, al sistema arterial sistémico. La concentración de colorante se registra a medida que atraviesa una de las arterias periféricas.

En resumen, el gasto cardíaco se puede determinar usando la fórmula siguiente:

REGULACIÓN NERVIOSA DE LA CIRCULACIÓN

El ajuste del flujo sanguíneo en los tejidos y los órganos del cuerpo es principalmente una función de los mecanismos de control en los tejidos locales.El control nervioso de la circulación tiene funciones globales, como la redistribución del flujo sanguíneo hacia las distintas zonas del organismo, el aumento o descenso de la actividad de bomba cardíaca y el control muy rápido de la presión arterial sistémica. El sistema nervioso controla la circulación a través del sistema nervioso autónomo.

SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO

La parte más importante del sistema nervioso autónomo para la regulación de la circulación es el sistema nervioso simpático .El sistema nervioso parasimpático contribuye de manera importante a la regulación de la función cardíaca.

SISTEMA NERVIOSO SIMPÁTICO

La anatomía del control nervioso simpático de la circulación. Las fibras nerviosas vasomotoras salen de la médula espinal a través de los nervios de la columna torácica y de los primeros uno o dos nervios lumbares, pasan inmediatamente hacia las cadenas simpáticas,cada una de las cuales recorre cada lado de la columna vertebral. Después, siguen dos rutas hacia la circulación:

1) a través de los nervios simpáticos específicos que inervan principalmente la vasculatura de las vísceras internas y del corazón.

2) entrando casi inmediatamente en las porciones periféricas de los nervios espinales que se distribuyen hacia la vasculatura de las zonas periféricas.

INERVACIÓN SIMPÁTICA DE LOS VASOS SANGUÍNEOS

En la mayoría de los tejidos están inervados todos los vasos, excepto los capilares. Los esfínteres precapilares y las metaarteriolas están inervados en algunos tejidos como los vasos sanguíneos mesentéricos, normalmente su inervación simpática no es tan densa como en las pequeñas arterias, las arteriolas y las venas. La inervación de las pequeñas arterias y arteriolas permite que la estimulación simpática aumente la resistencia al flujo sanguínea disminuyendo la velocidad del flujo sanguíneo a través de los tejidos. La inervación de los vasos grandes, en particular de las venas, hace posible que la estimulación simpática disminuya el volumen de estos vasos, lo que empuja la sangre hacia el corazón y, por tanto, desempeña un papel muy importante en la regulación de la función de bomba cardíaca.

FIBRAS NERVIOSAS SIMPÁTICAS DEL CORAZÓN

Las fibras simpáticas llegan directamente hasta el corazón.La estimulación simpática aumenta en gran medida la actividad cardíaca, aumentando tanto la frecuencia cardíaca como su fuerza y el volumen de bombeo.

CONTROL PARASIMPÁTICO DE LA FUNCIÓN CARDÍACA EN ESPECIAL DE LA FRECUENCIA CARDÍACA

El sistema nervioso parasimpático es importante para funciones autónomas del organismo, como el control de muchas acciones gastrointestinales, sólo tiene una participación pequeña en la regulación de la función vascular en la mayoría de los tejidos. El efecto circulatorio más importante es el control de la frecuencia cardíaca mediante las fibras nerviosas parasimpáticas hacia el corazón en los nervios vagos.

Lo más importante es que la estimulación parasimpática provoca un importante descenso de la frecuencia cardíaca y un pequeño descenso de la contractilidad del músculo cardíaco.

SISTEMA VASOCONSTRICTOR SIMPÁTICO Y SU CONTROL POR EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

Los nervios simpáticos transportan una enorme cantidad de fibras nerviosas vasoconstrictoras y sólo algunas fibras vasodilatadoras. Las fibras vasoconstrictoras se distribuyen hacia todos los segmentos de la circulación. Este efecto vasoconstrictor simpático es especialmente potente en los riñones, intestinos, bazo y piel y menos en el músculo esquelético y el cerebro.

CENTRO VASOMOTOR DEL CEREBRO Y CONTROL DEL SISTEMA VASOCONSTRICTOR

Situado bilateralmente en la sustancia reticular del bulbo y en el tercio inferior de la protuberancia, conforma una zona denominada centro vasomotor.Este centro transmite los impulsos parasimpáticos a través de los nervios vagos hacia el corazón y transmite los impulsos simpáticos a través de la médula espinal y los nervios simpáticos periféricos prácticamente hacia todas las arterias, arteriolas y venas del organismo.En experimentos se han identificado zonas importantes en este centro, como son:

1. Una zona vasoconstrictora situada bilateralmente en las porciones anterolaterales de la parte superior del bulbo. Las neuronas que se originan en esta zona distribuyen sus fibras a todos los niveles de la médula espinal, donde excitan las neuronas vasoconstrictoras preganglionares del sistema nervioso simpático.

2.Una zona vasodilatadora situada bilateralmente en las porciones anterolaterales de la mitad inferior del bulbo. Las fibras de estas neuronas se proyectan hacia arriba, hacia la zona vasoconstrictora que acabamos de describir, e inhiben la actividad vasoconstrictora de esta zona, con lo que provocan vasodilatación.

3.Una zona sensitiva situada bilateralmente en los tractos solitarios de las porciones posterolaterales del bulbo y parte inferior de la protuberancia. Las neuronas de esa zona reciben señales nerviosas sensitivas desde el sistema circulatorio, principalmente a través de los nervios vagos y glosofaríngeos y emite señales eferentes desde esta zona sensitiva que facilitan las actividades de control de las zonas tanto vasoconstrictoras como vasodilatadoras, con lo que se consigue el control reflejo de funciones circulatorias.

LA CONSTRICCIÓN PARCIAL CONTINUADA DE LOS VASOS SANGUÍNEOS SE DEBE NORMALMENTE AL TONO VASOCONSTRICTOR SIMPÁTICO

En condiciones normales, la zona vasoconstrictora del centro vasomotor transmite señales continuamente hacia las fibras nerviosas vasoconstrictoras simpáticas en todo el cuerpo, provocando descargas lentas de esas fibras a una velocidad entre medio y dos impulsos por segundo. Esta descarga continuada se conoce como tono vasoconstrictor simpático. Estos impulsos mantienen normalmente un estado parcial de contracción en los vasos sanguíneos, que se conoce como tono vasomotor.

CONTROL DE LA ACTIVIDAD CARDÍACA POR EL CENTRO VASOMOTOR

Las porciones laterales del centro vasomotor transmiten impulsos excitatorios a través de las fibras nerviosas simpáticas hacia el corazón cuando es necesario aumentar la frecuencia y la contractilidad cardíacas. Por el contrario, cuando es necesario disminuir la función de bomba a la porción medial del centro vasomotor envía señales hacia los núcleos dorsales motores adyacentes de los nervios vagos,que después transmiten los impulsos parasimpáticos a través de los nervios vagos hacia el corazón para disminuir la frecuencia y la contractilidad cardíacas.

El centro vasomotor puede aumentar o disminuir la actividad cardíaca

CONTROL DEL CENTRO VASOMOTOR POR LOS CENTROS NERVIOSOS SUPERIORES

Un gran número de neuronas pequeñas situadas por toda la sustancia reticular de la protuberancia, el mesencéfalo y el diencéfalo excitan o inhiben el centro vasomotor. En general, las neuronas de las porciones más laterales y superiores de la sustancia reticular provocan excitación, mientras que las porciones más mediales e inferiores provocan inhibición. El hipotálamo desempeña un papel especial en el control del sistema vasoconstrictor ejerciendo efectos tanto excitadores como inhibidores sobre el centro vasomotor.

Las porciones posterolaterales del hipotálamo provocan principalmente excitación, mientras que la porción anterior provoca una excitación o una inhibición . Muchas partes de la corteza cerebral también excitan o inhiben el centro vasomotor. Por ejemplo, la estimulación de la corteza motora excita el centro vasomotor a través de los impulsos transmitidos distalmente hacia el hipotálamo y, por tanto, hacia el centro vasomotor. Además, la estimulación de la parte anterior del lóbulo temporal, de las zonas orbitarias de la corteza frontal,la parte anterior de la circunvolución del cíngulo, la amígdala, el tabique y el hipocampo excita o inhibe el centro vasomotor, dependiendo de las porciones precisas de estas zonas que se estimulen y de la intensidad del estímulo.

NORADRENALINA: SUSTANCIA TRANSMISORA VASOCONSTRICTORA SIMPÁTICA

La sustancia segregada por las terminaciones de los nervios vasoconstrictores prácticamente corresponde únicamente a noradrenalina, actúa directamente en los receptores a-adrenérgeticos del músculo liso vascular provocando la vasoconstricción.

MÉDULA SUPRARRENAL Y SU RELACIÓN CON EL SISTEMA VASOCONSTRICTOR SIMPÁTICO

Los impulsos se transmiten hacia la médula suprarrenal al mismo tiempo que se transmiten hacia los vasos sanguíneos, con lo que la médula suprarrenal segrega tanto adrenalina como noradrenalina hacia la sangre circulante.Ambas hormonas se transportan en el to rrente sanguíneo hacia todas las partes del organismo, donde actúan directamente en todos los vasos sanguíneos provocando normalmente vasoconstricción, aunque en algunos tejidos la adrenalina provoca vasodilatación porque también tiene un efecto estimulador sobre los receptores adrenérgicos b, que dilatan algunos vasos, en lugar de contraerlos.

SISTEMA VASODILATADOR SIMPÁTICO Y SU CONTROL POR EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

Los nervios simpáticos que inervan los músculos esqueléticos transportan las fibras vasodilatadoras simpáticas y también las fibras vasoconstrictoras. La zona principal del cerebro que controla el sistema nervioso central es la parte anterior del hipotálamo.

POSIBLE FALTA DE IMPORTANCIA DEL SISTEMA VASODILATADOR SIMPÁTICO

Algunos experimentos se ha propuesto que el sistema vasodilatador simpático podría provocar la vasodilatación inicial de los músculos esqueléticos al inicio del ejercicio para permitir el aumento de flujo anticipado,incluso antes de que los músculos necesiten más nutrientes.

DESVANECIMIENTO EMOCIONAL: SINCOPE VASOVAGAL

Se produce una reacción vasodilatadora particularmente interesante en las personas a las que las emociones intensas ocasionan alteraciones que provocan desvanecimientos. En este caso, se activa el sistema vasodilatador muscular y, al mismo tiempo, el centro vagal cardioinhibidor transmite señales potentes hacia el corazón para disminuir en gran medida la frecuencia cardíaca. La presión arterial cae con rapidez, lo que reduce el flujo sanguíneo hacia el cerebro y provoca la pérdida de conciencia del sujeto. Este efecto global se conoce como síncope vasovagal.

FUNCIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO EN EL CONTROL RÁPIDO DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Una de las funciones más importantes del control nervioso de la circulación es su capacidad de provocar incrementos rápidos de la presión arterial. Se producen tres cambios importantes simultáneamente, cada uno de los cuales aumenta la presión arterial. Son los siguientes:

1. La mayoría de las arteriolas de la circulación sistémica se contraen,lo que aumenta mucho la resistencia periférica total y, en consecuencia, la presión arterial.

2. Las venas ,se contraen con fuerza lo que desplaza la sangre desde los grandes vasos sanguíneos periféricos hacia el corazón, con lo que aumenta el volumen de sangre en las cámaras cardíacas.El estiramiento del corazón provoca entonces un latido más potente de este órgano y, por tanto, el bombeo de mayores cantidades de sangre y, a su vez, el aumento de la presión arterial.

3.Sistema nervioso autónomo estimula directamente al propio corazón, lo que también poten cia la bomba cardíaca. las señales nerviosas simpáticas tienen un efecto directo que aumenta la fuerza contráctil del músculo cardíaco, lo cual, también, aumenta la capacidad del corazón de bombear mayores volúmenes de sangre.

RAPIDEZ DEL CONTROL NERVIOSO DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Una característica especialmente importante del control nervioso de la presión arterial es su rapidez de respuesta, comenzando en segundos y aumentando a menudo la presión hasta dos veces con respecto a lo normal en 5­10 s. Por el contrario, la inhibición brusca de la estimulación nerviosa cardiovascular disminuye la presión arterial hasta la mitad de lo normal en 10­40 s, por lo que el control nervioso de la presión arterial es el más rápido de todos nuestros mecanismos de control de la presión.

AUMENTO DE LA PRESIÓN ARTERIAL DURANTE EL EJERCICIO MUSCULAR Y OTROS TIPOS DE ESTRÉS

Ejemplo de la capacidad del sistema nervioso para aumentar la presión arterial es el aumento de la misma que se produce durante el ejercicio muscular.
Durante un ejercicio intenso los músculos necesitan una cantidad de flujo sanguíneo mucho mayor. Parte de este incremento es consecuencia de la vasodilatación local de la vasculatura muscular causada por el aumento del metabolismo de los miocitos.

En el ejercicio más intenso posible la presión arterial aumenta un 30­-40%, lo que aumenta el flujo sanguíneo casi en otras dos veces más.

El aumento de la presión arterial durante el ejercicio es consecuencia principalmente del siguiente efecto: al mismo tiempo que se activan las zonas motoras cerebrales para iniciar el ejercicio, se activa también la mayor parte del sistema activador reticular del tronco del encéfalo, que incluye una estimulación mucho mayor de las zonas vasoconstrictoras y cardioaceleradoras del centro vasomotor. Este incremento de la presión arterial es instantáneo para mantener la sincronización con el aumento de la actividad muscular.

Otro estrés que produce un incremento de la presión es durante un miedo intenso que la presión arterial aumenta a veces hasta entre 75 y 100 mmHg en sólo unos segundos. Es lo que se conoce como reacción de alarma,que proporciona un exceso de presión arterial que puede aportar sangre inmediatamente a cualquiera o todos los músculos del organismo que pudieran necesitar una respuesta instantánea para huir del peligro.

MECANISMOS REFLEJOS PARA MANTENER LA PRESIÓN ARTERIAL NORMAL

Hay varios mecanismos de control especiales e inconscientes que actúan todo el tiempo para mantener la presión arterial en valores normales. Casi todos ellos se basan en mecanismos reflejos de retroalimentación negativa.

SISTEMA DE CONTROL DE LA PRESIÓN ARTERIAL MEDIANTE BARORRECEPTORES: REFLEJOS BARORRECEPTORES

Los mecanismos nerviosos conocidos para el control de la presión arterial es el reflejo barorreceptor,este reflejo se inicia en los receptores de estiramiento, conocidos como barorreceptores o presorreceptores, situados en puntos específicos de las paredes de varias arterias sistémicas de gran tamaño. El aumento de la presión arterial estira los barorreceptores y hace que transmitan las señales hacia el sistema nervioso central. Las señales de «re troalimentación» vuelven después a través del sistema nervioso autónomo hacia la circulación para reducir la presión arterial hasta el nivel normal.

ANATOMÍA NORMAL DE LOS BARORRECEPTORES Y SU INERVACIÓN

Los barorreceptores son terminaciones nerviosas de tipo spray que se localizan en las paredes de las arterias; se estimulan cuando se estiran. Algunos están situados en la pared de casi todas las arterias grandes de las regiones torácicas y cervicales,los barorre ceptores son muy abundantes en:

1) la pared de ambas arterias carótidas internas, a corta distancia por encima de la bifurcación carotídea (una zona que se conoce como seno carotídeo).

2) en la pared del cayado aórtico.

Las señales de los «barorreceptores carotídeos» se transmiten a través de los pequeños nervios de Hering, hacia los nervios glosofaríngeos de la parte alta del cuello y después hacia el tracto solitario de la zona del bulbo en el tronco del encéfalo. Las señales que proceden de los «barorreceptores aórticos» del cayado aórtico se transmiten a través de los nervios vagos también hacia el tracto solitario del bulbo.

REFLEJO CIRCULATORIO INICIADO POR LOS BARORRECEPTORES

Después de que las señales de los barorreceptores entren en el tracto solitario del bulbo, las señales secundarias inhiben el centro vasoconstrictor del bulbo y excitan el centro parasimpático vagal.Los efectos netos son dos: 1) la vasodilatación de las venas y arteriolas en todo el sistema circulatorio periférico y 2) el descenso de la frecuencia cardíaca y de la fuerza de contracción cardíaca.Por tanto, la excitación de los barorreceptores por una presión elevada en las arterias provoca el descenso reflejo de la presión arterial como consecuencia tanto del descenso de la resistencia periférica como del gasto cardíaco. Por el contrario, una presión baja tiene los efectos contrarios, provocando el aumento reflejo de la presión hasta la normalidad.

FUNCIÓN DE LOS BARORRECEPTORES DURANTE LOS CAMBIOS DE POSTURA DEL CUERPO

La capacidad de los barorreceptores de mantener una presión arterial relativamente constante en la parte superior del cuerpo es importante cuando una persona se levanta después de haber estado tumbada. Inmediatamente la presión arterial de la cabeza y parte superior del cuerpo tiende a caer y el descenso importante de esta presión podría provocar la pérdida de conciencia, aunque el descenso de la presión en los barorreceptores provoca un reflejo inmediato que da lugar a una descarga simpática potente en todo el cuerpo, lo que minimiza el descenso de la presión en la cabeza y parte superior del cuerpo.

FUNCIÓN AMORTIGUADORA DE LA PRESIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE BARORRECEPTORES

Como el sistema de barorreceptores se opone tanto al aumento como al descenso de la presión arterial, se denomina sistema amortiguador de la presión y los nervios de los barorreceptores se conocen como nervios amortiguadores.

¿SON IMPORTANTES LOS BARORRECEPTORES EN LA REGULACIÓN A LARGO PLAZO DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Los barorreceptores arteriales proporcionan control de la presión arterial minuto a minuto, su importancia en la regulación a largo plazo de la presión sanguínea es controvertida.Algunos fisiólogos consideran que los barorreceptores tienen una importancia escasa en la regulación crónica de la presión arterial, porque tienden a reajustarse en 1­2 días a la presión a la cual se exponen, es decir, si la presión arterial aumenta desde un valor normal de 100 mmHg a 160 mmHg se transmite primero una frecuencia muy alta de impulsos de los barorreceptores, pero en los minutos siguientes la frecuencia de descarga disminuye considerablemente para disminuir mucho más lentamente en los 1­2 días siguientes, al final de los cuales la frecuencia de la descarga habrá vuelto casi a la normalidad a pesar de que la presión arterial media aún se mantenga en 160 mmHg.

Por el contrario, cuando la presión arterial cae a
un nivel muy bajo, los barorreceptores no transmiten prime ro ningún impulso pero después, gradualmente en uno o dos días, su frecuencia de descarga vuelve al nivel de control. Este «reajuste» de los barorreceptores atenúa su potencia como sistema de control para corregir los trastornos que tienden a cambiar la presión arterial durante más de unos pocos días cada vez. No obstante, según los estudios experimentales los barorreceptores no se reajustan por completo y, por tanto, contribuyen a la regulación de la presión arterial a largo plazo, en especial al influir en la actividad nerviosa simpática de los riñones.

CONTROL DE LA PRESIÓN ARTERIAL POR LOS QUIMIORRECEPTORES CAROTIDEOS Y AÓRTICOS : EFECTO DE LA FALTA DE OXÍGENO SOBRE LA PRESIÓN ARTERIAL

Asociado al control de los barorreceptores del sistema de presión actúa un reflejo de quimiorreceptores, estos son los que inician la respuesta.

Los quimiorreceptores están formados por células quimiosensibles a la ausencia de oxígeno, al exceso de dióxido de carbono y al exceso de iones hidrógeno. Se localizan en varios órganos quimiorreceptores pequeños, con un tamaño de unos 2 mm.

Los quimiorreceptores excitan las fibras nerviosas que, junto a las fibras de los barorreceptores, llegan por los nervios de Hering y los nervios vagos hacia el centro vasomotor del tronco del encéfalo.

Cada cuerpo carotídeo o aórtico esta irrigado por un flujo sanguíneo abundante a través de una arteria nutricia pequeña, por lo que los quimiorreceptores siempre están en estrecho contacto con la sangre arterial. Siempre que la presión arterial cae por debajo de un nivel crítico los quimiorreceptores se estimulan porque el descenso del flujo sanguíneo provoca la disminución del oxígeno y también la acumulación excesiva de dióxido de carbono e iones hidrógeno que no se eliminan por una sangre que fluye lentamente.

este reflejo adquiere su importancia con las presiones más bajas, ayudando a prevenir aún más descensos adicionales de la presión arterial. Las señales transmitidas desde los quimiorreceptores excitan el centro vasomotor, lo que eleva la presión arterial hasta la normalidad.

REFLEJOS AURICULARES Y EN LA ARTERIA PULMONAR QUE REGULAN LA PRESIÓN ARTERIAL

Tanto la aurícula como las arterias pulmonares tienen en sus paredes receptores de estiramiento denominados receptores de baja presión.Estos receptores de baja presión desempeñan un papel importante al minimizar los cambios de presión arterial en respuesta a los cambios en el volumen de sangre.

Si se denervan también los receptores de baja presión,la presión arterial aumenta hasta unos 100 mmHg. Es decir, puede verse que aunque los receptores de baja presión en la arteria pulmonar y en la aurícula no puedan detectar la presión arterial sistémica, sí detectan los incrementos simultáneos de la presión en las zonas de baja presión de la circulación provocados por el aumento de volumen, provocando reflejos paralelos a los de los barorreceptores para conseguir que el sistema reflejo controle con mayor potencia la presión arterial.

REFLEJOS AURICULARES QUE ACTIVAN LOS RIÑONES: REFLEJO DE VOLUMEN

el estiramiento de las aurículas provoca una dilatación refleja significativa de las arteriolas aferentes en los riñones. Las señales se transmiten también otras señales simultáneamente desde las aurículas hacia el hipotálamo, para disminuir la secreción de hormona antidiurética (HAD). El descenso de la resistencia en la arteriola aferente renal provoca el aumento de la presión capilar glomerular, con el aumento consiguiente de la filtración de líquido en los túbulos renales. La disminución de la HAD disminuye a su vez la reabsorción de agua desde los túbulos y la combinación de ambos efectos, el aumento de la filtración glomerular y el descenso de la reabsorción de líquido, aumenta la pérdida de líquidos en los riñones y reduce el aumento del volumen de sangre hacia la normalidad.}

Todos estos mecanismos que tienden a normalizar el volumen de sangre después de una sobrecarga de volumen actúan indirectamente como controladores de la presión y también como controladores del volumen de sangre porque un exceso del mismo causa un mayor gasto cardíaco y, por tanto, una presión arterial mayor.

CONTROL DEL REFLEJO AURICULAR DE LA FRECUENCIA CARDÍACA(REFLEJO DE BAINBRIDGE)

El aumento de la presión auricular también aumenta la frecuencia cardíaca, a veces hasta en un 75%. Una pequeña parte de este incremento se debe al efecto directo del aumento del volumen auricular para estirar el nódulo sinusal:el estiramiento directo aumenta la frecuencia cardíaca hasta un 15%. Otro 40-­60% del aumento de la frecuencia se debe a un reflejo nervioso denominado reflejo de Bainbridge.

Los receptores de estiramiento de las aurículas que provocan el reflejo Bainbridge transmiten sus señales aferentes a través de los nervios vagos hacia el bulbo raquídeo. Después, las señales eferentes se transmiten de nuevo a través de los nervios vagales y simpáticos para aumentar la frecuencia cardíaca y reforzar la contracción cardíaca

RESPUESTA ISQUÉMICA DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL:CONTROL DE LA PRESIÓN ARTERIAL POR EL CENTRO VASOMOTOR DEL CEREBRO EN RESPUESTA A UN DESCENSO DEL FLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL

La mayor parte del control nervioso de la presión sanguínea se logra por los reflejos que se originan en los barorreceptores, los quimiorreceptores y los receptores de presión baja, todos ellos situados en la circulación periférica fuera del cerebro.

Cuando el flujo sanguíneo que se dirige hacia el centro vasomotor en la parte inferior del tronco del encéfalo disminuye lo suficiente para provocar un defecto nutricional, es decir, para provocar la isquemia cerebral,las neuronas vasoconstrictoras y cardioaceleradoras del centro vasomotor responden directamente a la isquemia y se excitan con fuerza. Cuando esto sucede, la presión arterial sistémica aumenta hasta los niveles máximos que pueda bombear el corazón.

Con niveles bajos de flujo sanguíneo hacia el centro vasomotor, la concentración local de dióxido de carbono aumenta mucho y tiene un efecto muy potente para estimular las zonas de control vasomotor nervioso simpático en el bulbo raquídeo.

Otros factores, como la acumulación de ácido láctico y de otras sustancias ácidas en el centro vasomotor, que también contribuyen a la importante estimulación y elevación de la presión arterial. Esta elevación en respuesta a una isquemia cerebral se conoce como la respuesta isquémica del sistema nervioso central (SNC). El efecto isquémico sobre la actividad vasomotora puede elevar drásticamente la presión arterial media, llegando incluso a los 250 mmHg durante hasta 10 min.

la respuesta isquémica del SNC es uno de los activadores más pote

IMPORTANCIA DE LA RESPUESTA ISQUÉMICA DEL SNC COMO REGULADORA DE LA PRESIÓN ARTERIAL

A pesar de la naturaleza potente de la respuesta isquémica del SNC, no llega a ser significativa hasta que la presión arterial cae muy por debajo de lo normal, hasta los 60 mmHg e incluso menos, alcanzando su mayor grado de estimulación con una presión de 15 a 20 mmHg. Por tanto, no es uno de los mecanismos normales de regulación de la presión arterial.

Por el contrario, actúa principalmente como un sistema de control de urgencia de la presión que actúa de forma rápida y potente para prevenir el descenso de la presión arterial siempre que el flujo sanguíneo hacia el cerebro disminuye peligrosamente cerca del nivel letal.

REACCIÓN DE CUSHING AL AUMENTO DE LA PRESIÓN ENTORNO AL ENCÉFALO

La denominada reacción de Cushing es un tipo especial de respuesta isquémica del SNC que se produce como consecuencia del aumento de presión del líquido cefalorraquídeo que rodea al cerebro en la bóveda craneal.

La reacción de Cushing protege a los centros vitales del cerebro de la pérdida de nutrientes en caso de que la presión del líquido cefalorraquídeo sea suficientemente alta para comprimir las arterias cerebrales

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DEL CONTROL NERVIOSO DE LA PRESIÓN ARTERIAL

El control nervioso de la circulación de acción más rápida se efectúa a través del sistema nervioso autónomo, hay al menos dos situaciones en las que los nervios y músculos esqueléticos también tienen un papel importante en las respuestas circulatorias.

REFLEJO DE COMPRESIÓN ABDOMINAL

Cuando se provoca un reflejo de barorreceptores o quimiorreceptores las señales nerviosas se transmiten simultáneamente a través de los nervios esqueléticos hacia los músculos esqueléticos del organismo, en particular hacia los músculos abdominales que comprimen todos los reservorios venosos del abdomen, ayudando a trasladar la sangre desde los reservorios vasculares abdominales hacia el corazón. En consecuencia, el corazón dispone de una mayor cantidad de sangre para bombear. Esta respuesta global se conoce como reflejo de compresión abdominal.

El reflejo de compresión abdominal es importante , porque es bien sabido que las personas cuyos músculos esqueléticos se han paralizado son mucho más propensas a sufrir episodios de hipotensión que las personas con músculos esqueléticos normales.

AUMENTO DEL GASTO CARDÍACO Y DE LA PRESIÓN ARTERIAL CAUSADO POR LA CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO DURANTE EL EJERCICIO

Cuando los músculos esqueléticos se contraen durante el ejercicio comprimen los vasos sanguíneos por todo el organismo. Incluso la anticipación del ejercicio aprieta los músculos, con lo que se comprimen los vasos musculares y abdominales. El efecto resultante es el traslado de la sangre desde los vasos periféricos hacia el corazón y los pulmones y, por tanto, el aumento del gasto cardíaco.

ONDAS RESPIRATORIAS EN LA PRESIÓN ARTERIAL

Con cada ciclo de respiración la presión arterial aumenta y cae 4­6 mmHg en forma de oleadas, provocando las ondas respiratorias de la presión arterial. Las ondas son consecuencia de varios efectos, algunos de los cuales son de origen reflejo:

1. Muchas de las «señales respiratorias» que surgen en el centro de la respiración del bulbo se «desbordan» hacia el centro vasomotor con cada ciclo respiratorio.

2. Cada vez que una persona inspira la presión de la cavidad torácica se vuelve más negativa de lo habitual, provocando la expansión de los vasos sanguíneos torácicos y reduciendo, en consecuencia, la cantidad de sangre que vuelve hacia el corazón izquierdo y disminuyendo momentáneamente el gasto cardíaco y la presión arterial.

3. Los cambios de presión provocados en los vasos torácicos por la respiración excitan los receptores de estiramiento vasculares y auriculares.

ONDAS VASOMOTORAS DE PRESIÓN ARTERIAL: OSCILACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL REFLEJO DE LA PRESIÓN

mientras se registra la arterial de un animal, además de las pequeñas ondas de presión causadas por la respiración se observan otras ondas mucho mayores, a veces hasta de 10­40 mmHg, que aumentan y disminuyen más lentamente que las ondas respiratorias. La duración de cada ciclo varía de 26 s en el perro anestesiado a 7-­10 s en un ser humano no anestesiado. Estas ondas se denominan ondas vasomotoras u «ondas de Mayer». Estos registros se muestran donde se demuestra el aumento y descenso cíclicos de la presión arterial. La causa de las ondas vasomotoras es la «oscilación refleja» .

El control de la presión arterial a corto plazo por el sistema nervioso simpático, se produce principalmente a través de los efectos del sistema nervioso sobre la resistencia vascular periférica total y la capacitancia y sobre la capacidad de la bomba cardíaca.

Este control a largo plazo de la presión arterial está íntimamente relacionado con la homeostasis del volumen de líquido en el organismo, que está determinada por el balance entre la ingestión y la eliminación de líquidos.

SISTEMA DE LÍQUIDOS RENAL-CORPORAL PARA EL CONTROL DE LA PRESIÓN ARTERIAL

El sistema de líquidos renal­-corporal para el control de la presión arterial actúa de forma lenta, pero muy poderosa, del modo siguiente: si el volumen de sangre aumenta y la capacitancia vascular no se ve alterada, la presión arterial también aumenta. A su vez, el aumento de la presión hace que los riñones excreten el exceso de volumen, con lo que la presión se normaliza.

Cuando la presión aumenta demasiado, el riñón excreta simplemente el exceso de volumen hacia la orina y alivia la presión sanguínea. Cuando la presión es baja, el riñón excreta menos líquido del que ingiere.

El aumento de la presión arterial de sólo unos milímetros de mercurio en el ser humano puede aumentar al doble la eliminación renal de agua, lo que se conoce como diuresis por presión ,y también la eliminación de sal, que se conoce como natriuresis por presión. El sistema de líquidos renal-­corporal para el control de la presión arterial en el ser humano es el mecanismo fundamental del control de la presión arterial a largo plazo.

CUANTIFICACIÓN DE LA DIURESIS POR PRESIÓN COMO BASE DE CONTROL DE LA PRESIÓN ARTERIAL

se muestra el efecto medio aproximado de distintos niveles de presión arterial sobre la eliminación de volumen por orina en el riñón aislado, demostrándose un aumento importante de volumen de orina emitido a medida que aumenta la presión. Ese aumento de eliminación de orina es el fenómeno de diuresis por presión. La curva de esta figura se conoce como curva de eliminación de orina en el riñón, o curva de función renal.En el ser humano la eliminación de orina con una presión arterial de 50 mmHg es esencialmente cero. Con 100 mmHg es normal y con 200 mmHg es entre seis y ocho veces más de lo normal.

CONTROL DE LA PRESIÓN ARTERIAL POR EL MECANISMO DE CONTROL DE LÍQUIDOS RENAL-CORPORAL: GANANCIA POR RETROALIMENTACIÓN CASI INFINITA

Se muestra un método gráfico que se puede usar para analizar el control de la presión arterial por el sistema de líquidos renal­corporal. Este análisis se basa en dos curvas independientes que se cruzan: 1) la curva de eliminación renal de agua y sal en respuesta al aumento de la presión arterial y 2) la curva (o línea) que representa la ingestión neta de agua y sal. Durante mucho tiempo la eliminación de agua y sal debe ser igual a la ingestión. La eliminación es igual a la ingestión es el de la intersección de las dos curvas, lo que se conoce como punto de equilibrio.

Primero, supongamos que la presión arterial aumenta hasta 150 mmHg. En ese punto, la eliminación renal de agua y sal es tres veces mayor que la ingestión, por lo que el organis mo pierde líquido y disminuyen tanto el volumen de sangre como la presión arterial. Además, este «balance negativo» de líquido no cesará hasta que la presión caiga todo lo necesario hasta alcanzar otra vez el punto de equilibrio exactamente. En realidad, la pérdida de agua y sal será ligeramente mayor que la ingestión incluso cuando la presión arterial sea sólo 1 mmHg mayor que el nivel de equilibrio, por lo que la presión continúa cayendo ese último mmHg hasta que, finalmente, vuelva exactamente al punto de equilibrio. Si la presión arterial cae por debajo del punto de equilibrio la ingestión de agua y sal es mayor que la eliminación, por lo que aumenta el volumen de líquido y también el volumen de sangre, y la presión arterial aumenta de nuevo hasta que vuelve exactamente al punto de equilibrio. Este retorno de la presión arterial se produce siempre exactamente al punto de equilibrio es lo que se conoce como principio de ganancia casi infinita por retroalimentación para el control de la presión arterial por el mecanismo de control de líquidos renal­corporal.

DOS DETERMINANTES DEL NIVEL DE PRESIÓN ARTERIAL A LARGO PLAZO

Las dos curvas que representan: 1) la eliminación renal de sal y agua, y 2) la ingestión de sal y agua la presión arterial media a largo plazo al final se reajustará exactamente hasta 100 mmHg, que es el nivel de presión representado por el punto de equilibrio de esta figura. Además, hay sólo dos formas en las que la presión de este punto de equilibrio puede cambiar a partir de los 100 mmHg.

Los dos determinantes principales de la presión arterial a largo plazo son los siguientes:
1. El grado de desplazamiento de la curva de eliminación renal de agua y sal.

2. El nivel de la línea de ingestión de agua y sal.

Alguna alteración de los riñones ha provocado que la curva de eliminación renal se desplace 50 mmHg en dirección a la zona de alta presión , el punto de equilibrio también se ha desplazado hasta 50 mmHg más alto de lo normal. Por tanto, se puede decir que si la curva de eliminación renal se desplaza hacia un nivel de presión nuevo también lo hará la presión arterial siguiendo su nuevo nivel de presión en sólo unos días.

Es imposible cambiar el nivel de presión arterial media a largo plazo hasta un nuevo valor sin modificar uno o ambos determinantes básicos de la presión arterial, es decir: 1) el nivel de ingestión de sal y agua o 2) el grado de desplazamiento de la curva de función renal a lo largo del eje de la presión.

LA CURVA DE ELIMINACIÓN RENAL CRÓNICA ES MUCHO MÁS PRONUNCIADA QUE LA CURVA AGUDA

Una característica importante de la natriuresis por presión (y la diuresis por presión) es que los cambios crónicos en la presión arterial, que duran días o meses, tienen un efecto muy superior sobre la eliminación renal de sal y agua que el observado durante los cambios agudos de presión . Cuando los riñones funcionan normalmente, la curva de eliminación renal crónica es mucho más pronunciada que la curva aguda.

Un aumento en la presión arterial reduce la actividad del sistema nervioso simpático y de varias hormonas, como angiotensina II y aldosterona, que tienden a reducir la excreción de sal y agua a través de los riñones. La reducción en la actividad .

De estos sistemas antinatriuréticos amplifica, por tanto, la eficacia de la natriuresis y la diuresis por presión al elevar la excreción de sal y agua durante los aumentos crónicos en la presión arterial . Por el contrario, cuando la presión arterial se reduce, el sistema nervioso simpático se activa y se incrementa la formación de hormonas antinatriuréticas, lo que se añade a los efectos directos de reducción de la presión para disminuir la eliminación renal de sal y agua.

La combinación de efectos directos de la presión en los riñones y efectos indirectos de la presión en el sistema nervioso simpático y varios sistemas hormonales hace que la natriuresis y la diuresis por presión sean poderosas para el control a largo plazo de la presión arterial y los volúmenes de líquidos del organismo.

En el punto de equilibrio B de presión de la sangre en la curva es casi el mismo que el punto A, el punto de equilibrio para ingesta de sal normal. Por el contrario, la disminución en la ingesta de sal y agua hasta la sexta parte de lo normal suele tener un efecto pequeño en la presión arterial. Así, se dice que muchas personas son insensibles a la sal,ya que las grandes variaciones en la ingesta de sal no modifican la presión sanguínea más que unos milímetros de mercurio.

No obstante, las personas con lesión renal o una secreción excesiva de hormonas antinatriuréticas como angiotensina II o aldosterona pueden ser sensibles a la sal con una curva de eliminación renal atenuada. En estos casos, incluso aumentos moderados en la ingesta de sal pueden provocar incrementos importantes en la presión arterial. Algunos de los factores son pérdida de nefronas funcionales debido a lesión renal, o formación excesiva de hormonas antinatriuréticas como angiotensina II o aldosterona.

EJEMPLO: la reducción quirúrgica de la masa renal o la lesión en el riñón debida a hipertensión, diabetes y diversas enfermedades renales hacen que la presión sanguínea sea más sensible a los cambios en la ingesta de sal. En estos casos, se requieren aumentos en la presión arterial por encima de lo normal para elevar suficientemente la eliminación renal y mantener un equilibrio entre la ingesta y la eliminación de sal y agua.

FRACASO DEL AUMENTO DE LA RESISTENCIA PERIFÉRICA TOTAL PARA ELEVAR A LARGO PLAZO LA PRESIÓN ARTERIAL SI NO SE MODIFICAN LA INGESTIÓN DE LÍQUIDOS Y LA FUNCIÓN RENAL

La ecuación básica de que la presión arterial (la presión arterial es igual al gasto cardíaco por la resistencia periférica total).la presión arterial aumenta inmediatamente cuando la resistencia periférica total aumenta de forma aguda.En este momento, la elevación aguda de la presión arterial no se mantiene si los riñones continúan funcionando normalmente, por el contrario retorna a la normalidad en un día, más o menos.

¿POR QUÉ?

El aumento de la resistencia de los vasos sanguíneos en todo el organismo además de en los riñones no cambia el punto de equilibrio para el control de la presión arterial que dictan los riñones. Por el contrario, los riñones comienzan inmediatamente a responder a la presión arterial alta, provocando la diuresis por presión y la natriuresis por presión. En unas horas se pierden grandes cantidades de sal y agua del organismo, pérdida que continúa hasta que la presión arterial vuelve al nivel de presión del punto de equilibrio. En este punto, la presión de la sangre se normaliza y los volúmenes de sangre y líquidos extracelulares disminuyen a niveles inferiores a lo normal.

EL AUMENTO DE VOLUMEN DE LÍQUIDO PUEDE ELEVAR LA PRESIÓN ARTERIAL AL AUMENTAR EL GASTO CARDÍACO O LA RESISTENCIA PERIFÉRICA TOTAL

mecanismo global por el que el volumen aumentado del líquido extracelular puede elevar la presión arterial, si la capacidad vascular no se incrementa simultáneamente. La secuencia es la siguiente: 1) el aumento de volumen del líquido extracelular 2) aumenta el volumen de sangre, que a su vez 3) aumenta la presión de llenado media de la circulación, que a su vez 4) aumenta el retorno venoso de sangre hacia el corazón, que a su vez 5) aumenta el gasto cardíaco, que a su vez 6) aumenta la presión arterial. A su vez, el aumento en la presión arterial incrementa la excreción renal de sal y agua y puede devolver el volumen de líquido extracelular a valores casi normales si la función renal es normal. En este esquema hay que atender especialmente a las dos vías de aumento del gasto cardíaco que aumentan la presión arterial. Una de ellas es el efecto directo del aumento del gasto cardíaco para aumentar la presión arterial y el otro es un efecto indirecto que eleva la resistencia vascular periférica total a través de la autorregulación del flujo sanguíneo.

IMPORTANCIA DE LA SAL EN EL ESQUEMA RENAL LÍQUIDO CORPORAL DE REGULACIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL

En estudios experimentales se ha demostrado que el aumento de la ingestión de sal eleva más la presión arterial que el aumento de la ingestión de agua, ya que el agua pura se excreta normalmente por los riñones casi con la misma velocidad con la que se ingiere, mientras que la sal no se excreta tan fácilmente. A medida que se acumula la sal en el organismo aumenta indirectamente el volumen de líquido extracelular, por dos razones básicas:

1. Cuando hay un exceso de sal en el líquido extracelular aumenta la osmolalidad del líquido, lo que, a su vez, estimula el centro de la sed en el cerebro, haciendo que esta persona beba cantidades extra de agua para normalizar la concentración extracelular de sal, aumentando el volumen de líquido extracelular.

2. El aumento de la osmolalidad causado por el exceso de sal en el líquido extracelular también estimula el mecanismo secretor del eje hipotálamo­hipófisis posterior para segregar cantidades mayores de hormona antidiurética. A su vez, la hormona antidiurética provoca la reabsorción renal de cantidades mucho mayores de agua del líquido tubular renal, lo que disminuye el volumen excretado de orina, pero aumenta el volumen de líquido extracelular.

Por todas estas importantes razones la cantidad de sal que se acumula en el organismo es el principal determinante del volumen de líquido extracelular.

LA HIPERTENSIÓN CRÓNICA SE DEBE A UN DETERIORO DE LA EXCRECIÓN DE LÍQUIDO RENAL

Hipertensión crónica (o «presión arterial alta»): presión arterial media es mayor que el límite superior del intervalo de las mediciones aceptadas como normales. Una presión arterial media mayor de 110 mmHg (la normal es de 90 mmHg) se considera hipertensión. En la hipertensión importante, la presión arterial media aumenta hasta 150­170 mmHg, con una presión diastólica hasta de 130 mmHg y una presión sistólica que, en ocasiones, puede llegar a los 250 mmHg.

La elevación de la presión arterial acorta la esperanza de vida.

Los efectos letales de la hipertensión se producen principalmente de tres formas:

1. Un exceso de la carga de trabajo sobre el corazón que produce insuficiencia cardíaca precoz y cardiopatía coronaria, provocando la muerte como consecuencia de un ataque cardíaco.

2. La hipertensión arterial daña algún vaso sanguíneo mayor del cerebro, con lo que mueren porciones importantes de ese órgano; es lo que se denomina infarto cerebral.

3.La hipertensión casi siempre provoca lesiones en los riñones, produciendo muchas zonas de destrucción renal y, finalmente, insuficiencia renal, uremia y muerte.

La hipertensión por sobrecarga de volumen significa que la hipertensión está causada por un exceso de acumulación de líquido extracelular en el organismo.

HIPERTENSIÓN POR SOBRECARGA DE VOLUMEN EXPERIMENTAL CAUSADA POR LA DISMINUCIÓN DE LA MASA RENAL JUNTO A UN AUMENTO SIMÚLTANEO DE LA INGESTIÓN DE SAL

Se muestra la hipertensión por sobrecarga de volumen en un grupo de perros a los que se ha extraído el 70% de la masa renal. En el primer círculo señalado en la curva se extrajeron los dos polos de uno de los riñones, y en el segundo círculo se extrajo todo el riñón contralateral, dejando al animal tan sólo con el 30% de la masa renal normal. Obsérvese que la eliminación de esta cantidad de masa renal aumentó la presión arterial una media de sólo 6 mmHg. Después, se administró a los perros una solución salina para beber, en lugar de agua. Como la solución de sal no puede apagar la sed, los perros bebían entre dos y cuatro veces el volumen normal y en unos días la presión arterial aumentó hasta 40 mmHg por encima de lo normal. Después de 2 semanas los perros recibieron agua del grifo en lugar de la solución con sal y la presión arterial volvió a la normalidad en 2 días. Por último, al finalizar el experimento los perros recibieron otra vez la solución de agua con sal y esta vez la presión aumentó mucho más rápidamente y hasta un nivel incluso mayor, porque los perros ya habían «aprendido» a tolerar la solución de sal y, por tanto, bebieron mucho más

La reducción de la masa renal hasta el 30% de lo normal redujo la capacidad renal de excreción de sal y agua. Por tanto, la sal y el agua se acumularon en el organismo y la presión arterial aumentó en pocos días, lo suficiente como para excretar el exceso de la ingestión de sal y agua.

HIPERTENSIÓN POR SOBRECARGA DE VOLUMEN EN PACIENTES QUE NO TIENEN RIÑONES, PERO QUE SE MANTIENEN CON UN RIÑÓN SUPERFICIAL

En los pacientes que se mantienen con un riñón artificial es especialmente importante mantener el volumen de líquido corporal en un nivel normal, es decir, es importante retirar una cantidad apropiada de agua y sal cada vez que el paciente esté en diálisis. Si no se hace así y se deja aumentar el volumen de líquido extracelular, e se producirá hipertensión . Es decir, el gasto cardíaco aumenta primero y provoca hipertensión. Después, el mecanismo de autorregulación devuelve el gasto cardíaco a la normalidad a la vez que provoca el aumento secundario de la resistencia periférica total. Por tanto, al final la hipertensión es de tipo resistencia periférica alta.

HIPERTENSIÓN PROVOCADA POR EL ALDOSTERONISMO PRIMARIO

Otro tipo de hipertensión por sobrecarga de volumen se debe a un exceso de aldosterona en el organismo . Un tumor pequeño de las glándulas suprarrenales a veces segrega grandes cantidades de aldosterona, una afección que se conoce como «aldosteronismo primario». La aldosterona aumenta la velocidad de reabsorción de sal y agua en los túbulos renales, con lo que disminuye la pérdida de ambos por orina al mismo tiempo que se provoca el aumento de volumen de sangre y de líquido extracelular. En consecuencia, se produce hipertensión. Si al mismo tiempo aumenta la ingestión de sal la hipertensión será aún mayor. Además, el exceso de presión arterial causa cambios patológicos en los riñones si la situación persiste durante meses o años, y se retendrá aún más sal y agua además de la retención causada directamente por la aldosterona. Por tanto, la hipertensión llegará a ser letal.

EL SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA: SU FUNCIÓN EN EL CONTROL DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Además de la capacidad de los riñones de controlar la presión arterial a través de los cambios de volumen del líquido extracelular, los riñones también tienen otro mecanis mo potente para controlar la presión arterial. Es el sistema renina­angiotensina. La renina es una enzima proteica liberada por los riñones cuando la presión arterial desciende demasiado. A su vez, eleva la presión arterial de varias formas, con lo que ayuda a corregir el descenso inicial de la presión.

COMPONENTES DEL SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA

Se muestran los pasos funcionales por los que el sistema renina­angiotensina facilita la regulación de la presión arterial. La renina se sintetiza y almacena en una forma inactiva conocida como prorrenina en las células yuxtaglomerulares (células YG) de los riñones. Las células YG son miocitos lisos modificados situados en las paredes de las arteriolas aferentes, inmediatamente proximales a los glomérulos.Cuando desciende la presión arterial se producen una serie de reacciones intrínsecas de los riñones que provocan la escisión de muchas de las moléculas de prorrenina de las células YG y la liberación de renina, la mayor parte de la cual entra en la circulación sanguínea renal para circular después por todo el organismo. No obstante, quedan pequeñas cantidades de renina en los líquidos locales del riñón que inician varias funciones intrarrenales. La propia renina es una enzima y no una sustancia vasoactiva. Como se ve en el esquema de la figura 19­10, la renina actúa enzimáticamente sobre otra proteína plasmática, una globulina denominada sustrato de renina (o angiotensinógeno), para liberar un péptido de 10 aminoácidos, la angiotensina I, que tiene propiedades vasoconstrictoras discretas, no suficientes para provocar cambios suficientes en la función circulatoria. La renina persiste en la sangre durante 30 min hasta 1 h y continúa provocando la formación de aún más angiotensina I durante todo este tiempo. Unos segundos o minutos después de la formación de angio tensina I se escinden otros dos aminoácidos a partir de la angiotensina I para formar el péptido de 8 aminoácidos angiotensina II.Esta conversión se produce en gran medida en los pulmones, cuando el flujo sanguíneo atraviesa los pequeños vasos de ese territorio, catalizada por una enzima denominada enzima convertidora de la angiotensina,que está presente en el endotelio de los vasos pulmonares. Otros tejidos, como los riñones y los vasos sanguíneos, también contienen enzima convertidora y, por tanto, forman angiotensina II localmente. La angiotensina II es una sustancia vasoconstrictora muy potente que también afecta a la función circulatoria de otras formas. No obstante, persiste en sangre sólo durante 1­2 min porque se inactiva rápidamente por muchas enzimas tisulares y sanguíneas que se conocen colectivamente como angiotensinasas. Durante su presencia en sangre la angiotensina II tiene dos efectos principales que pueden elevar la presión arterial. El primero de ellos, la vasoconstricción de muchas zonas del organismo,se produce rápidamente. La vasoconstricción es muy intensa en las arteriolas y mucho menor en las venas. La constricción de las arteriolas aumenta la resistencia periférica total, con lo que aumenta la presión arterial como se demuestra en la parte inferior del esquema de la figura 19­10. Además, la constricción leve de las venas favorece el incremento del retorno de sangre venosa hacia el corazón, con lo que se facilita la función de bomba cardíaca contra una presión en aumento. La segunda forma más importante por la que la angiotensina II aumenta la presión arterial es el descenso de la excreción tanto de sal como de agua por los riñones, lo que aumenta lentamente el volumen del líquido extracelular, lo que después aumenta la presión arterial durante las horas y días sucesivos. Este efecto a largo plazo, que actúa a través del mecanismo de volumen del líquido extracelular, es incluso más potente que el mecanismo vasoconstrictor agudo a la hora de aumentar finalmente la presión arterial.

RAPIDEZ E INTENSIDAD DE LA RESPUESTA PRESORA VASOCONSTRICTORA AL SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA

El efecto de una hemorragia sobre la presión arterial en dos situaciones distintas:

1) con el sistema reninaangiotensina funcionante

2) sin el sistema funcionante (el sistema se interrumpió mediante un anticuerpo antirrenina).

Después de la hemorragia, suficiente como para provocar el descenso agudo de la presión arterial hasta 50 mmHg, la presión arterial volvió a aumentar hasta 83 mmHg cuando el sistema renina­angiotensina estaba funcionante. Por el contrario, aumentó sólo hasta 60 mmHg cuando se bloqueó el sistema renina­angiotensina, demostrando que este sistema es suficientemente potente como para devolver la presión arterial al menos la mitad de la diferencia con la normalidad en unos minutos después de sufrir una hemorragia importante.

EL EFECTO DE ANGIOTENSINA II EN LOS RIÑONES PROVOCA RETENCIÓN RENAL DE SAL Y AGUA: UN MÉTODO IMPORTANTE PARA EL CONTROL A LARGO PLAZO DE LA PRESIÓN ARTERIAL

La angiotensina II hace que los riñones retengan sal y agua de dos formas principales:

1. La angiotensina II actúa directamente sólo en los riñones para provocar la retención de sal y agua.

2. La angiotensina II provoca la secreción de aldosterona de las glándulas suprarrenales; la aldosterona, a su vez, aumenta la reabsorción de sal y agua en los túbulos renales.

Siempre que circulen en sangre cantidades excesivas de angiotensina II se establecen automáticamente todos los mecanismos de control de líquidos renal­corporal de la presión arterial a largo plazo para alcanzar una presión arterial más alta de lo normal. }

MECANISMOS DE LOS EFECTOS RENALES DIRECTOS DE ANGIOTENSINA II PROVOCAN LA RETENCIÓN RENAL DE AGUA Y SAL

. La angiotensina tiene varios efectos renales directos que hacen que los riñones retengan sal y agua. Uno de los efectos principales es contraer las arteriolas renales, con lo que disminuye el flujo sanguíneo a través de los riñones. El flujo lento de sangre reduce la presión de los capilares peritubulares, lo que provoca una reabsorción rápida de líquido desde los túbulos. La angiotensina II tiene también acciones directas importantes sobre las propias células tubulares, aumentando la reabsorción tubular de sodio y agua. El resultado total de todos estos efectos es significativo, un descenso de la producción de orina.

ESTIMULACIÓN DE LA SECRECIÓN DE ALDOSTERONA POR ANGIOTENSINA II Y EFECTO DE LA ALDOSTERONA EN EL INCREMENTO DE LA RETENCIÓN DE SAL Y AGUA EN LOS RIÑONES

La angiotensina II también es uno de los factores estimulantes más potentes de la secreción de aldosterona por las glándulas suprarrenales. Por tanto, la velocidad de secreción de aldosterona aumenta también cuando se activa el sistema renina­angiotensina. Una de las funciones consecuentes de la aldosterona consiste en lograr un aumento importante de la reabsorción de sodio en los túbulos renales, con lo que aumenta el sodio en el líquido extracelular. Este aumento de sodio provoca a su vez la retención hídrica, aumentando el volumen de líquido extracelular y provocando secundariamente una elevación de la presión arterial aún a más largo plazo. En consecuencia, tanto el efecto directo de la angiotensina sobre el riñón como su acción a través de la aldosterona son importantes en el control a largo plazo de la presión arterial.

ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LOS CAMBIOS DE LA PRESIÓN ARTERIAL PROVOCADOS POR LA ANGIOTENSINA II

Se muestra un análisis cuantitativo del efecto de la angiotensina en el control de la presión arterial y se ven las dos curvas de eliminación renal, así como una línea que representa el nivel normal de la ingestión de sodio. La curva de eliminación renal de la izquierda es la que se ha medido en perros cuyo sistema renina­angiotensina había sido bloqueado por un inhibidor de la enzima convertidora de la angiotensina que bloquea la conversión de angiotensina I a angiotensina II. La curva de la derecha se midió en perros que recibían una infusión continua con angiotensina II.El desplazamiento de la curva de eliminación renal hacia niveles de presión más altos bajo la influencia de la angiotensina II.Este desplazamiento se debe tanto a los efectos directos de la angiotensina II en el riñón como al efecto indirecto a través de la secreción de aldosterona.Los dos puntos de equilibrio, uno para el nivel cero de angiotensina en el que se muestra una presión arterial de 75 mmHg y otro para la angiotensina elevada, que muestra un nivel de presión de 115 mmHg.El efecto de la angiotensina de provocar la retención renal de sal y agua ejerce una potente acción favoreciendo la elevación crónica de la presión arterial.

FUNCIÓN DEL SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA EN EL MANTENIMIENTO DE UNA PRESIÓN ARTERUAL NORMAL A PESAR DE LAS GRANDES VARIACIONES DE LA INGESTIÓN DE SAL

Una de las funciones más importantes del sistema reninaangiotensina es permitir que la persona ingiera cantidades muy pequeñas o muy grandes de sal sin provocar grandes cambios del volumen de líquido extracelular ni de la presión arterial.

El sistema renina-­angiotensina es un mecanismo automático de retroalimentación que mantiene la presión arterial en un nivel normal o casi normal incluso cuando aumenta la ingestión de sal. Cuando la ingestión de sal disminuye por debajo de lo normal se consiguen efectos exactamente opuestos.

TIPOS DE HIPERTENSIÓN EN QUE INTERVIENE LA ANGIOTENSINA: HIPERTENSIÓN PROVOCADA POR UN TUMOR SECRETOR DE RENINA O POR LA INFUSIÓN DE ANGIOTENSINA

En ocasiones aparece un tumor de células yuxtaglomerulares secretoras de renina (las células YG) que segrega cantidades enormes de renina; a su vez, se forman cantidades igualmente enormes de angiotensina II. En todos los pacientes en los que se ha dado esta situación se ha desarrollado una hipertensión importante.

La angiotensina II aumenta la presión arterial por dos mecanismos:

1. Al contraer las arteriolas de todo el cuerpo, con lo que aumenta la resistencia periférica total y la presión arterial; este efecto se produce en segundos después de que comience la infusión de angiotensina.

2. Al provocar la retención renal de sal y agua; en un período de días esta situación también provoca hipertensión y es la causa principal del mantenimiento a largo plazo de la presión arterial elevada.

HIPERTENSIÓN DE GOLDBLATT (RIÑON ÚNICO)

Cuando se elimina un riñón y se coloca un elemento constrictor en la arteria renal del riñón remanente, el efecto inmediato es un gran descenso de la presión en la arteria renal distalmente al elemento constrictor. Después, en segundos o minutos, la presión arterial sistémica comienza a aumentar, y sigue haciéndolo durante varios días. Lo habitual es que la presión aumente con rapidez en la primera hora, más o menos, para producirse después un aumento adicional más lento a lo largo de varios días. Cuando la presión arterial sistémica alcanza un nuevo nivel de presión estable, la presión arterial renal habrá vuelto casi hasta la normalidad. La hipertensión producida de esta forma se conoce como hipertensión de Goldblatt con «riñón único»en honor al Dr. Harry Goldblatt, primer científico que estudió las importantes características cuantitativas de la hipertensión causada por la constricción de la arteria renal.

El aumento precoz de la presión arterial en la hipertensión de Goldblatt se debe al mecanismo vasoconstrictor de renina­angiotensina, es decir, debido al escaso flujo sanguíneo renal después de la constricción aguda de la arteria renal se segregan grandes cantidades de renina en el riñón, lo que provoca el aumento de angiotensina II y aldosterona en sangre.la angiotensina eleva de forma aguda la presión arterial. La secreción de renina aumenta hasta el máximo en 1 h, volviendo casi a la normalidad en 5­7 días,para entonces, la presión arterial renal también habrá aumentado hasta la normalidad, por lo que el riñón ya no estará isquémico. El segundo aumento de la presión arterial se debe a la retención de sal y agua por un riñón con vasoconstricción En 5-­7 días el volumen de líquido corporal habrá aumentado lo suficiente como para elevar la presión arterial hasta su nuevo nivel mantenido.

En pacientes con estenosis de la arteria renal de un riñón único, tal como sucede en ocasiones después de que una persona reciba un trasplante de riñón. Además, los aumentos funcionales o patológicos en la resistencia de las arteriolas renales debidos a aterosclerosis o a niveles excesivos de vasoconstrictores pueden causar hipertensión a través de los mismos mecanismos que la compresión de la arteria renal principal.

HIPERTENSIÓN DE GOLDBLATT CON DOS RIÑONES

La hipertensió puede aparecer cuando se produce la constricción sólo de un riñón, mientras que la arteria del otro es normal. Esta hipertensión es consecuencia del mecanismo siguiente: el riñón que tiene la constricción segrega renina y también retiene sal y agua por el descenso de la presión arterial renal en ese riñón. Entonces, el riñón contrario «normal» retiene sal y agua por la presencia de la renina producida por el riñón isquémico. Esta renina provoca la formación de angiotensina II y aldosterona, circulando ambas hacia el riñón contrario y haciendo que retenga sal y agua. Es decir, ambos riñones retienen sal y agua, pero por motivos diferentes. En consecuencia, se desarrolla hipertensión.

La contrapartida clínica a la hipertensión de «Goldblatt con dos riñones» sucede cuando existe estenosis de una sola arteria renal provocada, por ejemplo, por aterosclerosis, en una persona que tiene dos riñones.

HIPERTENSIÓN CAUSADA POR RIÑONES ENFERMOS QUE SEGREGAN RENINA CRÓNICAMENTE

Hay zonas parcheadas enfermas en uno o ambos riñones, que se vuelven isquémicos por la constricción vascular local, mientras que otras áreas de los riñones son normales. El tejido renal con parches isquémicos segrega renina que, a su vez, actúa a través de la formación de angiotensina II, con lo cual la masa renal residual también retiene sal y agua. En realidad, una de las causas más frecuentes de hipertensión renal, en especial en los ancianos, es la enfermedad isquémica renal parcheada.

OTROS TIPOS DE HIPERTENSIÓN PROVOCADA POR CONVINACIONES DE SOBRECARGA DE VOLUMEN Y VASOCONSTRICCIÓN

Hipertensión en la parte alta del cuerpo, causada por la coartación aórtica. Uno de cada varios miles de recién nacidos tiene una constricción o bloqueo patológico de la aorta en un punto distal a las ramas que desde la aorta se dirigen hacia la cabeza y los brazos, pero proximal a las arterias renales. Esta situación se conoce como coartación aórtica. Cuando esto sucede, el flujo sanguíneo hacia la parte inferior del cuerpo se transporta a través de muchas arterias colaterales de pequeño tamaño por la pared corporal, con gran resistencia vascular entre la parte alta y la parte baja de la aorta. En consecuencia, la presión arterial en la parte alta del cuerpo puede ser hasta un 40-­50% mayor que en la parte inferior.

FUNCIÓN DE LA AUTORREGULACIÓN EN LA HIPERTENSIÓN PROVOCADA POR LA COARTACIÓN AÓRTICA

Una característica significativa de la hipertensión causada por la coartación aórtica es que el flujo sanguíneo de los brazos, donde la presión puede ser un 40­60% por encima de lo normal, es casi exactamente normal. Además, el flujo sanguíneo de las piernas, donde la presión no esta elevada, también es casi exactamente normal

HIPERTENSIÓN EN LA PREECLAMPSIA(TOXEMIA DEL EMBARAZO)

Entre el 5 y el 10% de las mujeres gestantes desarrollan un síndrome conocido como preeclampsia (también denominado toxemia del embarazo). Una de las manifestaciones de la preclampsia es la hipertensión, que habitualmente remite después del nacimiento del bebé. Se cree que la isquemia de la placenta y la liberación consecuente de factores tóxicos por una placenta isquémica son los causantes de muchas de las manifestaciones de este trastorno, como la hipertensión de la madre.Las sustancias liberadas por la placenta isquémica provocan la disfunción de las células endoteliales vasculares de todo el cuerpo, incluidos los vasos sanguíneos de los riñones. Esta disfunción endotelial disminuye la liberación de óxido nítrico y de otras sustancias vasodilatadoras, provocando vasoconstricción, descenso de la velocidad de filtración de líquidos desde los glomérulos hacia los túbulos renales, alteración de la natriuresis renal por presión y desarrollo de hipertensión.

HIPERTENSIÓN NEURÓGENEA

La hipertensión neurógena aguda puede deberse a una estimulación potente del sistema nervioso simpático,por ejemplo, cuando una persona se excita por cualquier motivo, o a veces en estados de ansiedad, el sistema simpático se estimula en exceso, se produce una vasoconstricción periférica en cualquier parte del cuerpo y aparece la hipertensión aguda.

HIPERTENSIÓN NEURÓGENEA AGUDA PROVOCADA POR LA SECCIÓN DE LOS NERVIOS DE LOS BARORRECEPTORES

Aparece cuando se cortan los nervios procedentes de los barorreceptores o cuando se destruye el tracto solitario a cada lado del bulbo raquídeo . La interrupción brusca de las señales nerviosas normales procedentes de los barorreceptores tiene el mismo efecto sobre los mecanismos nerviosos de control de la presión que una reducción súbita de la presión arterial en las arterias aorta y carótida.la pérdida del efecto inhibidor normal del centro vasomotor provocada por las señales normales de los barorreceptores consigue que el centro vasomotor desarrolle súbitamente una gran actividad y la presión arterial media aumenta desde 100 mmHg hasta incluso 160 mmHg.

La presión vuelve casi a la normalidad en 2 días, porque la respuesta del centro vasomotor a la ausencia de señales de los barorreceptores se va desvaneciendo, lo que se conoce como «ajuste» del control de los barorreceptores del mecanismo de presión. Por tanto, la hipertensión neurógena causada por la sección de los nervios de los barorreceptores es principalmente una hipertensión de tipo agudo y no crónica.

CAUSAS GENÉTICAS DE HIPERTENSIÓN

En los seres humanos se han identificado varias mutaciones génicas diferentes que pueden causar hipertensión. Estas formas de hipertensión se denominan hipertensión monogénica,ya que están provocadas por la mutación de un solo gen. Un rasgo interesante de estos trastornos genéticos es que inducen una reabsorción excesiva de sal y agua por parte de los túbulos renales. En algunos casos, el aumento de la reabsorción se debe a mutaciones génicas que aumentan directamente el transporte de sodio o cloruro en las células epiteliales de los túbulos renales.

HIPERTENSIÓN PRIMARIA ESENCIAL

El 90-­95% de todas las personas que tienen hipertensión tienen «hipertensión primaria», también cono cida como «hipertensión esencial» por muchos médicos. Estos términos significan, simplemente, que la hipertensión es de origen desconocido,al contrario que las demás formas de hipertensión, que son secundarias a causas conocidas, como la estenosis de la arteria renal o formas monogénicas de hipertensión.

En la mayoría de los pacientes el aumento excesivo de peso y la vida sedentaria parecen desempeñar un papel importante en la causa de la hipertensión.

En las nuevas normas clínicas para el tratamiento de la hipertensión se recomienda aumentar la actividad física y la pérdida de peso como primer paso para el tratamiento de la mayoría de los pacientes hipertensos.

Características de la hipertensión primaria provocada por el aumento de peso excesivo y por la obesidad son:

1. El gasto cardíaco aumenta,en parte, por el aumento adicional del flujo sanguíneo necesario para el tejido adiposo extra.
2. 2. La actividad simpática nerviosa está aumentada en los pacientes con sobrepeso, en especial en los riñones.
3. Las concentraciones de angiotensina II y aldosterona están aumentadas en dos o tres veces en muchos pacientes obesos,lo que puede deberse al aumento de la estimulación nerviosa simpática, que a su vez aumenta la libera ción de renina por los riñones y, por tanto, la formación de angiotensina II, que, a su vez, estimula la secreción de aldosterona en las suprarrenales.
4. El mecanismo renal de natriuresis por presión está alterado y los riñones no excretarán cantidades adecuadas de sal y agua, a menos que la presión arterial sea alta o que la función renal pueda mejorar.

TRATAMIENTO DE LA HIPERTENSIÓN ESENCIAL

Tratamiento de la hipertensión:primer paso, modificar el estilo de vida con el objetivo de aumentar la actividad física y la pérdida de peso en la mayoría de los casos.

Para tratar la hipertensión se usan dos clases generales de fármacos: 1) fármacos vasodilatores,que aumentan el flujo sanguíneo renal, y 2) fármacos natriuréticos o diuréticos,que disminuyen la reabsorción tubular de sal y agua. Los fármacos vasodilatadores provocan la vasodilatación en muchos otros tejidos del organismo, además de los riñones.

Los distintos fármacos actúan de alguna de las siguientes formas: 1) inhibiendo las señales nerviosas simpáticas hacia los riñones o bloqueando la acción del neurotransmisor simpático sobre la vasculatura renal y los túbulos renales; 2) relajando directamente el músculo liso de la vasculatura renal, o 3) bloqueando la acción del sistema renina­angiotensina sobre la vasculatura renal o los túbulos renales.

MECANISMOS DE CONTROL DE LA PRESIÓN DE ACCIÓN RÁPIDA, EN SEGUNDOS O MINUTOS

Los mecanismos de control de la presión de acción rápida consisten, casi en su totalidad, en reflejos nerviosos agudos y otras respuestas nerviosas.

que responden en segundos, como son: 1) el mecanismo de retroalimentación de los barorreceptores; 2) el mecanismo de isquemia en el sistema nervioso central, y 3) el mecanismo de quimiorreceptores. Estos mecanismos no sólo comienzan a reaccionar en segundos, sino que también son potentes. Después de producirse un descenso agudo de la presión, como sucedería en caso de una hemorragia importante: 1) los mecanismos nerviosos se combinan para provocar la constricción de las venas y transferir sangre hacia el corazón; 2) aumentar la frecuencia y la contractilidad cardíacas para mejorar la capacidad de bomba del corazón, y 3) provocar la constricción de las arteriolas más periféricas para impedir que el flujo de sangre abandone las arterias. Todos estos efectos son casi instantáneos y tienen como objetivo elevar la presión arterial hasta el nivel de supervivencia.

MECANISMOS A LARGO PLAZO PARA LA REGULACIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Hay muchos factores que afectan al nivel regulador de la presión del mecanismo de control de líquidos renal­corporal. Uno de ellos es la aldosterona. El descenso de la presión arterial conduce en minutos al aumento de la secreción de la aldosterona, que en horas o días tendrá un papel importante en la modificación de las características del mecanismo de control de líquidos renal-corporal.

Especialmente importante es la interacción del sistema renina­angiotensina con los mecanismos de aldosterona y líquidos renales. Por ejemplo, la ingestión de sal de una persona es muy variable de un día a otro. En este capítulo hemos visto que la ingestión de sal puede disminuir a tan sólo la décima parte de lo normal o puede aumentar 10­15 veces con respecto a lo normal, y a pesar de ello se puede regular el nivel de presión arterial media, que cambiará sólo unos milímetros de mercurio si el sistema renina­angiotensina­aldosterona está totalmente operativo.

El control de la presión arterial comienza siempre con cambios en el estilo de vida relacionados con el control nervio so de la presión y después continúa con el mantenimiento de las características de control intermedio de la presión para, por último, estabilizar la presión a largo plazo utilizando el mecanismo de control de líquidos renal­corporal. Este mecanismo a largo plazo interacciona, a su vez, con el sistema renina­angiotensina­aldosterona, el sistema nervioso y otros factores que permiten un control especial de la presión en los capilares en casos determinados.

FORMACIÓN DE LA ORINA POR LOS RIÑONES:II.REABSORCIÓN Y SECRECIÓN TUBULAR

A medida que el filtrado glomerular pasa por los túbulos renales, fluye de forma secuencial a través de sus diferentes partes (el túbulo proximal, el asa de Henle, el túbulo distal, el túbulo colector y, finalmente, el conducto colector) antes de eliminarse por la orina. A lo largo de este recorrido, algunas sustancias se reabsorben selectivamente en los túbulos volviendo a la sangre, mientras que otras se secretan desde la sangre a la luz tubular. Finalmente, la orina ya formada y todas las sustancias que contiene representan la suma de los tres procesos básicos que se producen en el riñón (la filtración glomerular, la reabsorción tubular y la secreción tubular): Excreción urinaria = Filtración glomerular − Reabsorción tubular + Secreción tubular. la reabsorción tubular desempeña un papel importante en lo que se refiere a su excreción final por la orina.La secreción tubular es responsable de las cantidades significativas de iones potasio e hidrógeno y de algunas otras sustancias que aparecen en la orina.

LA REABSORCIÓN TUBULAR ES CUANTITATIVAMENTE IMPORTANTE Y ALTAMENTE SELECTIVA .

Manejo renal de algunas sustancias que se filtran libremente en los riñones y que se reabsorben en cantidades variables. La intensidad con la que cada una de estas sustancias se filtra se calcula así: Filtración = Filtrado glomerular × Concentración plasmática. Cuando se hace este cálculo, se supone que la sustancia se filtra libremente y que no está unida a las proteínas del plasma.

LA REABSORCIÓN TUBULAR COMPRENDE MECANISMOS PASIVOS Y ACTIVOS

Para que una sustancia se reabsorba, primero debe ser transportada: 1) a través de las membranas del epitelio tubular hasta el líquido intersticial renal y luego 2) a través de la membrana capilar peritubular hasta la sangre.

La reabsorción a través del epitelio tubular hacia el líquido intersticial se efectúa me diante un transporte activo y pasivo y por los mismos mecanismos básicos para el transporte a través de otras membranas del cuerpo. Por ejemplo, el agua y los solutos pueden ser transportados bien a través de las propias membranas celulares (vía transcelular) o a través de los espacios que existen entre las uniones celulares (vía paracelular). Luego, una vez producida la reabsorción a través de las células epiteliales tubulares hasta el líquido intersticial, el agua y los solutos son transportados a través de las paredes de los capitales peritubulares para pasar a la sangre por ultrafiltración (mayor parte del flujo), que está mediado por fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas. Los capilares peritubulares se comportan de forma muy parecida a las terminaciones venosas porque existe una fuerza de reabsorción neta que mueve el líquido y los solutos desde el intersticio a la sangre.

TRANSPORTE ACTIVO

El transporte activo puede mover un soluto en contra de un gradiente electroquímico y para ello precisa energía del metabolismo. El transporte que está acoplado directamente a una fuente de energía, como la hidrólisis del trifosfato de adenosina (ATP), se llama transporte activo primario. Un buen ejemplo de esto es la bomba ATPasa sodio­potasio que funciona en los tramos del túbulo renal. El transporte que está acoplado indirectamente a una fuente de energía, como el debido a un gradiente de iones, se conoce como transporte activo secundario. La reabsorción de glucosa por el túbulo renal es un ejemplo de transporte activo secundario. Aunque los solutos pueden reabsorberse en el túbulo por mecanismos activos y pasivos, el agua siempre se reabsorbe por un mecanismo físico pasivo (no activo) llamado ósmosis, que significa difusión de agua desde una zona de baja concentración de solutos (alta concentración de agua) a otra de concentración alta de solutos (baja concentración de agua).

LOS SOLUTOS PUEDEN TRANSPORTARSE A TRAVÉS DE LAS CÉLULAS EPITELIALES O ENTRE CELULAS.

Las células tubulares renales se mantienen juntas por medio de uniones estrechas. Los espacios intercelulares laterales están situados por detrás de estas uniones estrechas y separan las células epiteliales del túbulo. Los solutos pueden reabsorberse o secretarse a través de las células por vía transcelular o entre las células moviéndose a través de las uniones estrechas y los espacios intercelulares siguiendo la vía paracelular. El sodio es una sustancia que se desplaza por las dos vías, aunque la mayor parte lo hace a través de la vía transcelular. En algunos segmentos de la nefrona, especialmente en el túbulo proximal, el agua se reabsorbe también a través de la vía paracelular, y las sustancias disueltas en el agua, se transportan junto al líquido que se reabsorbe entre las células.

El TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO A TRAVÉS DE LA MEMBRANA TUBULAR ESTÁ ACOPLADO A LA HIDRÓLISIS DEL ATP

La importancia especial del trasporte activo primario es que puede mover los solutos en contra de un gradiente electroquímico. La energía necesaria para este transporte activo procede de la hidrólisis del ATP que realiza la ATPasa unida a la membrana; la ATPasa es también un componente del mecanismo de transporte que liga y mueve solutos a través de las membranas celulares. Los transportadores activos primarios en los riñones que conocemos son la ATPasa sodiopotasio, la ATPasa hidrógeno, la ATPasa hidrógeno­potasio y la ATPasa calcio. Un buen ejemplo de un sistema de transporte activo primario es la reabsorción de iones sodio a través de la membrana tubular proximal.

En las superficies basolaterales de la célula epitelial tubular, la membrana celular tiene un amplio sistema de ATPasa sodiopotasio que hidroliza al ATP y utiliza la energía liberada para transportar los iones sodio desde el interior de la célula hasta el intersticio. Al mismo tiempo, el potasio pasa desde el intersticio al interior de la célula. El funcionamiento de esta bomba de iones mantiene una concentración intracelular de sodio baja y una concentración intracelular de potasio alta y genera una carga negativa neta de unos –70 mV dentro de la célula. Este bombeo activo de sodio de la célula a través de su membrana basolateral favorece la difusión pasiva del sodio a través de la membrana luminal de la célula, desde la luz tubular al interior de la célula por dos razones: 1) existe un gradiente de concentración que favorece la difusión del sodio hacia el interior de la célula. 2) el potencial intracelular negativo, de –70 mV, atrae a los iones sodio positivos que se encuentran en la luz tubular hacia el interior de la célula.

La reabsorción activa del sodio mediante la ATPasa sodio­potasio tiene lugar en la mayor parte del túbulo. En el túbulo proximal hay un borde en cepillo extenso en el lado luminal de la membrana. También existen proteínas transportadoras del sodio, que fijan los iones en el lado luminal de la membrana y lo liberan dentro de la célula, lo que constituye una difusión facilitada del sodio a través de la membrana hacia el interior de la célula. Estas proteínas transportadoras son importantes para el transporte activo secundario de sustancias, como la glucosa y los aminoácidos, Así pues, la reabsorción neta de los iones sodio desde la luz tubular hacia la sangre supone al menos tres pasos: 1. El sodio se difunde a través de la membrana luminal (también llamada membrana apical) al interior de la célula siguiendo un gradiente electroquímico creado por la bomba ATPasa sodio­potasio. 2. El sodio es transportado a través de la membrana basolateral contra un gradiente electroquímico por la acción de la bomba ATPasa sodio­potasio. 3. El sodio, el agua y otras sustancias se reabsorben del líquido intersticial hacia los capilares peritubulares por ultrafiltración, un proceso pasivo gobernado por gradientes de presión hidrostática y coloidosmótica.

REABSORCIÓN ACTIVA SECUNDARIA A TRAVÉS DE LA MEMBRANA TUBULAR

En el transporte activo secundario, dos o más sustancias se ponen en contacto con una determinada proteína de la membrana (una molécula transportadora) y ambas atraviesan juntas la membrana. Cuando una sustancia (p. ej., el sodio) difunde a favor de su gradiente electroquímico, la energía liberada se utiliza para que otra sustancia
(p. ej., la glucosa) pase en contra de su gradiente electroquímico. De este modo, el transporte activo secundario no precisa energía que proceda directamente del ATP o de otras fuentes de fosfatos de alta energía. Por el contrario, la fuente directa de energía es la liberada por la difusión facilitada simultánea de otra sustancia transportada a favor de su propio gradiente electroquímico.

En ambos casos, existen proteínas transportadoras específicas en el borde en cepillo que se combinan con un ion sodio y con un aminoácido o una molécula de glucosa al mismo tiempo. Estos mecanismos de transporte son tan eficientes que eliminan prácticamente toda la glucosa y los aminoácidos de la luz tubular. Una vez dentro de la célula, la glucosa y los aminoácidos salen a través de las membranas basolate rales por difusión facilitada, gobernada por las elevadas concentraciones de glucosa y aminoácidos en la célula facilitados por proteínas transportadoras específicas. Los cotransportadores de glucosa y sodio (SGLT2 y SGLT1) están situados en el borde en cepillo de las células tubulares proximales y llevan glucosa al citoplasma celular en contra de un gradiente de concentración, como se ha descrito antes. Aproximadamente el 90% de la glucosa filtrada es reabsorbido por SGLT2 en la primera parte del túbulo proximal (segmento S1) y el 10% residual es transportado por SGLT1 en los segmentos posteriores del túbulo proximal

SECRECIÓN ACTIVA SECUNDARIA HACIA LOS TÚBULOS

Algunas sustancias se secretan en los túbulos mediante un transporte activo secundario. Esto supone a menudo un contratransporte de la sustancia junto a iones sodio. En el contratransporte, la energía liberada por el desplazamiento a favor de la corriente de una de las sustancias (p. ej., los iones sodio) permite el paso a contracorriente de una segunda sustancia en dirección opuesta, es la secreción activa de iones hidrógeno acoplada a la reabsorción de sodio en la membrana luminal del túbulo proximal.La entrada del sodio en la célula se combina con la expulsión de hidrógeno de la célula gracias al contratransporte sodio­hidrógeno. Este transporte está mediado por una proteína específica (intercambiador de sodio­hidrógeno) que se encuentra en el borde en cepillo de la membrana luminal. Conforme el sodio es transportado al interior de la célula, los iones hidrógeno son obligados a salir en dirección contraria hacia la luz tubular

PINOCITOSIS: UN MECANISMO DE TRANSPORTE ACTIVO PARA REABSORBER PROTEÍNAS

Algunas partes del túbulo, especialmente del túbulo proximal, reabsorben moléculas grandes, como las proteínas, por pinocitosis. En este proceso, la proteína se une al borde en cepillo de la membrana luminal y, seguidamente, esta porción de la membrana se invagina hacia el interior de la célula hasta que forma una vesícula que contiene la proteína. Una vez dentro de la célula, la proteína se digiere en sus aminoácidos, que se reabsorben a través de la membrana basolateral hacia el líquido intersticial. Como la pinocitosis necesita energía, se considera una forma de transporte activo.

TRANSPORTE MÁXIMO DE SUSTANCIAS QUE SE REABSORBEN DE FORMA ACTIVA

Las sustancias que se reabsorben o excretan activamente tienen un límite en la intensidad con la que pueden transportarse, denominado transporte máximo. Este límite se debe a la saturación de los sistemas de transporte específicos cuando la cantidad de soluto que llega al túbulo (denominada carga tubular) supera la capacidad de las proteínas transportadoras y enzimas específicas implicadas en el proceso de transporte. El sistema de transporte de la glucosa en el túbulo proximal es un buen ejemplo. Normalmente no aparece glucosa medible en la orina porque casi toda la glucosa filtrada se reabsorbe en el túbulo proximal. Pero cuando la carga filtrada supera la capacidad de los túbulos de reabsorber la glucosa, se produce la excreción de glucosa en la orina.El exceso de glucosa filtrada no se reabsorbe y pasa a la orina.

SUSTANCIAS QUE SE TRANSPORTAN DE FORMA ACTIVA PERO NO EXHIBEN TRANSPORTE MÁXIMO

La razón de que solutos con trasporte activo muestren a menudo un transporte má ximo es que el sistema transportador se satura a medida que
la carga tubular aumenta. Algunas sustancias que se reabsorben de forma pasiva no muestran un transporte máximo porque la intensidad de su transporte está determinada por otros factores, como: 1) el gradiente electroquímico para la difusión de la sustancia a través de la membrana; 2) la permeabilidad de la membrana para la sustancia, y 3) el tiempo que el líquido que contiene la sustancia permanece dentro del túbulo. Al transporte de este tipo se le denomina transporte de gradiente­tiempo porque la intensidad del transpor te depende del gradiente electroquímico y del tiempo que la sustancia está en el túbulo, lo que a su vez depende del flujo tubular. Algunas sustancias con transporte activo también tienen características de transporte gradiente­tiempo. Un ejemplo es la reabsorción de sodio en el túbulo proximal. La principal razón de que el transporte de sodio en el túbulo proximal no muestre un transporte máximo es que otros factores limitan la reabsorción junto a la intensidad máxima de transporte activo. Por ejemplo, en los túbulos proximales la capacidad de transporte máximo de la bomba ATPasa sodio­potasio basolateral suele ser mucho mayor que la intensidad real de la reabsorción neta de sodio. Una de las razones de esto es que una cantidad significativa de sodio transportado fuera de la célula vuelve a la luz tubular a través de las uniones epiteliales estrechas. La intensidad de este flujo retrógrado depende de varios factores, como: 1) la permeabilidad de las uniones estrechas y 2) las fuerzas físicas intersticiales, que determinan la intensidad de la reabsorción del flujo en masa desde el líquido intersticial hasta los capilares peritubulares. Luego el transporte del sodio en los túbulos proximales obedece sobre todo a los principios del transporte gradiente­tiempo en lugar de a las características del transporte tubular máximo. Esto significa que cuanto mayor sea la concentración de sodio en los túbulos proximales, mayor será su reabsorción. Además, cuanto más lento sea el flujo de líquido tubular, mayor será el porcentaje de sodio que puede reabsorberse de los túbulos proximales. En las partes más distales de la nefrona, las células epiteliales tienen más uniones estrechas y transportan mucho menos sodio. En estos segmentos, la reabsorción del sodio muestra un transporte máximo similar al de otras sustancias con un transporte activo. Además, este transporte máximo puede aumentar por la acción de ciertas hormonas, como la aldosterona.

REABSORCIÓN DE CLORO,UREA Y OTROS SOLUTOS POR DIFUSIÓN PASIVA

Cuando se reabsorbe el sodio a través de la célula epitelial tubular, se transportan iones negativos como el cloro junto al sodio debido a los potenciales eléctricos.Esto hace que los iones cloro difundan pasivamente a través de la vía paracelular. Se produce una reabsorción adicional de iones cloro por un gradiente de concentración de cloro que se forma cuando el agua se reabsorbe del túbulo por ósmosis, lo que concentra los iones cloro en la luz tubular .Por tanto, la reabsorción activa de sodio está muy bien acoplada a la reabsorción pasiva de cloro a través de un potencial eléctrico y un gradiente de concentración de cloro. Los iones cloro pueden reabsorberse también mediante un transporte activo secundario. El más importante de los procesos activos secundarios para la reabsorción del cloro consiste en el cotransporte del cloro con el sodio a través de la membrana luminal. La urea también se reabsorbe de forma pasiva del tú bulo, pero en un grado mucho menor que los iones cloro.

A medida que el agua se reabsorbe de los túbulos (por ósmosis acoplada a la reabsorción de sodio), la concentración de urea en la luz tubular aumenta. Esto crea un gradiente de concentración que favorece la reabsorción de urea. la reabsorción pasiva de la urea está facilitada por trasportadores específicos de la urea. A pesar de todo, sólo la mitad de la urea que se filtra por los capilares glomerulares se reabsorbe de los túbulos. El resto de la urea pasa a la orina, lo que permite a los riñones excretar grandes cantidades de este producto de desecho del metabolismo. Otro producto de desecho del metabolismo, la creatinina, es una molécula aún mayor que la urea y prácticamente no atraviesa la membrana tubular. Por tanto, casi nada de la creatinina filtrada se reabsorbe y casi toda la creatinina filtrada en el glomérulo se excreta en la orina.

REABSORCIÓN Y SECRECIÓN A LO LARGO DE DIFERENTS PARTES DE LA NEFRONA

Los principios básicos mediante los cuales se transportan a través de la membrana tubular el agua y los solutos.

REABSORCIÓN EN EL TÚBULO PROXIMAL

Alrededor del 65% de la carga filtrada de sodio y agua y algo menos del cloro filtrado se reabsorbe normalmente en el túbulo proximal antes de que el filtrado alcance el asa de Henle. Estos porcentajes pueden aumentar o disminuir en diferentes condiciones fisiológicas.

LOS TÚBULOS PROXIMALES TIENEN UNA ELEVADA CAPACIDAD DE REABSORCIÓN ACTIVA Y PASIVA

La elevada capacidad del túbulo proximal para la reabsorción se debe a sus características celulares especiales. Las células epiteliales tubulares proximales tienen un metabolismo alto y un gran número de mitocondrias para apoyar los potentes procesos de transporte activo. Además, las células tubulares proximales tienen un borde en cepillo extenso en el lado luminal (apical) de la membrana, así como un laberinto extenso de canales intercelulares y basales, todos los cuales proporcionan juntos una superficie de membrana extensa en los lados luminal y basolateral del epitelio para un transporte rápido de los iones sodio y de otras sustancias. La extensa superficie de membrana del borde en cepillo epitelial está también cargada de moléculas transportadoras proteicas que transportan una gran fracción de los iones sodio a través de la membrana luminal ligadas a un mecanismo de cotransporte de múltiples nutrientes orgánicos, como aminoácidos y glucosa. El sodio adicional se transporta desde a luz tubular hacia la célula por mecanismos de contratransporte, que reabsorben el sodio mientras secretan otras sustancias a la luz tubular, en especial iones hidrógeno.

(combinando H+ con HCO3– para formar H2CO3, que tiende a disociarse en H2O y CO2). Aunque la bomba ATPasa sodio­potasio es el principal medio para la reabsorción del sodio, el cloro y el agua a través del túbulo proximal,. En la primera mitad del túbulo proximal, el sodio se reabsorbe mediante cotransporte junto a la glucosa, los aminoácidos y otros solutos. Pero en la segunda mitad del túbulo proximal, poca glucosa y aminoácidos quedan por reabsorber. En cambio, el sodio se reabsorbe ahora sobre todo con iones de cloro. La segunda mitad del túbulo proximal tiene una concentración relativamente alta de cloro (alrededor de 140 mEq/l) comparada con la primera parte del túbulo proximal (unos 105 mEq/l), porque cuando se reabsorbe el cloro, se transporta preferentemente con glucosa, bicarbonato e iones orgánicos en la primera parte del túbulo proximal, dejando detrás una solución que contiene una mayor concentración de cloro. En la segunda mitad del túbulo proximal, la mayor concentración de cloro favorece la difusión de este ion desde la luz tubular a través de las uniones intercelulares hacia el líquido intersticial renal.

SECRECIÓN DE ÁCIDOS Y BASES ORGÁNICAS POR EL TÚBULO PROXIMAL

El túbulo proximal es también un lugar importante para la secreción de ácidos y bases orgánicos como las sales biliares, el oxalato, el urato y las catecolaminas. Son productos finales del metabolismo y deben eliminarse rápidamente del organismo. La secreción de estas sustancias en el túbulo proximal más la filtración en el túbulo proximal por los capilares glomerulares y la casi total falta de reabsorción por los tú bulos contribuyen, todos combinados, a su excreción rápida en la orina. Además de los productos de desecho del metabolismo, los riñones secretan muchos fármacos o toxinas potencialmente peligrosos directamente a través de las células tubulares hacia los túbulos y eliminan rápidamente estas sustancias de la sangre.

TRANSPORTE DE SOLUTOS Y AGUA EN LA ASA DE HENLE

El asa de Henle consta de tres segmentos con funciones diferentes: el segmento descendente fino, el segmento ascendente fino y el segmento ascendente grueso. Los segmentos descendente fino y ascendente fino, como sus nombres implican, tienen membranas epiteliales finas sin bordes en cepillo, pocas mitocondrias y niveles mínimos de actividad metabólica. La parte descendente del segmento fino es muy permeable al agua y moderadamente a la mayoría de los solutos, incluidos la urea y el sodio. La función de este segmento de la nefrona es sobre todo permitir la difusión simple de las sustancias a través de sus paredes. Alrededor del 20% del agua filtrada se reabsorbe en el asa de Henle, y casi todo esto ocurre en la rama descendente fina. La rama ascendente, incluidas las porciones fina y gruesa, es casi impermeable al agua, una característica que es importante para concentrar la orina.

El segmento grueso del asa de Henle, que comienza en la mitad de la rama ascendente, tiene células epiteliales gruesas que tienen una elevada actividad metabólica y son capaces de una reabsorción activa del sodio, el cloro y el potasio . También se reabsorben cantidades considerables de otros iones, como calcio, bicarbonato y magnesio, en la rama ascendente gruesa del asa de Henle. El segmento fino de la rama ascendente tiene un capacidad de reabsorción mucho menor que el segmento grueso y la rama descendente fina no reabsorbe cantidades significativas de ninguno de estos solutos. Un componente importante de la reabsorción de solutos en la rama ascendente gruesa es la bomba ATPasa sodiopotasio en las membranas basolaterales de la célula epitelial. Como en el túbulo proximal, la reabsorción de otros solutos en el segmento grueso del asa ascendente de Henle está muy ligada a la capacidad de reabsorción de la bomba ATPasa sodio­potasio, que mantiene una concentración intracelular baja de sodio. La baja concentración intracelular de sodio proporciona a su vez un gradiente favorable para el movimiento del sodio desde el líquido tubular hasta la célula. En el asa ascendente gruesa, el movimiento del sodio a través de la membrana luminal está mediado sobre todo por un cotransportador de 1­sodio, 2­cloro, 1­potasio.

Esta proteína cotransportadora de la membrana luminal usa la energía potencial liberada por la difusión a favor de corriente del sodio hacia el interior de la célula para dirigir la reabsorción del potasio al interior de la célula frente al gradiente de concentración. La rama ascendente gruesa del asa de Henle es el lugar de acción de los poderosos diuréticos de «asa» furosemida, ácido etacrínico y bumetanida, todos los cuales inhiben la acción del cotransportador sodio 2­cloro potasio. Estos diuréticos se comentan en el capítulo 31. La rama ascendente gruesa tiene también un mecanismo de contratransporte sodio­hidrógeno en su membrana celular luminal que media la reabsorción de sodio y en la secreción de hidrógeno en este segmento. También tiene lugar una reabsorción paracelular significativa de cationes, como Mg++, Ca++, Na+ y K+, en la rama ascendente gruesa debido a la carga positiva ligera de la luz tubular respecto al líquido intersticial. Aunque el cotransportador 1­sodio, 2­cloro, 1­potasio mueve igual cantidad de cationes y aniones al interior de la célula, hay una ligera retrodifusión de iones potasio a la luz, lo que crea una carga positiva de unos +8 mV en la luz tubular. Esta carga positiva fuerza a cationes, como el Mg++ y el Ca++, a difundir desde la luz tubular y a través del espacio paracelular hacia el líquido intersticial. El segmento grueso del asa ascendente de Henle es casi impermeable al agua. Luego la mayor parte del agua que llega a este segmento permanece en el túbulo, a pesar de la reabsorción de grandes cantidades de soluto. El líquido tubular en la rama ascendente se diluye mucho y fluye hacia el túbulo distal, una característica que es importante para permitir a los riñones diluir o concentrar la orina en diferentes condiciones

TÚBULO DISTAL

El segmento grueso de la rama ascendente del asa de Henle se vacía en el túbulo distal. La porción inicial del túbulo distal conforma la mácula densa, un grupo de células epiteliales densamente empaquetadas que es parte del complejo yuxtaglomerular que proporciona un control de retroalimentación del FG y del flujo sanguíneo en esta misma nefrona. La siguiente parte del túbulo distal está muy contorneada y cuenta con muchas de las características reabsortivas del segmento grueso de la rama ascendente del asa de Henle. Es decir, que reabsorbe con avidez la mayoría de los iones, incluidos el sodio, el potasio y el cloro, pero es casi to talmente impermeable al agua y a la urea. Por esta razón se le denomina segmento diluyente, porque también diluye el líquido tubular. Alrededor del 5% de la carga filtrada de cloruro de sodio se reabsorbe en la primera parte del túbulo distal.

El cotransportador sodio­cloro mueve el cloruro de sodio desde la luz tubular hasta el interior de la célula, y la bomba ATPasa sodio­potasio transporta el sodio fuera de la célula a través de la membrana basolatera. El cloro se difunde fuera de la célula hacia el líquido intersticial renal a través de canales del cloro presentes en la membrana basolateral.

PORCIÓN FINAL DEL TÚBULO DISTAL Y TÚBULO COLECTOR CORTICAL

La segunda mitad del túbulo distal y el túbulo colector cortical situado a continuación tienen características funcionales similares. Están compuestos de dos tipos especiales de células, las células principales y células intercaladas . Las células principales reabsorben sodio y agua de la luz y secretan iones potasio a la luz. Las células intercaladas reabsorben iones potasio y secretan iones hidrógeno a la luz tubular.

LAS CÉLULAS REABSORBEN SODIO Y SECRETAN POTASIO

La reabsorción de sodio y la secreción de potasio por las células principales depende de la actividad de la bomba ATPasa sodio­potasio presente en la membrana basolateral de cada célula. Esta bomba mantiene una concentración baja de sodio dentro de la célula y, por tanto, favorece la difusión del sodio al interior de la célula a través de canales especiales. La secreción de potasio por estas células desde la sangre y hacia la luz tubular se hace en dos pasos: 1) el potasio entra en la célula por la acción de la bomba ATPasa sodio­potasio, que mantiene una concentración intracelular de potasio alta, y 2) una vez en la célula, el potasio se difunde siguiendo su gradiente de concentración a través de la membrana luminal hacia el líquido tubular. Las células principales son los primeros lugares de acción de los diuréticos ahorradores de potasio, como espironolactona, eplerenona, amilorida y triamtereno. Los antagonistas de los receptores de espironolactona y eplerenona compiten con la aldosterona por sus receptores en las células principales y por tanto inhiben los efectos estimuladores de esta hormona sobre la reabsorción de sodio y la secreción de potasio. La amilorida y el triamtereno son bloqueantes de los canales del sodio que inhiben directamente la entrada del sodio en los canales del sodio de las membranas luminales y así reducen la cantidad de sodio que puede transportarse a través de las membranas basolaterales por medio de la bomba ATPasa sodio­potasio. Esto reduce a su vez el transporte de potasio al interior de las células y disminuye finalmente la secreción de potasio al líquido tubular. Por esta razón, los bloqueantes de los canales del sodio y los antagonistas de la aldosterona reducen la excreción urinaria de potasio y actúan como diuréticos ahorradores de potasio.

LAS CÉLULAS INTERCALADAS SECRETAN IONES HIDRÓGENO Y REABSORBEN IONES BICARBONATO

La secreción de iones hidrógeno en las células intercaladas está mediada por un transportador hidrógeno­ATPasa. El hidrógeno se genera en esta célula por la acción de la anhidrasa carbónica sobre el agua y el dióxido de carbono para formar ácido carbónico, que después se disocia en iones hidrógeno y bicarbonato. Los iones hidrógeno se secretan después hacia la luz tubular, y por Figura cada ion hidrógeno secretado queda disponible un ion bicarbonato para su reabsorción a través de la membrana basolateral.Las células intercaladas también pueden reabsorber iones potasio.

Las características funcionales de la porción final del túbulo distal y del túbulo colector cortical pueden resumirse como sigue:

1. Las membranas tubulares de los dos segmentos son casi completamente impermeables a la urea, de forma similar al segmento diluyente de la primera parte del túbulo distal; luego casi toda la urea que entra en estos segmentos atraviesa el túbulo colector para su excreción en la orina, aunque se produce una cierta reabsorción de urea en los conductos colectores medulares.

2. La porción final del túbulo distal y el túbulo colector cortical reabsorben iones sodio y su intensidad está controlada por hormonas, en especial por la aldosterona. Al mismo tiempo, estos segmentos secretan iones potasio desde la sangre capilar peritubular hacia la luz tubular, un proceso que también está controlado por la aldosterona y otros factores como la concentración de iones potasio en los líquidos corporales.

3. Las células intercaladas de estos segmentos de la ne frona secretan ávidamente iones hidrógeno mediante un mecanismo hidrógeno­ATPasa.

4. La permeabilidad al agua de la porción final del túbulo distal y del conducto colector cortical está controlada por la concentración de ADH, que también se llama vasopresina. Con concentraciones altas de ADH, estos segmentos tubulares permanecen permeables al agua, pero sin ADH son prácticamente impermeables a ella. Esta característica especial proporciona un importante mecanismo de control del grado de dilución o concentración de la orina 1.000 a 1.

EL COCIENTE ENTRE LA CONCENTRACIÓN DE INUOINA EN LÍQUIDO TUBULAR/PLASMA PUEDE SERVIR PARA MEDIR LA REABSORCIÓN DE AGUA EN LOS TÚBULOS RENALES

La inulina, un polisacárido usado para medir el FG, no se reabsorbe ni se secreta en los túbulos renales. Los cambios en la concentración de inulina en diferentes puntos a lo largo del túbulo renal reflejan, por tanto, cambios en la cantidad de agua presente en el líquido tubular. Como la inulina no se secreta ni se reabsorbe de los túbulos, un cociente entre la concentración en líquido tubular/plasma de 3 significa que sólo un tercio del agua que se ha filtrado permanece en el túbulo renal y que dos terceras partes del agua filtrada se han reabsorbido a medida que el líquido ha pasado por el túbulo proximal. Al final de los conductos colectores, el cociente entre la concentración de inulina en líquido tubular/plasma aumenta a alrededor de 125 , lo que indica que sólo 1/125 del agua filtrada permanece en el túbulo y que más del 99% se ha reabsorbido.

REGULACIÓN DE LA REABSORCIÓN TUBULAR

Debido a que es esencial mantener un equilibrio preciso entre la reabsorción tubular y la filtración glomerular, hay múltiples mecanismos de control nerviosos, hormonales y locales que regulan la reabsorción tubular, así como los hay para el control de la filtración glomerular. Una característica importante de la reabsorción tubular es que la reabsorción de algunos solutos puede regularse independientemente de la de otros, en especial mediante mecanismos de control hormonal.

EQUILIBRIO GLOMERULOTUBULAR: LA CAPACIDAD DE LOLS TÚBULOS DE AUMENTAR LA REABSORCIÓN EN RESPUESTA A UN INCREMENTO DE LA CARA TUBULAR

Uno de los mecanismos más básicos de control de la reabsorción tubular es la capacidad intrínseca de los túbulos de aumentar su reabsorción en respuesta a una mayor carga tubular (un aumento del flujo tubular). Este fenómeno se denomina equilibrio glomerulotubular. Por ejemplo, si el FG aumenta de 125 ml/min a 150 ml/min, el grado de reabsorción tubular absoluta aumenta también de unos 81 ml/min (65% del FG) a unos 97,5 ml/min (65% del FG). Luego el equilibrio glomerulotubular se refiere al hecho de que la reabsorción aumenta a medida que lo hace la carga filtrada, incluso cuando el porcentaje reabsorbido del FG en el tú bulo proximal permanece relativamente constante alrededor de un 65%. También se produce algún grado de equilibrio glomerulotubular en otros segmentos tubulares, en especial en el asa de Henle.

Los mecanismos del equilibrio glomerulotubular pueden ser independientes de las hormonas y pueden demostrarse en riñones completamente aislados o incluso en segmentos de túbulo proximal completamente aislados. El equilibrio glomerulotubular ayuda a evitar sobrecargas en segmentos del túbulo distal cuando el FG aumenta. El equilibrio glomerulotubular actúa como segunda línea de defensa para amortiguar los efectos de los cambios espontáneos en el FG sobre la diuresis. (La primera línea de defensa, comentada antes, comprende los mecanismos autorreguladores renales, en especial la retroalimentación tubuloglomerular, que ayuda a evitar cambios en el FG.)

FUERZAS FÍSICAS EN EL LÍQUIDO CAPILAR PERITUBULAR Y EL LÍQUIDO INTERSTICIAL

Las fuerzas hidrostática y coloidosmótica gobiernan el grado de reabsorción a través de los capilares peritubulares, a la vez que controlan la filtración en los capilares glomerulares. Los cambios en la reabsorción capilar peritubular pueden a su vez influir en las presiones hidrostática y coloidosmótica del intersticio renal y, finalmente, en la reabsorción del agua y los solutos desde los túbulos renales.

VALORES NORMALES DE LAS FUERZAS FÍSICAS Y DE LA INTENSIDAD DE LA REABSORCIÓN

A medida que el filtrado glomerular pasa a través de los túbulos renales, más del 99% del agua y la mayoría de los solutos se reabsorben normalmente. El líquido y los electrólitos se reabsorben desde lo túbulos hacia el intersticio renal y desde allí a los capilares peritubulares. La reabsorción capilar peritubular normal es de unos 124 ml/min. La reabsorción a través de los capilares peritubulares puede calcularse como

Reabsorción = Kf × Fuerza de reabsorción neta

La fuerza de reabsorción neta representa la suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica que favorecen o se oponen a la reabsorción a través de los capilares peritubulares. Estas fuerzas son: 1) la presión hidrostática dentro de los capilares peritubulares (presión hidrostática peritubular [Pc]), que se opone a la reabsorción; 2) la presión hidrostática en el intersticio renal (Pli) fuera de los capilares, que favorece la reabsorción; 3) la presión coloidosmótica de las proteínas plasmáticas en el capilar peritubular (πc), que favorece la reabsorción, y 4) la presión coloidosmótica de las proteínas en el intersticio renal (πli), que se opone a la reabsorción.

PRESIONES HIDROSTÁTICA Y COLOIDOSMÓTICA EN EL INTERSTICIO RENAL.

Los cambios en las fuerzas físicas capilares peritubulares influyen en la reabsorción tubular al cambiar las fuerzas físicas en el intersticio renal que rodea a los túbulos. Por ejemplo, un descenso en la fuerza de reabsorción a través de las membranas capilares peritubulares, causado por un aumento de la presión hidrostática capilar peritubular o un descenso de la presión coloidosmótica capilar peritubular, reduce la captación de líquido y solutos desde el intersticio hacia los capilares peritubulares. Esto a su vez aumenta la presión hidrostática del líquido intersticial renal y reduce la presión coloidosmótica en el líquido intersticial debido a la dilución de las proteínas en el intersticio renal. Estos cambios reducen después la reabsorción neta de líquido desde los túbulos renales hacia el intersticio, en especial en los túbulos proximales.

Una vez que los solutos entran en los canales intercelulares o en el intersticio renal mediante transporte activo o difusión pasiva, el agua pasa desde la luz tubular al intersticio por ósmosis. Y una vez que el agua y los solutos están en los espacios intersticiales, pueden ser barridos a los capilares peritubulares o difundirse a través de las uniones epiteliales hacia la luz tubular. Las también conocidas como uniones estrechas entre las células epiteliales del túbulo proximal permiten en realidad filtraciones, de manera que cantidades considerables de sodio pueden difundir en ambas direcciones a través de estas uniones. Con la intensidad normal alta de reabsorción capilar peritubular, el movimiento neto de agua y de solutos está dentro de los capilares peritubulares con poca retrodifusión a la luz del túbulo. Pero cuando se reduce la reabsorción capilar peritubular, hay un aumento de la presión hidrostática del líquido intersticial y una tendencia a que mayores cantidades de solutos y de agua re tro difundan a la luz tubular lo que reduce la reabsorción neta .

EFECTO DELA PESIÓN ARTERIAL SOBRE LA DIURESIS:PRESIÓN-NATRIURESIS Y PRESIÓN-DIURESIS

Incluso pequeños incrementos en la presión arterial pueden provocar aumentos en la excreción urinaria de sodio y agua, fenómenos que se conocen como natriuresis por presión y diuresis por presión. El aumento de la presión arterial entre los límites de 75 y 160 mmHg suele tener sólo un efecto pequeño sobre el flujo sanguíneo renal y el FG. El ligero incremento del FG que se produce contribuye en parte al efecto del aumento de la presión arterial sobre la diuresis. Cuando la autorregulación del FG está deteriorada, como ocurre a menudo en las nefropatías, el aumento de la presión arterial da lugar a incrementos mucho mayores del FG. Un segundo efecto del aumento de la presión arterial renal que incrementa la diuresis es que reduce el porcentaje de la carga filtrada de sodio y agua que reabsorben los túbulos.

Los mecanismos responsables de este efecto son un ligero incremento en la presión hidrostática capilar peritubular, en especial en los vasos rectos de la médula renal, y un posterior aumento de la presión hidrostática en el líquido intersticial renal. Como se comentó antes, un aumento en la presión hidrostática en el líquido intersticial renal favorece la retrodifusión de sodio a la luz tubular, lo que reduce la reabsorción neta de sodio y agua y aumenta aún más la diuresis cuando la presión arterial aumenta. Un tercer factor que contribuye a los mecanismos de presión­natriuresis y presión­diuresis es la menor formación de angiotensina II. La propia angiotensina II aumenta la reabsorción de sodio en los túbulos; también estimula la secreción de aldosterona, lo que aumenta la reabsorción de sodio. Luego, la reducción de la angiotensina II contribuye a la menor reabsorción tubular de sodio que tiene lugar cuando aumenta la presión arterial.

CONTROL HORMONAL DE LA REABSORCIÓN TUBULAR

La regulación precisa de los volúmenes y concentraciones de solutos en los líquidos corporales exige que los riñones excreten los diferentes solutos y agua con una intensidad variable a veces independientemente unos de otros. Por ejemplo, cuando aumenta la ingestión de potasio, los riñones deben excretar más potasio manteniendo una excreción normal de sodio y electrólitos. Además, cuando cambia la ingestión de sodio, los riñones deben ajustar adecuadamente su excreción en la orina sin cambiar mucho la excreción de otros electrólitos. Varias hormonas del organismo proporcionan esta especificidad a la reabsorción tubular para diferentes electrólitos y agua

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LA ALDOSTERONA AUMENTA LA REABSORCION DE SODIO Y ESTIMULA LA SECRECIÓN DE POTASIO

La aldosterona, que secretan las células de la glomerulosa de la corteza suprarrenal, es un regulador importante de la reabsorción de sodio y la secreción de potasio en los túbulos renales. Un lugar de acción tubular renal importante de la aldosterona son las células principales del túbulo colector cortical. El mecanismo por el cual la aldosterona aumenta la reabsorción de
sodio mientras incrementa a la vez la secreción de potasio es estimulando la bomba ATPasa sodio­potasio en el lado basolateral de la membrana del túbulo colector cortical. La aldosterona también aumenta la permeabilidad al sodio del lado luminal de la membrana.

Los estímulos más importantes para la aldosterona son: 1) aumento de la concentración extracelular de potasio y 2) aumento de los niveles de angiotensina II, que normalmen te aparecen en trastornos asociados con la depleción de sodio y de volumen o la baja presión arterial. El aumento de la secreción de aldosterona asociado con estos trastornos provoca retención renal de sodio y agua, lo que ayuda a aumentar el volumen de líquido extracelular y a restaurar la presión arterial a valores normales. Sin aldosterona, como ocurre en la destrucción o mala función de la glándula suprarrenal (enfermedad de Addison), hay una pérdida acentuada de sodio y una acumulación de potasio en el organismo. Por el contrario, el exceso de secreción de aldosterona, como ocurre en los pacientes con tumores suprarrenales (síndrome de Conn) se acompaña de una retención de sodio y una disminución de potasio en plasma debida, en parte, a una excesiva secreción de potasio por los riñones.

LA ANGIOTENSINA II AUMENTA LA REABSORCIÓN DE SODIO Y DE AGUA

La angiotensina II es quizás la hormona ahorradora de sodio más potente del organismo.La formación de angiotensina II aumenta en circunstancias asociadas a una presión arterial baja o un volumen de líquido extracelular bajo, como durante la hemorragia o la pérdida de sal y agua de los líquidos corporales por sudoración excesiva o una diarrea intensa. La mayor formación de angiotensina II ayuda a normalizar la presión arterial y el volumen extracelular al aumentar la reabsorción de sodio y agua en los túbulos renales a través de tres efectos principales: 1. La angiotensina II estimula la secreción de aldosterona, lo que a su vez aumenta la reabsorción de sodio. 2. La angiotensina II contrae las arteriolas eferentes, lo que tiene dos efectos sobre la dinámica capilar peritubular que aumentan el sodio y el agua. Primero, la constricción arteriolar reduce la presión hidrostática capilar peritubular, lo que aumenta la reabsorción tubular neta, en especial en los túbulos proximales. Segundo, la constricción arteriolar eferente, al reducir el flujo sanguíneo, aumenta la fracción de filtración en el glomérulo y también la concentración de proteínas y la presión coloidosmótica en los capilares peritubulares; esto incrementa la fuerza de reabsorción en los capilares peritubulares y la reabsorción tubular de sodio y agua. 3. La angiotensina II estimula directamente la reabsorción de sodio en los túbulos proximales, las asas de Henle, los túbulos distales y los túbulos colectores. Uno de los efectos directos de la angiotensina II es estimular la bomba ATPasa sodio­potasio en la membrana basocelular de la célula epitelial tubular. Un segundo efecto es estimular el intercambio de sodio por hidrógeno en la membrana luminal, en especial en el túbulo proximal Un tercer efecto de la angiotensina II consiste en estimular el cotransporte de bicarbonato­sodio en la membrana basolateral . Luego la angiotensina II estimula el transporte de sodio a través de las superficies luminal y basolateral de la membrana de la célula epitelial en la mayoría de los segmentos tubulares renales. Estas múltiples acciones de la angiotensina II provocan una retención acentuada de sodio y agua por los riñones cuando aumentan las concentraciones de angiotensina II y desempeñan una función crítica para permitir que el organismo se adapte a amplias variaciones en la ingestión de sodio sin grandes cambios en el volumen de líquido extracelular y presión arterial. Al mismo tiempo que la angiotensina II aumenta la reabsorción de sodio tubular renal, su efecto vasoconstrictor en las arteriolas eferentes también ayuda al mantenimiento de la excreción normal de productos de desecho metabólicos como la urea y la creatinina que dependen principalmente de un FG adecuado para su excreción. Así, el aumento en la formación de angiotensina II permite que los riñones retengan sodio y agua sin provocar la retención de productos metabólicos de desecho.

La ADH AUMENTA LA REABSORCIÓN DE AGUA

La acción renal más importante de la ADH es aumentar la permeabilidad al organismo del epitelio del túbulo distal, el túbulo colector y el conducto colector. Este efecto ayuda al organismo a conservar el agua en circunstancias como la deshidratación. Sin ADH, la permeabilidad al agua de los túbulos distales y de los conductos colectores es baja, lo que hace que los riñones excreten grandes cantidades de orina diluida. Luego las acciones de la ADH desempeñan una función clave en el control del grado de dilución o concentración de la orina, como se comenta con más detalle en los capítulos 28 y 75. La ADH se une a receptores V2 específicos situados en la última parte de los túbulos distales, los túbulos colectores y los conductos colectores y aumenta la formación de AMP cíclico y activa las proteína cinasas (fig. 27­18). Esto estimula a su vez el movimiento de una proteína intracelular, llamada acuaporina­2 (AQP­2), hacia el lado luminal de las membranas celulares. Las moléculas de AQP­2 se agrupan y se fusionan con la membrana celular por exocitosis hasta formar canales de agua, que permiten una rápida difusión del agua a través de las células. Hay otras acuaporinas, AQP­3 y AQP­4, en el lado basolateral de la membrana celular que proporcionan una vía de salida rápida al agua, aunque se cree que estas no están reguladas por la ADH. El aumento mantenido de la ADH aumenta la formación de la proteínas AQP­2 en las células tubulares renales al estimular la transcripción del gen de la AQP­2. Cuando la concentración de AQP­2 se reduce, las moléculas de AQP­2 son lanzadas de nuevo al citoplasma de la célula, lo que retira los canales de agua de la membrana luminal y reduce la permeabilidad al agua.

El PÉPTIDO NATRIURÉTICO AURICULAR REDUCE LA REABSORCIÓN DE SODIO Y AGUA

Células específicas de las aurículas cardíacas, cuando se distienden debido a una expansión del plasma, secretan un péptido llamado péptido natriurético auricular (ANP). Las concentraciones elevadas de este péptido inhiben a su vez directamente la reabsorción del sodio y del agua en los túbulos renales, en especial en los conductos colectores. El ANP inhibe también la secreción de renina y, por tanto, la formación de angiotensina II, lo que a su vez reduce la reabsorción tubular renal. Esta menor reabsorción del sodio y del agua aumenta la excreción urinaria, lo que ayuda a normalizar el volumen sanguíneo. Los niveles de ANP están altamente elevados en insuficiencia cardíaca congestiva cuando las aurículas cardíacas se extienden debido a un deterioro en el bombeo de los ventrículos. El aumento de ANP ayuda a atenuar la retención de sodio y agua en insuficiencia cardíaca.

LA ACTIVACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO SIMPÁTICO AUMENTA LA REABSORCIÓN DE SODIO

La activación del sistema nervioso simpático, cuando es grave, puede reducir la excreción de agua y de sodio al contraer las arteriolas renales, lo que reduce el FG. Incluso niveles bajos de activación simpática reducen, sin embargo, la excreción de sodio y agua mediante un aumento de la reabsorción de sodio en el túbulo proximal, la rama ascendente gruesa del asa de Henle y quizás en partes más distales del túbulo renal. Esto sucede por activación de receptores a­adrenérgicos en las células epiteliales tubulares renales. La estimulación del sistema nervioso simpático aumenta la liberación de renina y la formación de angiotensina II, lo que contribuye al efecto global de aumento de la reabsorción tubular y reducción de la excreción renal de sodio.

FORMACIÓN DE LA ORINA POR LOS RIÑONES : I FILTRACIÓN GLOMERULAR,FLUJO SANGUÍNEO RENAL Y SU CONTROL

MÚLTIPLES FUNCIONES DEL RIÑÓN EN LA HOMEOSTASIS

La mayoría de las personas saben que los riñones tienen una función importante: eliminar del cuerpo los materiales de desecho que se han ingerido o que ha producido el metabolismo. Una segunda función que es controlar el volumen y la composición de los líquidos corporales. En lo que respecta al agua y casi todos los electrólitos del cuerpo, el equilibrio entre los ingresos (debidos a la ingestión y a la producción metabólica) y las salidas (debidas a la excreción o al consumo metabólico) lo mantienen en gran medida los riñones. Esta función reguladora de los riñones mantiene el ambiente interno estable necesario para que las células desempeñen sus diversas actividades.

Los riñones realizan sus funciones más importantes filtrando el plasma y eliminando sustancias del filtrado con una intensidad variable, dependiendo de las necesidades del cuerpo. Finalmente, los riñones aclaran las sustancias no deseadas del filtrado (y por tanto del cuerpo) excretándolas a la orina mientras devuelven las sustancias necesarias de nuevo a la sangre.

FUNCIONES HOMEOSTASICAS QUE EJERCEN LOS RIÑONES

• Excreción de productos metabólicos de desecho y sustancias químicas extrañas. • Regulación de los equilibrios hídrico y electrolítico. • Regulación de la osmolalidad del líquido corporal y de las concentraciones de electrólitos. • Regulación de la presión arterial. • Regulación del equilibrio acidobásico. • Secreción, metabolismo y excreción de hormonas. • Gluconeogenia.

EXCRECIÓN DE PRODUCTOS METABÓLICOS DE DESECHO,SUSTANCIAS QUÍMICAS EXTRAÑAS,FÁRMACOS Y METABOLITOS DE HORMONAS

Los riñones son los principales medios de eliminación de los productos de desecho del metabolismo que ya no necesita el cuerpo. Estos productos son la urea (del metabolismo de los aminoácidos), la creatinina (de la creatina muscular), el ácido úrico (de los ácidos nucleicos), los productos finales del metabolismo de la hemoglobina (como la bilirrubina) y los metabolitos de varias hormonas. Estos productos de desecho
deben eliminarse del cuerpo tan rápidamente como se producen. Los riñones también eliminan la mayoría de las toxinas y otras sustancias extrañas que el cuerpo produce o ingiere.

REGULACIÓN DE LOS EQUILIBRIOS HÍDRICO Y ELECTROLÍTICO

Para el mantenimiento de la homeostasis, la excreción de agua
y electrólitos debe corresponderse de forma precisa con su ingreso. Si los ingresos superan a la excreción, la cantidad de esa sustancia en el cuerpo aumentará. Si la ingestión es menor que la excreción, la cantidad de esa sustancia en el cuerpo se reducirá. La ingestión de agua y de muchos electrólitos está gobernada sobre todo por los hábitos de bebida y comida de la persona, y los riñones deben ajustar su excreción a su ingestión.

Respuesta de los riñones a un incremento brusco de 10 veces de la ingestión de sodio, desde un valor bajo de 30 mEq/día a un valor alto de 300 mEq/día. En los 2 a 3 días siguientes del aumento de la ingestión de sodio, la excreción renal también aumenta hasta alrededor de 300 mEq/día, de manera que se restablece el equilibrio entre la ingestión y la salida. Durante la adaptación renal en esos 2 a 3 días a la elevada ingestión de sodio se produce una acumulación modesta de sodio que incrementa el volumen de líquido extracelular y desencadena cambios hormonales y otras respuestas compensadoras que indican a los riñones que aumenten la excreción de sodio. La capacidad de los riñones de alterar la excreción de sodio en respuesta a los cambios en su ingestión es enorme.

REGULACIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Los riñones desempeñan una función dominante en la regulación a largo plazo de la presión arterial al excretar cantidades variables de sodio y agua. Los riñones también contribuyen a la regulación a corto plazo de la presión arterial mediante la secreción de hormonas y factores o sustancias vasoactivos, como la renina, que dan lugar a la formación de productos vasoactivos (p. ej., la angiotensina II).

REGULACIÓN DEL EQUILIBRIO ACIDOBÁSICO

Los riñones contribuyen a la regulación acidobásica junto a los pulmones y los amortiguadores del líquido corporal mediante la excreción de ácidos y la regulación de los depósitos de amortiguadores en el líquido corporal. Los riñones son los únicos medios de eliminar ciertos tipos de ácidos, como el ácido sulfúrico y el ácido fosfórico, que genera el metabolismo de las proteínas.

REGULACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ERITROCITOS

Los riñones secretan eritropoyetina, que estimula la producción de eritrocitos por células madre hematopoyéticas en la médula ósea. Un estímulo importante para la secreción de eritropoyetina por los riñones es la hipoxia. Los riñones son responsables normalmente de la mayor parte de la eritropoyetina secretada a la circulación. En las personas con una nefropatía grave o en los que se han extirpado los riñones y están en hemodiálisis, aparece una anemia grave debido a la menor producción de eritropoyetina.

REGULACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LA PRODUCCIÓN 1,25-dihidroxivitamina D3

Los riñones producen la forma activa de la vitamina D, 1,25-dihidroxivitamina D3 (calcitriol), mediante la hidroxilación de esta vitamina en la posición «número 1». Calcitriol es esencial para el depósito normal del calcio en el hueso y la reabsorción del calcio en el aparato digestivo.El calcitriol desempeña una función importante en la regulación del calcio y del potasio.

SÍNTESIS DE GLUCOSA

Los riñones sintetizan glucosa a partir de los aminoácidos y otros precursores durante el ayuno prolongado, un proceso denominado gluconeogenia. La capacidad de los riñones de añadir glucosa a la sangre durante períodos prolongados de ayuno rivaliza con la del hígado. En las nefropatías crónicas o en la insuficiencia renal aguda, estas funciones homeostáticas se interrumpen y aparecen con rapidez anomalías intensas en los volúmenes del líquido corporal y en su composición. Ante una insuficiencia renal completa se acumulan en el cuerpo suficiente potasio, ácidos, líquido y otras sustancias como para causar la muerte en unos días, a no ser que se inicien intervenciones clínicas como la hemodiálisis.

ORGANIZACIÓN GENERAL DE LOS RIÑONES Y DE LA VÍA URINARIA

Los riñones se disponen en la pared posterior del abdomen, fuera de la cavidad peritoneal . Cada riñón de un ser humano adulto normal pesa unos 150 g y tiene el tamaño aproximado de un puño cerrado. La cara medial de cada riñón contiene una región con una muesca, llamada hilio, por la que pasan la arteria y vena renales, los linfáticos, la inervación y el uréter, que transporta la orina final desde el riñón hasta la vejiga, donde se almacena hasta que se vacía. El riñón está rodeado de una cápsula fibrosa y tensa que protege sus estructuras internas delicadas. Si se cortan los riñones de arriba abajo, las dos regiones principales que pueden verse son la corteza externa y las regiones internas de la médula. La médula se divide en 8-10 masas de tejido en forma de cono llamadas pirámides renales. La base de cada pirámide se origina en el borde entre la corteza y la médula y termina en la papila, que se proyecta en el espacio de la pelvis renal, una continuación en forma de abanico de la porción superior del uréter. El borde externo de la pelvis se divide en bolsas abiertas, llamadas cálices mayores, que se extienden hacia abajo y se dividen en los cálices menores, que recogen la orina de los túbulos de cada papila. Las paredes de los cálices, la pelvis y el uréter contienen elementos contráctiles que empujan la orina hacia la vejiga, donde se almacena hasta que se vacía en la micción.

IRRIGACIÓN RENAL

El riego sanguíneo de los dos riñones es normalmente de alrededor del 22% del gasto cardíaco, o 1.100 ml/min. La arteria renal entra en el riñón a través del hilio y después se ramifica progresivamente hasta formar las arterias interlobulares, las arterias arciformes, las arterias interlobulillares (también denominadas arterias radiales) y las arteriolas aferentes, que acaban en los capilares glomerulares, donde se filtran grandes cantidades de líquido y solutos (excepto las proteínas plasmáticas) para comenzar la formación de orina. Los extremos distales de los capilares de cada glomérulo coalescen hasta formar la arteriola eferente, que llega a la segunda red capilar, los capilares peritubulares, que rodean a los túbulos renales.

La circulación renal cuenta con dos lechos capilares, los capilares glomerulares y los peritubulares, que están dispuestos en serie y están separados por las arteriolas eferentes, que ayudan a regular la presión hidrostática en los dos grupos de capilares. La presión hidrostática alta en los capilares glomerulares (de unos 60 mmHg) da lugar a una filtración rápida, mientras que una presión hidrostática menor en los capilares peritubulares (de unos 13 mmHg) permite una reabsorción de líquido. Al ajustar la resistencia de las arteriolas aferente y eferente, los riñones regulan la presión hidrostática en los capilares glomerulares y peritubulares, cambiando el filtrado glomerular, la reabsorción tubular o ambas en respuesta a las demandas homeostáticas del cuerpo. Los capilares peritubulares se vacían en los vasos del sistema venoso, que discurren paralelos a los vasos arteriolares. Los vasos sanguíneos del sistema venoso la vena interlobulillar, la vena arciforme, la vena interlobular y la vena renal, que deja el riñón junto a la arteria renal y el uréter.

LA NEFRONA ES LA UNIDAD FUNCIONAL DEL RIÑÓN

Cada riñón en el ser humano contiene alrededor de 800.000 a 1.000.000 de nefronas, cada una capaz de formar orina. El riñón no puede regenerar nefronas nuevas. Por tanto, en la lesión, la enfermedad o el envejecimiento normal renal, hay una reducción gradual del número de nefronas. Después de los 40 años, el número de nefronas funcionantes suele reducirse alrededor de un 10% cada 10 años de forma que a los 80 años muchas personas tienen un 40% menos de nefronas funcionantes que a los 40. Esta pérdida no pone en peligro la vida porque los cambios adaptativos en el resto de las nefronas les permiten excretar las cantidades adecuadas de agua, electrólitos y productos de desecho.

Cada nefrona contiene: 1) un penacho de capilares glomerulares llamado glomérulo, por el que se filtran grandes cantidades de líquido desde la sangre, y 2) un túbulo largo en el que el líquido filtrado se convierte en orina en su camino a la pelvis del riñón.

El glomérulo contiene una red de capilares glomerulares que se ramifican y anastomosan que, comparados con otros capilares, tienen una presión hidrostática alta (de unos 60 mmHg). Los capilares glomerulares están revestidos de células epiteliales y todo el glomérulo está cubierto por la cápsula de Bowman.

El líquido filtrado desde los capilares glomerulares circula hacia la cápsula de Bowman y después al túbulo proximal, que se encuentra en la corteza del riñón. Desde el túbulo proximal, el líquido fluye hacia el asa de Henle, que desciende hasta la médula renal. Cada asa consta de una rama descendente y otra ascendente. Las paredes de la rama descendente y el segmento inferior de la rama ascendente son muy finas y por tanto se denominan segmento fino del asa de Henle. Después de que la rama ascendente del asa ha vuelto a la corteza, su pared se engruesa mucho y se denomina segmento grueso del asa ascendente.

Al final de la rama ascendente gruesa hay un segmento corto, que tiene en su pared una placa de células epiteliales especializadas conocida como mácula densa. la mácula densa es importante para controlar la función de la nefrona. Más allá de la mácula densa el líquido entra en el túbulo distal, que, como el túbulo proximal, se dispone en la corteza renal. A este le sigue el túbulo conector y el túbulo colector cortical, que conduce al conducto colector cortical. Las partes iniciales de 8 a 10 conductos colectores corticales se unen para formar un solo conducto colector mayor que discurre hacia abajo al interior de la médula y se convierte en el conducto colector medular. Los conductos colectores se funden para formar conductos que finalmente se vacían en la pelvis renal a través de las puntas de las papilas renales.

DIFERENCIAS REGIONALES EN LA ESTRUCTURA DE LA NEFRONA: NEFRONAS CORTICALES Y YUXTAMEDULARES

Existen algunas diferencias dependiendo de la profundidad a la que esté la nefrona dentro de la masa renal. Aquellas nefronas que tienen glomérulos localizados en la corteza externa se denominan nefronas corticales; tienen asas de Henle cortas que penetran sólo una distancia corta en la médula . Alrededor del 20-30% de las nefronas tienen glomérulos que se disponen en la profundidad de la corteza renal cerca de la médula y se denominan nefronas yuxtamedulares. Estas nefronas tienen asas de Henle grandes que discurren hasta la médula, en algunos casos con un recorrido intramedular hasta desembocar en las papilas renales. La estructuras vasculares que irrigan las nefronas yuxtamedulares también difieren de las que irrigan las nefronas corticales.

En las nefronas corticales todo el sistema tubular está rodeado de una red extensa de capilares peritubulares. En las nefronas yuxtamedulares, las arteriolas eferentes largas se extienden desde los glomérulos hasta la médula externa y después se dividen en capilares peritubulares especializados, llamados vasos rectos, que se extienden hasta la médula al lado de las asas de Henle. Como las asas de Henle, los vasos rectos vuelven a la corteza y se vacían en las venas corticales. Esta red de capilares en la médula desempeña una función en la formación de una orina concentrada.Como las asas de Henle, los vasos rectos vuelven a la corteza y se vacían en las venas corticales. Esta red especializada de capilares en la médula desempeña una función esencial en la formación de una orina concentrada

MICCIÓN

La micción es el proceso mediante el cual la vejiga urinaria se vacía cuando está llena. Se realiza en dos pasos. Primero, la vejiga se llena progresivamente hasta que la tensión en sus paredes aumenta por encima de un umbral; esto desencadena el segundo paso, que es un reflejo nervioso, llamado reflejo miccional, que vacía la vejiga o, si esto falla, provoca al menos un deseo de orinar. Aunque el reflejo miccional es un reflejo medular autónomo, centros presentes en la corteza cerebral o en el tronco del encéfalo pueden inhibirlo o facilitarlo.

ANATOMÍA FISIOLÓGICA DE LA VEJIGA

La vejiga urinaria, es una cámara de músculo liso compuesta de dos partes principales: 1) el cuerpo, que es la principal parte de la vejiga en la que se acumula la orina, y 2) el cuello, que es una extensión en forma de abanico del cuerpo, que pasa hasta el triángulo urogenital y se conecta con la uretra. La parte inferior del cuello de la vejiga también se llama uretra posterior . El músculo liso de la vejiga se llama músculo detrusor. Sus fibras musculares se extienden en todas las direcciones y, cuando se contraen, pueden aumentar la presión en la vejiga hasta 40-60 mmHg. Luego la contracción del músculo detrusor es un paso importante en el vaciamiento de la vejiga. Las células musculares lisas del músculo detrusor se fusionan entre sí de manera que existen vías eléctricas de baja resistencia de una célula muscular a otra. De este modo un potencial de acción puede propagarse a través del músculo detrusor, desde una célula muscular a la siguiente, para provocar la contracción de toda la vejiga a la vez.

En la pared posterior de la vejiga, por encima del cuello de la vejiga, hay una zona triangular llamada trígono. En la parte más inferior del vértice del trígono, el cuello de la vejiga se abre en la uretra posterior, y los dos uréteres entran en la vejiga en los ángulos más superiores del trígono. El trígono puede identificarse por su mucosa, el recubrimiento interno de la vejiga, es lisa, al contrario que el resto de la mucosa vesical, que está plegada y forma arrugas.Cada uréter, en su entrada en la vejiga, discurre en sentido oblicuo a través del músculo detrusor y después pasa otros 1-2 cm por debajo de la mucosa vesical antes de vaciarse en la vejiga. El cuello de la vejiga (uretra posterior) tiene 2 a 3 cm de longitud, y su pared está compuesta del músculo detrusor entrelazado con una gran cantidad de tejido elástico. El músculo en esta zona se llama esfínter interno. Su tono natural mantiene normalmente el cuello de la vejiga y la uretra posterior vacías de orina y, por tanto, impide el vaciamiento de la vejiga hasta que la presión en la parte principal de la vejiga aumenta por encima de un umbral crítico.

Más allá de la uretra posterior, la uretra atraviesa el diafragma urogenital, que contiene una capa de músculo llamada esfínter externo de la vejiga. Este músculo es un músculo esquelético voluntario, al contrario que el músculo del cuerpo de la vejiga y del cuello de la vejiga, que es totalmente músculo liso. El músculo del esfínter externo está bajo un control voluntario del sistema nervioso y puede usarse para impedir conscientemente la micción incluso cuando los controles involuntarios intentan vaciar la vejiga.

INERVACIÓN DE LA VEJIGA

La principal inervación nerviosa de la vejiga es a través de los nervios pélvicos, que conectan con la médula espinal a través del plexo sacro, sobre todo los segmentos S2 y S3 . En los nervios pélvicos discurren fibras nerviosas sensitivas y motoras. Las fibras sensitivas detectan el grado de distensión de la pared de la vejiga. Las señales de distensión de la uretra posterior son especialmente fuertes y son responsables sobre todo de iniciar los reflejos que provocan el vaciado de la vejiga. Los nervios motores transmitidos en los nervios pélvicos son fibras parasimpáticas. Estas terminan en las células ganglionares localizadas en la pared de la vejiga. Después, nervios posganglionares cortos inervan el músculo detrusor.

Los más importantes son las fibras motoras esqueléticas que llegan a través del nervio pudendo hasta el esfínter vesical externo. Se trata de fibras nerviosas somáticas que inervan y controlan el músculo esquelético voluntario del esfínter. Además, la vejiga recibe la inervación simpática de la cadena simpática a través de los nervios hipogástricos, que conectan sobre todo con el segmento L2 de la médula espinal. Estas fibras simpáticas estimulan principalmente los vasos sanguíneos y tienen poco que ver con la contracción de la vejiga. Algunas fibras nerviosas sensitivas también pasan a través de los nervios simpáticos y pueden ser importantes en la sensación de plenitud y, en algunos pacientes, de dolor.

TRANSPORTE DE ORINA DESDE EL RIÑÓN HASTA LOS URÉTERES Y LA VEJIGA

La orina que sale de la vejiga tiene la misma composición que el líquido que fluye de los conductos colectores; no hay cambios en la composición de la orina en su camino a través de los cálices renales hasta los uréteres y la vejiga. La orina que fluye desde los conductos colectores hacia los cálices renales estira los cálices e incrementa su actividad de marcapasos intrínseca, lo que a su vez inicia las contracciones peristálticas que se propagan a la pelvis renal y después a lo largo de la longitud del uréter, forzando así la orina desde la pelvis renal hacia la vejiga.

En los adultos, los uréteres tienen normalmente de 25 a 35 cm de longitud. Las paredes de los uréteres contienen músculo liso y están inervadas por nervios simpáticos y parasimpáticos, así como por un plexo intramural de neuronas y fibras nerviosas que se extiende a lo largo de toda la longitud de los uréteres. Igual que sucede con otros músculos lisos viscerales, las contracciones peristálticas en el uréter se potencian con la estimulación parasimpática y se inhiben con la estimulación simpática.

Los uréteres entran en la vejiga a través del músculo detrusor en la región del trígono vesical.Los uréteres discurren en sentido oblicuo durante varios centímetros a través de la pared vesical. El tono normal del músculo detrusor en la pared de la vejiga tiende a comprimir el uréter, lo que impide el re troceso (reflujo) de orina desde la vejiga cuando la presión aumenta en ella durante la micción o la compresión de la vejiga. Cada onda peristáltica a lo largo del uréter aumenta la presión dentro del uréter de manera que la región que atraviesa la pared de la vejiga se abre y permite a la orina fluir hacia la vejiga.

En algunas personas, la distancia que el uréter discurre a través de la pared vesical es menor de lo normal, de manera que la contracción de la vejiga durante la micción no siempre ocluye completamente el uréter. Como resultado, se impulsa hacia atrás parte de la orina de la vejiga hasta los uréteres, un trastorno que se conoce como reflujo vesicoureteral.

LLENADO DE LA VEJIGA Y TONO DE LA PARED VESICAL; LA CISTOMETROGRAFÍA

Cambios aproximados en la presión intravesical a medida que la vejiga se llena de orina. Cuando no hay orina en la vejiga, la presión intravesical es aproximadamente de 0, pero cuando se han acumulado 30-50 ml de orina, la presión aumenta a 5-10 cm de agua. Puede recogerse una cantidad adicional (200-300 ml) de orina con pequeños aumentos adicionales de la presión; este nivel de presión se debe al tono intrínseco de la propia pared de la vejiga. Por encima de los 300-400 ml, la acumulación de orina en la vejiga provoca un aumento de la presión. Sobrepuestos a los cambios de la presión tónica durante el llenado de la vejiga están los incrementos agudos periódicos de la presión que duran desde unos segundos a más de 1 min. Los valores máximos de presión pueden aumentar unos centímetros de agua a más de 100 cm de agua. Estas presiones máximas se denominan ondas de micción en la cistometrografía y se deben al reflejo miccional.

REFLEJO MICCIONAL

A medida que se llena la vejiga empiezan a aparecer contracciones miccionales sobrepuestas. Estas se deben al reflejo de distensión iniciado por los receptores sensitivos de distensión en la pared de la vejiga. Las señales sensitivas de los receptores de distensión vesicales se conducen a los segmentos sacros de la médula a través de los nervios pélvicos y después vuelven de nuevo a la vejiga a través de las fibras nerviosas parasimpáticas . Cuando la vejiga está sólo parcialmente llena, estas contracciones miccionales suelen relajarse tras una fracción de minuto, el músculo detrusor deja de contraerse y la presión vuelve a su valor basal. A medida que la vejiga continúa llenándose, los reflejos miccionales se hacen más frecuentes y provocan contracciones mayores del músculo detrusor.

Una vez que comienza el reflejo miccional, este es «autorregenerativo». Es decir, que la contracción inicial de la vejiga activa los receptores de distensión que causan un mayor incremento en los impulsos sensitivos que van desde la vejiga y la uretra posterior, lo que aumenta más la contracción refleja de la vejiga; después el ciclo se repite una y otra vez hasta que la vejiga alcanza un grado fuerte de contracción. Después de algunos segundos a más de 1 min, el reflejo autorregenerativo comienza a cansarse y el ciclo regenerativo del reflejo miccional cesa, lo que permite relajarse a la vejiga.

De este modo el reflejo miccional es un solo ciclo completo de:

1) aumento rápido y progresivo de la presión,

2) un período de presión mantenida

3) un retorno de la presión al tono basal de la vejiga.

Una vez que se ha producido el reflejo miccional pero no se ha vaciado la vejiga, los elementos nerviosos de este reflejo suelen permanecer en un estado de inhibición durante unos minutos a 1 h o más debido a que aparece otro reflejo miccional. A medida que la vejiga se llena más y más, los reflejos miccionales son más y más frecuentes y poderosos. Una vez que el reflejo miccional es lo suficientemente poderoso, provoca otro reflejo, que pasa a través de los nervios pudendos hasta el esfínter externo para inhibirlo. Si esta inhibición es más potente en el encéfalo que las señales constrictoras voluntarias al esfínter externo, se produce la micción. Si no, la micción no se produce hasta que la vejiga se llena más y el reflejo miccional se hace más potente.

FACILITACIÓN O INHIBICIÓN DE LA MICCIÓN POR EL ENCÉFALO

El reflejo miccional es un reflejo medular autónomo, pero centros encefálicos pueden inhibirlo o facilitarlo. Estos centros son: 1) centros facilitadores e inhibidores potentes situados en el tronco del encéfalo, sobre todo en la protuberancia, y 2) varios centros localizados en la corteza cerebral que son sobre todo inhibidores, pero pueden hacerse excitadores.

El reflejo miccional es la causa básica de la micción, pero los centros superiores ejercen normalmente un control final sobre la micción como sigue:

1. Los centros superiores mantienen el reflejo miccional parcialmente inhibido, excepto cuando se desea la micción.
2. Los centros superiores pueden impedir la micción, incluso aunque se produzca el reflejo miccional, mediante una contracción tónica del esfínter vesical externo hasta que se presente un momento adecuado.
3. Cuando es el momento de la micción, los centros corticales pueden facilitar que los centros de la micción sacros ayuden a iniciar el reflejo miccional y al mismo tiempo inhibir el esfínter urinario externo para que la micción pueda tener lugar.

La micción voluntaria :En primer lugar, una persona contrae voluntariamente los músculos abdominales, lo que aumenta la presión en la vejiga y permite entrar una cantidad extra de orina en el cuello de la vejiga y en la uretra posterior bajo presión, lo que estira sus paredes. Esto estimula los receptores de distensión, lo que excita el reflejo miccional y a la vez inhibe el esfínter uretral externo. Habitualmente se vaciará toda la orina dejando raramente más de 5-10 ml en la vejiga.

NOMALÍAS DE LA MICCIÓN

La vejiga atónica y la incontinencia debidas a la destrucción de las fibras nerviosas sensitivas. La contracción refleja miccional no puede tener lugar si se destruyen las fibras nerviosas sensitivas que van de la vejiga a la médula espinal, lo que impide la transmisión de las señales de distensión de la vejiga. Cuando esto ocurre, una persona pierde el control vesical, a pesar de unas fibras aferentes intactas desde la médula hasta la vejiga y de unas conexiones neurógenas intactas dentro del encéfalo. En lugar de vaciarse periódicamente, la vejiga se llena al máximo y unas pocas gotas rebosan a la vez a través de la uretra. A esto se le denomina incontinencia por rebosamiento. Una causa común de vejiga atónica es la lesión por aplastamiento en la región sacra de la médula espinal.

VEJIGA AUTOMÁTICA DEBIDA A UNA LESIÓN DE LA MÉDULA ESPINAL POR ENCIMA DE LA REGIÓN SACRA

Si la médula espinal se lesiona por encima de la región sacra, pero los segmentos medulares sacros continúan intactos, todavía pueden aparecer reflejos miccionales típicos. Pero ya no están controlados por el encéfalo. Durante los primeros días a varias semanas posteriores a la lesión, los reflejos miccionales están suprimidos por el estado de «shock espinal» causado por la pérdida brusca de impulsos facilitadores procedentes del tronco del encéfalo y del cerebro. Pero si la vejiga se vacía periódicamente mediante sondaje para evitar la lesión vesical producida por su distensión excesiva, la excitabilidad del reflejo miccional aumenta gradualmente hasta que vuelven los reflejos miccionales típicos; entonces se produce un vaciamiento (no anunciado) de la vejiga.

VEJIGA NEURÓGENEA SIN INHIBICIÓN DEBIDA A LA FALTA DE SEÑALES INHIBIDORAS DEL ENCÉFALO

Otra anomalía de la micción es la también conocida como vejiga neurógena sin inhibición, que da lugar a una micción frecuente y relativamente incontrolada. Este trastorno se debe a una lesión parcial de la médula espinal o del tronco del encéfalo que interrumpe la mayoría de las señales inhibidoras. Los impulsos facilitadores pasan continuamente hacia la médula y mantienen los centros sacros tan excitables que incluso una pequeña cantidad de orina desencadena un reflejo miccional incontrolable, lo que da lugar a una micción frecuente.

LA FORMACIÓN DE LA ORINA ES RESULTADO DEL FILTRADO GLOMERULAR , LA REABSORCIÓN TUBULAR Y LA SECRECIÓN TUBULAR

La intensidad con la que se excretan diferentes sustancias en la orina representa la suma de tres procesos renales: 1) la filtración glomerular; 2) la reabsorción de sustancias de los túbulos renales hacia la sangre, y 3) la secreción de sustancias desde la sangre hacia los túbulos renales.

De forma matemática se expresa: Velocidad de excreción urinaria = Velocidad de filtración − Velocidad de reabsorción + Velocidad de secreción La formación de orina comienza cuando una gran cantidad de líquido que casi no dispone de proteínas se filtra desde los capilares glomerulares a la cápsula de Bowman.

La

mayor parte de las sustancias del plasma, excepto las proteínas, se filtran libremente, de manera que su concentración en el filtrado glomerular de la cápsula de Bowman es casi la misma que en el plasma. A medida que el líquido abandona la cápsula de Bowman y pasa a través de los túbulos, se modifica por la reabsorción de agua y solutos específicos de nuevo hacia la sangre o por la secreción de otras sustancias desde los capilares peritubulares hacia los túbulos.

FILTRACIÓN, REABSORCIÓN Y SECRECIÓN DE DIFERENTES SUSTANCIAS

La reabsorción tubular es más importante que la secreción tubular en la formación de la orina, pero la secreción es importante para determinar las cantidades de iones potasio e hidrógeno y algunas otras sustancias que se excretan por la orina. La mayoría de las sustancias que deben eliminarse de la sangre, en especial los productos finales del metabolismo, como la urea, la creatinina, el ácido úrico y los uratos, se reabsorben mal y por ello se excretan en grandes cantidades en la orina. Algunas sustancias extrañas y fármacos se reabsorben mal, además, se secretan desde la sangre a los túbulos, de manera que su excreción es alta. Por el contrario, los electrólitos, como los iones cloro, sodio y bicarbonato, se reabsorben de manera que sólo aparecen en la orina pequeñas cantidades. Sustancias nutritivas, como los aminoácidos y la glucosa, se reabsorben completamente de los túbulos y no aparecen en la orina, aunque se filtren grandes cantidades por los capilares glomerulares.

FILTRADO GLOMERULAR: EL PRIMER PASO PARA LA FORMACIÓN DE ORINA .COMPOSICIÓN DEL FILTRADO GLOMERULAR.

La formación de orina comienza con la filtración de líquido a través de los capilares glomerulares hacia la cápsula de Bowman.Los capilares glomerulares son relativamente impermeables a las proteínas, de manera que el líquido filtrado (llamado filtrado glomerular) carece de proteínas y elementos celulares, incluidos los eritrocitos. Las concentraciones de otros constituyentes del filtrado glomerular, como la mayoría de las sales y moléculas orgánicas, son similares a las concentraciones en el plasma. Las excepciones son algunas sustancias con un peso molecular bajo, como el calcio y los ácidos grasos, que no se filtran libremente porque están unidas parcialmente a las proteínas plasmáticas. Por ejemplo, casi la mitad del calcio plasmático y la mayor parte de los ácidos grasos plasmáticos están unidos a proteínas y estas porciones unidas no se filtran a través de los capilares glomerulares.

EL FG ES ALREDEDOR DEL 20% DEL FLUJO PLASMÁTICO RENAL

El FG está determinado por: 1) el equilibrio entre las fuerzas hidrostáticas y coloidosmóticas que actúa a través de la membrana capilar, y 2) el coeficiente de filtración capilar (Kf), el producto de la permeabilidad por el área superficial de filtro de los capilares.

Los capilares glomerulares tienen una filtración mayor que la mayoría de los otros capilares por una presión hidrostática glomerular alta y un gran Kf. En el adulto medio, el FG es de unos 125 ml/min, o 180 l/día. La fracción del flujo plasmático renal que se filtra (la fracción de filtración) es de media de 0,2; esto significa que alrededor del 20% del plasma que fluye a través del riñón se filtra a través de los capilares glomerulares.

La fracción de filtración se calcula como sigue:
Fracción de filtración = FG/Flujo plasmático renal

MEMBRANA CAPILAR GLOMERULAR

La membrana capilar glomerular es similar a la de otros capilares, excepto en que tiene tres capas principales:

: 1) el endotelio del capilar

2) una membrana basal

3) una capa de células epiteliales (podocitos) rodeando a la superficie externa de la membrana basal capilar

Juntas, estas capas forman la barrera de filtración que, a pesar de sus tres capas, filtra varios cientos de veces más agua y solutos que la membrana capilar habitual. Incluso con esta elevada intensidad de filtración, la membrana capilar glomerular evita normalmente la filtración de proteínas plasmáticas. La elevada filtración a través de la membrana capilar glomerular se debe en parte a sus especiales características. El endotelio capilar está perforado por pequeños agujeros, llamados fenestraciones, la fenestración es relativamente grande, las células endoteliales están dotadas de muchas cargas negativas fijas que dificultan el paso de las proteínas plasmáticas. Rodeando al endotelio está la membrana basal tienen grandes espacios a través de los cuales pueden filtrarse grandes cantidades de agua y de solutos. La membrana basal evita con eficacia la filtración de proteínas plasmáticas debido a las cargas eléctricas negativas fuertes de los proteoglucanos.

La parte final de la membrana glomerular es una capa de células epiteliales que recubre la superficie externa del glomérulo. Estas células tienen unas prolongaciones largas similares a pies (podocitos) que rodean la superficie externa de los capilares. Los podocitos están separados por espacios llamados poros en hendidura a través de los cuales se mueve el filtrado glomerular. Las células epiteliales, que tienen también cargas negativas, restringen de forma adicional la filtración de las proteínas plasmáticas

LA CAPACIDAD DE FILTRARSE DE LO SOLUTOS SE RELACIONA INVERSAMENTE CON SU TAMAÑO

La membrana capilar glomerular es más gruesa que la de la mayoría de los otros capilares, pero es también mucho más porosa y por tanto filtra líquido con mayor intensidad. A pesar de la elevada filtración, la barrera de filtración glomerular filtra de modo selectivo las moléculas que se filtrarán basándose en su tamaño y en su carga eléctrica. Se enumera el efecto del tamaño molecular sobre la capacidad de filtrarse de diferentes moléculas. Una capacidad de filtración de 1 significa que la sustancia se filtra libremente como el agua; una capacidad de filtración de 0,75 significa que la sustancia se filtra con una rapidez de sólo un 75% la del agua. Obsérvese que los electrólitos como el sodio y los compuestos orgánicos pequeños como la glucosa se filtran libremente. A medida que la masa molecular de la molécula se acerca a la de la albúmina, su capacidad para filtrarse se reduce rápidamente, acercándose a cero

LAS MOLÉCULAS GRANDES CON CARGA NEGATIVA SE FILTRAN CON MENOR FACILIDAD QUE LAS MOLÉCULAS CON EL MISMO TAMAÑO MOLECULAR Y CARGAS POSITIVAS

El diámetro molecular de la proteína plasmática albúmina es sólo de unos 6 nm, mientras que los poros de la membrana glomerular tienen unos 8 nm (80 angstroms). Sin embargo, la albúmina no se filtra por su carga negativa y la repulsión electrostática ejercida por las cargas negativas de los proteoglucanos de la pared capilar glomerular.

Los dextranos son polisacáridos que pueden fabricarse como moléculas neutras o con cargas positivas o negativas. Para cualquier radio molecular, las moléculas con cargas positivas se filtran con mayor facilidad que las moléculas con cargas negativas. Los dextranos neutros también se filtran con mayor facilidad que los dextranos con cargas negativas del mismo peso molecular. La razón de estas diferencias en la capacidad de filtración es que las cargas negativas de la membrana basal y de los podocitos proporcionan un medio importante para restringir a las moléculas grandes con cargas negativas, incluidas las proteínas plasmáticas. En ciertas nefropatías, las cargas negativas que hay sobre la membrana basal se pierden. Como resultado de esta pérdida de cargas negativas en la membrana basal, algunas de las proteínas de peso molecular bajo, en especial la albúmina, se filtran y aparecen en la orina, un trastorno conocido como proteinuria o albuminuria.

DETERMINANTES DE FG

El FG está determinado por: 1) la suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica a través de la membrana glomerular, que da lugar a la presión de filtración neta, y 2) el coeficiente de filtración capilar glomerular, Kf.

En una fórmula matemática, el FG es igual al producto del Kf y de la presión de filtración neta: FG = Kf × Presión de filtración neta .La presión de filtración neta representa la suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica que favorecen o se oponen a la filtración a través de los capilares glomerulares .

Estas fuerzas son: 1) la presión hidrostática dentro de los capilares glomerulares (presión hidrostática glomerular, PG), que favorece la filtración; 2) la presión hidrostática en la cápsula de Bowman (PB) fuera de los capilares, que se opone a la filtración; 3) la presión coloidosmótica de las proteínas plasmáticas en el capilar glomerular (πG), que se opone a la filtración, y 4) la presión coloidosmótica de las proteínas en la cápsula de Bowman (πB), que favorece la filtración.

(En condiciones normales, la concentración de proteínas en el filtrado glomerular es tan baja que la presión coloidosmótica en el líquido de la cápsula de Bowman se considera cero.) El FG puede expresarse como FG = Kf × (PG − PB − πG + πB) se cree que las fuerzas normales aproximadas que favorecen y se oponen al filtrado glomerular en los seres humanos son como sigue:

Presión hidrostática glomerular 60 Presión coloidosmótica en la cápsula de Bowman 0 Fuerzas que se oponen a la filtración (mmHg) Presión hidrostática en la cápsula de Bowman 18 Presión coloidosmótica capilar glomerular 32 Presión de filtración neta = 60−18−32 = +10 mmHg .

EL AUMENTO DEL COEFICIENTE DE FILTRACIÓN CAPILAR GLOMERULAR INCREMENTA EL FG

El Kf es una medida del producto de la conductividad hidráulica y el área superficial de los capilares glomerulares.

Kf = FG/Presión de filtración neta Como el FG total en los dos riñones es de unos 125 ml/min
La presión de filtración neta 10 mmHg, el Kf normal se calcula en unos 12,5 ml/min/mmHg de presión de filtración. Cuando el Kf se expresa por 100 g de peso renal, tiene un promedio de 4,2 ml/min/mmHg, un valor 400 veces mayor que el Kf de los otros sistemas capilares del cuerpo; el Kf medio de la mayoría de otros tejidos del cuerpo es de unos 0,01 ml/min/mmHg por 100 g. Este Kf alto de los capilares glomerulares contribuye a su filtración rápida de líquido.El aumento del Kf eleva el FG y la reducción del Kf lo reduce, los cambios en Kf probablemente no constituyen un mecanismo importante de regulación normal día a día del FG. Pero algunas enfermedades reducen el Kf al reducir el número de capilares glomerulares funcionantes (reduciendo así el área superficial para la filtración) o aumentando el espesor de la membrana capilar glomerular y reduciendo su conductividad hidráulica. Por ejemplo, la hipertensión incontrolada y la diabetes mellitus.

EL AUMENTO DE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA EN LA CÁPSULA DE BOWMAN REDUCE EL FG

Las medidas , usando micropipetas, de la presión hidrostática en la cápsula de Bowman y en diferentes puntos del túbulo proximal indican que una estimación de la presión en la cápsula de Bowman en los seres humanos es de unos 18 mmHg en condiciones normales. El aumento de la presión hidrostática en la cápsula de Bowman reduce el FG, mientras que reducir la presión aumenta el FG. Pero los cambios en la presión de la cápsula de Bowman no son un mecanismo importante de regulación del FG.En ciertos estados patológicos asociados a la obstrucción de la vía urinaria, la presión en la cápsula de Bowman puede aumentar y provocar una reducción grave del FG.

Por ejemplo, la precipitación del calcio o del ácido úrico puede dar lugar a «cálculos» que se alojen en la vía urinaria, a menudo en el uréter, lo que obstruye el flujo en la vía urinaria y aumenta la presión en la cápsula de Bowman. Esto reduce el FG y finalmente puede provocar hidronefrosis (distensión y dilatación de la pelvis y los cálices renales) y lesionar o incluso destruir el riñón a no ser que se alivie la obstrucción.

EL AUMENTO DE LA PRESIÓN COLOIDOSMÓTICA CAPILAR GLOMERULAR REDUCE EL FG

A medida que la sangre pasa desde la arteriola aferente a través de los capilares glomerulares hasta las arteriolas eferentes, la concentración plasmática de las proteínas aumenta alrededor de un 20% . La razón de esto es que alrededor de una quinta parte del líquido en los capilares se filtra a la cápsula de Bowman, lo que concentra las proteínas plasmáticas glomerulares que no se filtran.

Dos factores que influyen en la presión coloidosmótica capilar glomerular son: 1) la presión coloidosmótica del plasma arterial y 2) la fracción del plasma filtrada por los capilares glomerulares (fracción de filtración).

El aumento de la presión coloidosmótica del plasma arterial eleva la presión coloidosmótica capilar glomerular, lo que a su vez reduce el FG. Aumentar la fracción de filtración concentra las proteínas plasmáticas y eleva la presión coloidosmótica glomerular . Como la fracción de filtración se define como FG/flujo plasmático renal, la fracción de filtración puede aumentarse elevando el FG o reduciendo el flujo plasmático renal. Los cambios en el flujo sanguíneo renal pueden influir en el FG independientemente de los cambios en la presión hidrostática glomerular. Al aumentar el flujo sanguíneo renal, una fracción menor del plasma se filtra inicialmente fuera de los capilares glomerulares, lo que provoca un incremento lento de la presión coloidosmótica glomerular y un menor efecto inhibidor sobre el FG. En consecuencia, incluso con una presión hidrostática glomerular constante, una mayor cantidad de flujo sanguíneo hacia el glomérulo tiende a aumentar el FG, y una menor intensidad del flujo sanguíneo hacia el glomérulo tiende a reducirlo.

EL AUMENTO DE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA CAPILAR GLOMERULAR INCREMENTA EL FG

Se ha calculado que la presión hidrostática capilar glomerular es de unos 60 mmHg en condiciones normales. Los cambios en la presión hidrostática glomerular son la principal forma de regular fisiológicamente el FG. Los aumentos en la presión hidrostática glomerular incrementan el FG, mientras que las reducciones en la presión hidrostática glomerular lo reducen.

La presión hidrostática glomerular está determinada por tres variables, todas ellas bajo control fisiológico: 1) presión arterial; 2) resistencia arteriolar aferente, y 3) resistencia arteriolar eferente.

El aumento de la presión arterial tiende a elevar la presión hidrostática glomerular y, por tanto, a aumentar el FG.El aumento de la resistencia en las arteriolas aferentes reduce la presión hidrostática glomerular y disminuye el FG. Por el contrario, la dilatación de las arteriolas aferentes aumenta la presión hidrostática glomerular y el FG . La constricción de las arteriolas eferentes aumenta la resistencia al flujo de salida de los capilares glomerulares. Esto aumenta la presión hidrostática glomerular, y mientras que el aumento de la resistencia eferente no reduzca el flujo sanguíneo renal, el FG aumenta. Sin embargo, como la constricción arteriolar aferente también reduce el flujo sanguíneo renal, la fracción de filtración y la presión coloidosmótica glomerular aumentan a medida que la resistencia arteriolar eferente aumenta.

Luego si la constricción de las arteriolas eferentes es intensa (incremento mayor de tres veces de la resistencia arteriolar eferente), el aumento de la presión coloidosmótica supera el incremento de la presión hidrostática capilar glomerular debido a la constricción arteriolar eferente. Cuando esto ocurre, la fuerza neta de la filtración se reduce en realidad, lo que disminuye el FG.

La principal causa de la reducción final del FG:. A medida que la constricción eferente aumenta y la concentración de las proteínas plasmáticas aumenta, se produce un incremento no lineal rápido en la presión coloidosmótica debido al efecto Donnan; cuanto mayor es la concentración de proteínas, más rápidamente aumenta la presión coloidosmótica debido a la interacción de los iones unidos a las proteínas plasmáticas, que también ejercen un efecto osmótico. Para resumir, la constricción de las arteriolas aferentes reduce el FG. Pero el efecto de la constricción arteriolar eferente depende de la gravedad de la constricción; la constricción eferente ligera aumenta el FG, pero la intensa (un incremento tres veces mayor de la resistencia) tiende a reducirlo.

FLUJO SANGUÍNEO RENAL

En un varón medio de 70 kg, el flujo sanguíneo combinado a través de los dos riñones es de unos 1.100 ml/min, o un 22% del gasto cardíaco. Considerando que los dos riñones constituyen alrededor del 0,4% del peso total del cuerpo, reciben un flujo extremadamente grande de sangre comparados con otros órganos. ,el flujo sanguíneo aporta a los riñones nutrientes y se lleva los productos de desecho. Pero el elevado flujo renal supera mucho sus necesidades. El objetivo de este flujo adicional es aportar suficiente plasma para la elevada filtración glomerular necesaria para una regulación precisa de los volúmenes del líquido corporal y las concentraciones de solutos. Como podría esperarse, los mecanismos que regulan el flujo sanguíneo renal están ligados al control del FG y a las funciones excretoras de los riñones.

FLUJO SANGUÍNEO RENAL Y CONSUMO DE OXÍGENO

Con respecto al gramo de peso, los riñones consumen el doble de oxígeno que el encéfalo, tienen casi siete veces más flujo sanguíneo. Luego el oxígeno transportado a los riñones supera con mucho sus necesidades metabólicas, y la extracción arteriovenosa de oxígeno es baja comparada con la de los restantes tejidos. Una gran fracción del oxígeno consumido por los riñones se relaciona con la elevada reabsorción del sodio en los túbulos renales. Si el flujo renal y el FG se reducen y se filtra menos sodio, se reabsorbe menos sodio y se consume menos oxígeno. Luego el consumo renal de oxígeno varía con la reabsorción tubular renal de sodio, que a su vez está relacionada con el FG y la velocidad de filtración del sodio . Si la filtración glomerular cesa por completo, también lo hace la reabsorción renal de sodio, y el consumo de oxígeno se reduce a una cuarta parte de lo normal. Este consumo residual de oxígeno refleja las necesidades metabólicas de las células renales.

DETERMINANTES DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

El flujo sanguíneo renal está determinado por el gradiente de presión a través de los vasos renales, dividido por la resistencia vascular total renal:
(Presión en arteria renal − Presión en vena renal) / Resistencia vascular renal total)

La presión en la arteria renal es igual a la presión arterial sistémica, y la presión en la vena renal es de media de 3-4 mmHg en la mayoría de las condiciones. Como en otros lechos vasculares, la resistencia vascular total a través de los riñones está determinada por la suma de las resistencias en segmentos vasculares individuales, incluidas las arterias, las arteriolas, los capilares y las venas. La mayor parte de la resistencia vascular renal reside en tres segmentos principales: las arterias interlobulillares, las arterias aferentes y las arteriolas eferentes.

La resistencia de estos vasos está controlada por el sistema nervioso simpático, varias hormonas y mecanismos de control locales internos. Un aumento de la resistencia en cualquiera de los segmentos vasculares de los riñones tiende a reducir el flujo sanguíneo renal, mientras que una reducción en la resistencia vascular aumenta el flujo sanguíneo renal si las presiones en la vena y arteria renales permanecen constantes. Aunque los cambios en la presión arterial ejercen cierta influencia sobre el flujo sanguíneo renal, los riñones tienen mecanismos efectores para mantener el flujo sanguíneo renal y el FG relativamente constantes entre los 80 y 170 mmHg de presión arterial, un proceso llamado autorregulación.

EL FLUJO SANGUÍNEO EN LOS VASOS RECTOS DE LA MÉDULA RENAL ES MUY BAJO COMPARADO CON EL FLUJO EN LA CORTEZA RENAL

La parte externa del riñón, la corteza renal, recibe la mayor parte del flujo sanguíneo renal. El flujo sanguíneo en la médula renal supone sólo el 1-2% del flujo sanguíneo renal total. El flujo en la médula renal procede de una porción especializada del sistema capilar peritubular llamada vasos rectos. Estos vasos descienden hasta la médula paralelos a las asas de Henle y después vuelven de nuevo junto a las asas de Henle hasta la corteza antes de vaciarse en el sistema venoso. Los vasos rectos son importantes para que los riñones puedan formar una orina concentrada.

CONTROL FISIOLÓGICO DE LA FILTRACIÓN GLOMERULAR Y DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

Los determinantes del FG que son más variables y están sujetos al control fisiológico son la presión hidrostática glomerular y la presión coloidosmótica capilar glomerular. Estas variables, a su vez, están influenciadas por el sistema nervioso simpático, las hormonas y los autacoides (sustancias vasoactivas que liberan los riñones y actúan a nivel local) y otros controles de retroalimentación que son intrínsecos a los riñones.

LA ACTIVACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO SIMPÁTICO REDUC EL FG

Casi todos los vasos sanguíneos de los riñones, incluidas las arteriolas aferentes y eferentes, están inervados por fibras nerviosas simpáticas. La fuerte activación de los nervios simpáticos renales puede contraer las arteriolas renales y reducir el flujo sanguíneo renal y el FG. La estimulación moderada o leve ejerce poca influencia sobre el flujo sanguíneo renal y el FG. Por ejemplo, la activación refleja del sistema nervioso simpático debida a descensos moderados de la presión en los barorreceptores del seno carotídeo o en los receptores cardiopulmonares ejerce poca influencia sobre el flujo sanguíneo renal o el FG. Los nervios simpáticos renales parecen más importantes para reducir el FG durante los trastornos agudos y graves que duran de varios min a unas pocas horas, como los provocados por las reacciones de defensa, la isquemia encefálica o la hemorragia grave.

CONTROL HORMONAL Y POR AUTACOIDES DE LA CIRCULACIÓN RENAL

La noradrenalina, la adrenalina y la endotelina contraen los vasos sanguíneos renales y reducen el FG.

LA NORADRENALINA,LA ADRENALINA Y LA ENDOTELINA CONTRAEN LOS VASOS SANGUÍNEOS RENALES Y REDUCEN EL FG

Las hormonas que constriñen las arteriolas aferentes y eferentes, lo que reduce el FG y el flujo sanguíneo renal, son la noradrenalina y la adrenalina liberadas por la médula suprarrenal. Las concentraciones sanguíneas de estas hormonas van paralelas a la actividad del sistema nervioso simpático; luego la noradrenalina y la adrenalina ejercen escasa influencia sobre la hemodinámica renal excepto en condiciones extremas, como una hemorragia grave. Otro vasoconstrictor, la endotelina, es un péptido que pueden liberar las células endoteliales vasculares lesionadas de los riñones, así como de otros tejidos. La función fisiológica de estos autacoides no se conoce del todo. Pero la
endotelina puede contribuir a la hemostasia (minimizando la pérdida de sangre) cuando se secciona un vaso sanguíneo, lo que lesiona el endotelio y libera este poderoso vasoconstrictor.

Las concentraciones plasmáticas de endotelina también aumentan en ciertas enfermedades asociadas a lesiones vasculares, como la toxemia del embarazo, la insuficiencia renal aguda y la uremia crónica, y pueden contribuir a la vasoconstricción renal y reducir el FG en algunas de estas alteraciones fisiopatológicas.

EL ÓXIDO NÍTRICO DERIVADO DEL ENDOTELIO REDUCE LA RESISTENCIA VASCULAR RENAL Y AUMENTA EL FG

Reduce la resistencia vascular renal y es liberado por el endotelio vascular de todo el cuerpo es el óxido nítrico derivado del endotelio. La producción basal de óxido nítrico parece importante para mantener la vasodilatación de los riñones. Esto permite a los riñones excretar cantidades normales de sodio y de agua. Luego la administración de fármacos que inhiban esta formación normal de óxido nítrico incrementará la resistencia vascular renal y reducirá el FG y la excreción urinaria de sodio, lo que finalmente elevará la presión arterial. En algunos pacientes hipertensos o en pacientes con aterosclerosis, daños en el endotelio vascular y deterioro en la producción de óxido nítrico podría ser la causa de la vasoconstricción renal y de la elevación de la presión arterial.

LAS PROSTAGLANDINAS Y LA BRADICININA TIENDEN A AUMENTAR EL FG

Las hormonas y los autacoides que producen vasodilatación y aumentan el flujo sanguíneo renal y el FG son las prostaglandinas (PGE2 y PGI2) y la bradicinina. Aunque estos vasodilatadores no parecen tener mucha importancia en la regulación del flujo sanguíneo renal ni del FG en condiciones normales, pueden amortiguar los efectos vasoconstrictores de los nervios simpáticos o de la angiotensina II, en especial sus efectos constrictores sobre las arteriolas aferentes. Al oponerse a la vasoconstricción de las arteriolas aferentes, las prostaglandinas pueden ayudar a impedir reducciones excesivas del FG y del flujo sanguíneo renal. En condiciones de estrés, como la pérdida de volumen o tras la cirugía, la administración de antiinflamatorios no esteroideos, como ácido acetilsalicílico, que inhiben la síntesis de prostaglandinas puede reducir significativamente el FG.

AUTORREGULACIÓN DEL FG Y DEL FLUJO SANGUÍNEO RENAL

Los mecanismos de retroalimentación intrínsecos de los riñones mantienen normalmente el flujo sanguíneo renal y el FG relativamente constantes, a pesar de cambios acentuados en la presión arterial sistémica. Estos mecanismos todavía funcionan en los riñones perfundidos con sangre que se han extraído del cuerpo, independientes de las influencias sistémicas. Esta constancia relativa del FG y del flujo sanguíneo renal se denomina autorregulación . La principal función de la autorregulación del flujo sanguíneo en la mayoría de los tejidos diferentes a los riñones es mantener el reparto de oxígeno y nutrientes en valores normales y la extracción de los productos de desecho del metabolismo, a pesar de los cambios en la presión arterial.

La principal función de la autorregulación en los riñones es mantener un FG relativamente constante que permita un control preciso de la excreción renal de agua y de solutos. El FG permanece normalmente autorregulado a pesar de las fluctuaciones considerables de la presión arterial que suceden durante las actividades usuales de una persona.

IMPORTANCIA DE LA AUTORREGULACIÓN DEL FG PARA EVITAR CAMBIOS EXTREMOS EN LA EXCRECIÓN RENAL

Aunque los mecanismos autorreguladores renales no son perfectos, impiden cambios potencialmente grandes del FG y de la excreción renal de agua y solutos que de otro modo se producirían con los cambios de la presión arterial. El FG es normalmente de 180 l/día y la reabsorción tubular de 178,5 l/día, lo que deja 1,5 l/día de líquido que se excreta en la orina. Si no hubiera ninguna autorregulación, un incremento relativamente pequeño en la presión arterial (de 100 a 125 mmHg) provocaría un incremento similar de un 25% en el FG (de unos 180 a 225 l/día). Si la reabsorción tubular permaneciera constante en 178,5 l/día, esto aumentaría el flujo de orina a 46,5 l/día (la diferencia entre el FG y la reabsorción tubular), un incremento total de la orina de más de 30 veces. Debido a que el volumen total de plasma es sólo de unos 3 l, tal cambio agotaría rápidamente el volumen sanguíneo.

En realidad, los cambios en la presión arterial suelen ejercer un efecto mucho menor sobre el volumen de orina por dos razones: 1) la autorregulación renal impide los grandes cambios en el FG que de otra forma se producirían, y 2) hay mecanismos adaptativos adicionales en los túbulos renales que provocan un incremento de su reabsorción cuando el FG aumenta, un fenómeno llamado equilibrio glomerulotubular . Incluso con estos mecanismos de control especiales, los cambios en la presión arterial todavía ejercen efectos significativos sobre la excreción renal de agua y de sodio; a esto se le denomina diuresis por presión o natriuresis por presión, y es crucial en la regulación de los volúmenes del líquido corporal y de la presión arterial.

RETROALIMENTACIÓN TUBULOGLOMERULAR Y AUTORREGULACIÓN DEL FG

Para realizar la función de autorregulación, los riñones tienen un mecanismo de retroalimentación que acopla los cambios en la concentración de cloruro de sodio en la mácula densa al control de la resistencia arteriolar renal. Esta retroalimentación ayuda a asegurar una llegada constante de cloruro de sodio al túbulo distal y ayuda a evitar las fluctuaciones falsas en la excreción renal que de otro modo tendrían lugar.Esta retroalimentación autorregula el flujo sanguíneo renal y el FG en paralelo.

El mecanismo de retroalimentación tubuloglomerular tiene dos componentes que actúan juntos en el control del FG: 1) un mecanismo de retroalimentación arteriolar aferente y 2) un mecanismo de retroalimentación arteriolar eferente. Estos mecanismos de retroalimentación dependen de disposiciones anatómicas especiales del complejo yuxtaglomerular. El complejo yuxtaglomerular consta de las células de la mácula densa en la porción inicial del túbulo distal y las células yuxtaglomerulares en las paredes de las arteriolas aferentes y eferentes. La mácula densa es un grupo especializado de células epiteliales en los túbulos distales que entra en estrecho contacto con las arteriolas aferente y eferente. Las células de la mácula densa contienen aparato de Golgi, que son orgánulos secretores intracelulares dirigidos hacia las arteriolas, lo que indica que estas células pueden estar secretando una sustancia hacia ellas.

LA REDUCCIÓN DEL CLORURO DE SODIO EN LA MÁCULA DENSA DILATA LAS ARTERIOLAS AFERENTES Y AUMENTA LA LIBERACIÓN DE RENINA

Las células de la mácula densa perciben cambios en el volumen que llega al túbulo distal por medio de señales que no
se conocen del todo. Los estudios experimentales hacen pensar que la reducción del FG disminuye la velocidad del flujo que llega al asa de Henle, lo que aumenta la reabsorción de iones sodio y cloro en la rama ascendente del asa de Henle, hecho que disminuye la concentración de cloruro de sodio en las células de la mácula densa. Esta reducción de la concentración de cloruro de sodio inicia una señal que parte de la mácula densa y tiene dos efectos : 1) reduce la resistencia al flujo sanguíneo en las arteriolas aferentes, lo que eleva la presión hidrostática glomerular y ayuda a normalizar el FG, y 2) aumenta la liberación de renina en las células yuxtaglomerulares de las arteriolas aferente y eferente, que son los principales reservorios de renina. La renina liberada de estas células actúa después como una enzima aumentando la formación de angiotensina I, que se convierte en angiotensina II. Finalmente, la angiotensina II contrae las arteriolas eferentes, con lo que aumenta la presión hidrostática glomerular y ayuda a normalizar el FG. Estos dos componentes proporcionan señales de retroalimentación a las arteriolas aferente y eferente para una autorregulación eficiente del FG durante los cambios de la presión arterial. Cuando ambos mecanismos funcionan juntos, el FG cambia sólo unos puntos porcentuales, incluso con grandes fluctuaciones de la presión arterial entre los límites de 75 y 160 mmHg.

LOS COMPARTIMIENTOS DEL LÍQUIDO CORPORAL:LÍQUIDOS EXTRACELULAR E INTRACELULAR,EDEMA

Algunos de los problemas más comunes e importantes que aparecen en la medicina clínica se deben a anomalías en los sistemas de control que mantienen la constancia de los líquidos corporales.

LA INGESTIÓN Y LA PÉRDIDA DE LÍQUIDO ESTÁN EQUILIBRADAS DURANTE LAS SITUACIONES ESTABLES

Hay una ingestión muy variable de líquido que debe equipararse cuidadosamente con una salida igual de agua para evitar que aumenten o disminuyan los volúmenes corporales de líquido.

INGESTIÓN DIARIA DE AGUA

El agua ingresa en el cuerpo a través de dos fuentes principales: 1) se ingiere en forma de líquidos o agua del alimento, que juntos suponen alrededor de 2.100 ml/día de líquidos corporales, y 2) se sintetiza en el cuerpo como resultado de la oxidación de los hidratos de carbono, en una cantidad de unos 200 ml/día. Esto proporciona un ingreso total de agua de unos 2.300 ml/día.

PÉRDIDA DIARIA DE AGUA CORPORAL

Hay una pérdida continua de agua por evaporación de las vías respiratorias y difusión a través de la piel, lo que juntas son responsables de alrededor de 700 ml/día de pérdida de agua en condiciones normales. A esto se le denomina pérdida insensible de agua porque no somos conscientes de ella.

La pérdida insensible de agua a través de la piel es independiente de la sudoración y está presente incluso en personas que nacen sin glándulas sudoríparas; la pérdida media de agua por difusión a través de la piel es de unos 300­400 ml/día.

La pérdida insensible de agua a través de la vía respiratoria es de unos 300­400 ml/día. A medida que el aire entra en la vía respiratoria, se satura de humedad hasta una presión de agua de unos 47 mmHg hasta que se espira. Como la presión de vapor del aire inspirado suele ser menor de 47 mmHg, el agua se pierde continuamente a través de los pulmones con la respiración.

 

PÉRDIDA DE LÍQUIDO EN EL SUDOR

El volumen de sudor es normalmente de unos 100 ml/día, pero en un clima muy cálido o durante el ejercicio intenso, la pérdida de agua en el sudor aumenta en ocasiones a 1­2 l/h. Esto vaciaría rápidamente los líquidos corporales si la ingestión no aumentara mediante la activación del mecanismo de la sed .

PÉRDIDA DE AGUA EN LAS HECES

Se pierde normalmente una pequeña cantidad de agua (100 ml/día) en las heces. Esto puede aumentar a varios litros al día en personas con diarrea intensa. Por esta razón la diarrea intensa puede poner en peligro la vida si no se corrige en unos días.

PÉRDIDA DE AGUA POR LOS RIÑONES

el medio más importante por el que el cuerpo mantiene un equilibrio entre los ingresos y las pérdidas, así como el equilibrio entre el ingreso y la salida de la mayoría de los electrólitos en el cuerpo, es controlando la intensidad con la que los riñones excretan estas sustancias.El resto del agua perdida se excreta en la orina por los riñones.

Los riñones se enfrentan a la tarea de ajustar la intensidad de la excreción de agua y electrólitos para que se equipare de manera precisa con la ingestión de estas sustancias, así como de compensar las pérdidas excesivas de líquidos y electrólitos que se producen en ciertos estados morbosos.

COMPARTIMIENTOS DE LÍQUIDO CORPORAL

El líquido corporal total se distribuye sobre todo entre dos compartimientos: el líquido extracelular y el líquido intracelular . El líquido extracelular se divide en el líquido intersticial y el plasma sanguíneo. Existe otro pequeño compartimiento de líquido que se denomina líquido transcelular. Este compartimiento comprende el líquido de los espacios sinovial, peritoneal, pericárdico e intracelular, así como el líquido cefalorraquídeo; suele considerarse un tipo especializado de líquido extracelular.

En el varón adulto medio de 70 kg, el agua corporal total es alrededor del 60% del peso corporal o unos 42 l. Este porcentaje puede cambiar dependiendo de la edad, el sexo y el grado de obesidad. A medida que una persona envejece, el porcentaje del agua corporal total que es líquido se reduce gradualmente. Esto se debe en parte al hecho de que el envejecimiento suele acompañarse de un aumento del porcentaje del peso corporal que es grasa, lo que reduce el porcentaje de agua en el cuerpo.

Debido a que las mujeres tienen normalmente más grasa corporal que los varones, sus promedios totales de agua en el organismo son aproximadamente de un 50% del peso corporal. En bebés prematuros y neonatos, el agua total en el organismo está situada en el 70­-75% del peso corporal.

COMPARTIMIENTO DEL LÍQUIDO INTRACELULAR

Alrededor de 28 a 42 l de líquido corporal están dentro de los 100 billones de células y se les denomina en conjunto líquido intracelular. Luego el líquido intracelular constituye alrededor del 40% del peso corporal total en una persona «media». El líquido de cada célula contiene su mezcla individual de diferentes constituyentes, pero las concentraciones de estas sustancias son similares de una célula a otra.

COMPARTIMIENTO DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR

Todos los líquidos del exterior de las células se denominan en conjunto líquido extracelular. Todos estos líquidos constituyen alrededor del 20% del peso corporal, o unos 14 l en un varón adulto normal de 70 kg. Los dos compartimientos más grandes del líquido extracelular son el líquido intersticial, que supone hasta más de tres cuartas partes (11 l) del líquido extracelular, y el plasma, que supone casi una cuarta parte del líquido extracelular o unos 3 l. El plasma es la parte no celular de la sangre; intercambia sustancias continuamente con el líquido intersticial a través de poros de las membranas capilares. Estos poros son muy permeables a casi todos los solutos del líquido extracelular excepto a las proteínas.

VOLUMEN SANGUÍNEO

La sangre contiene líquido extracelular (el líquido del plasma) y líquido intracelular (el líquido de los eritrocitos). Sin embargo, la sangre se considera un compartimiento líquido separado porque está contenida en su propia cámara, el aparato circulatorio. El volumen sanguíneo es especialmente importante en el control de la dinámica cardiovascular. El volumen sanguíneo medio de los adultos es de alrededor del 7% del peso corporal o de unos 5 l. Alrededor del 60% de la sangre es plasma y el 40% son eritrocitos, pero estos porcentajes pueden variar considerablemente en diferentes personas dependiendo del sexo, el peso y otros factores.

HEMATOCRITO(VOLUMEN DEL CONJUNTO DE ERITROCITOS)

El hematocrito es la fracción de la sangre compuesta de eritrocitos, lo que se determina centrifugando la sangre en un «tubo de hematocrito» hasta que todas las células se apelmazan en el fondo del tubo. Es imposible juntar completamente los eritrocitos; luego alrededor de un 3­4% del plasma permanece atrapado entre las células, y el hematocrito verdadero es sólo de alrededor de un 96% del hematocrito medido. En los varones, el hematocrito medido es normalmente de alrededor de 0,4 y en las mujeres de alrededor de 0,36. En la anemia grave, el hematocrito puede reducirse hasta tan sólo 0,1, un valor que apenas es suficiente para apoyar la vida.

CONSTITUYENTES DE LOS LÍQUIDOS EXTRACELULARES E INTRACELULARES

LA COMPOSICIÓN IÓNICA DEL PLASMA Y DEL LÍQUIDO INTERSTICIAL ES SIMILAR

Debido a que el plasma y el líquido intersticial están separados sólo por membranas capilares muy permeables, su composición iónica es similar. La diferencia más importante entre estos dos compartimientos es la mayor concentración de proteínas en el plasma; debido a que los capilares tienen una permeabilidad baja a las proteínas plasmáticas, sólo pequeñas cantidades de proteínas pasan a los espacios intersticiales.

EFECTO DONNAN

La concentración de iones con carga positiva (cationes) es ligeramente superior en el plasma (alrededor de un 2%) que en el líquido intersticial. Las proteínas plasmáticas tienen una carga negativa neta y por ello tienden a ligar cationes, como iones sodio o potasio, manteniendo cantidades extra de estos cationes en el plasma junto a las proteínas plasmáticas. Por el contrario, los iones con carga negativa (aniones) tienden a tener una concentración ligeramente superior en el líquido intersticial que en el plasma, porque las cargas negativas de las proteínas plasmáticas repelen a los aniones con carga negativa.

El líquido extracelular, incluidos el plasma y el líquido intersticial, contiene grandes cantidades de iones sodio ,cloro,iones bicarbonato, pero sólo cantidades pequeñas de iones potasio, calcio, magnesio, fosfato y ácidos orgánicos. La composición del líquido extracelular está regulada por mecanismos, especialmente por los riñones.Esto permite a las células permanecer bañadas continuamente en un líquido que contiene la concentración adecuada de electrólitos y nutrientes para una función óptima de la célula.

CONSTITUYENTES DEL LÍQUIDO INTRACELULAR

El líquido intracelular está separado del líquido extracelular por una membrana celular que es muy permeable al agua, pero no a la mayoría de los electrólitos del cuerpo. Al contrario que el líquido extracelular, el líquido intracelular contiene sólo mínimas cantidades de iones sodio y cloro y casi ningún ion calcio. En cambio, contiene grandes cantidades de iones potasio y fosfato mas cantidades moderadas de iones magnesio y sulfato, todos los cuales están en concentraciones bajas en el líquido extracelular.

MEDIDA DE LOS VOLÚMENES DE LÍQUIDO EN LOS DIFERENTES COMPARTIMIENTOS HÍDRICOS DEL CUERPO: EL PRINCIPIO DE LA DILUCIÓN DEL INDICADOR

El volumen de un compartimiento líquido en el cuerpo puede medirse colocando una sustancia indicadora en el compartimiento, permitiendo que se disperse de forma uniforme por todo el líquido del compartimiento y después analizando la extensión con la que la sustancia se diluye. Método de «dilución del indicador» de medida del volumen de un compartimiento líquido. Este método se basa en el principio de la conservación de la masa, lo que significa que la masa total de una sustancia tras la dispersión en el compartimiento líquido será la misma que la masa total inyectada en el compartimiento.

Mediante un simple reordenamiento de la ecuación, podemos calcular el volumen desconocido de la cámara B como:

todo lo que necesitamos saber para este cálculo es: 1) la cantidad total de sustancia inyectada en la cámara (el numerador de la ecuación) y 2) la concentración del líquido en la cámara después de que la sustancia se ha dispersado (el denominador).

Este método puede usarse para medir el volumen de compartimientos del cuerpo mientras: 1) el indicador se disperse de forma uniforme por el compartimiento; 2) el indicador se disperse sólo en el compartimiento que se va a medir, y 3) el indicador no se metabolice ni se excrete.

DETERMINACIÓN DE LOS VOLÚMENES DE COMPARTIMIENTOS LÍQUIDOS ESPECÍFICOS

Para medir el agua corporal total pueden usarse agua radiactiva (tritio, 3H2O) o el agua pesada (deuterio, 2H2O). Estas formas de agua se mezclan con el agua corporal total a las pocas horas de inyectarse dentro de la sangre y puede usarse el principio de la dilución para calcular el agua corporal total . Otra sustancia que se ha usado para medir el agua corporal total es antipirina, que es muy liposoluble y puede atravesar rápidamente las membranas celulares y distribuirse uniformemente a través de los compartimientos intracelular y extracelular.

MEDIDA DE VOLUMEN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR

El volumen del líquido extracelular puede calcularse utilizando una de diversas sustancias que se dispersan en el plasma y el líquido intersticial, pero no atraviesan la membrana celular. Entre ellas se encuentran el sodio radiactivo, el cloro radiactivo, el yotalamato radiactivo, el ion tiosulfato y la inulina. Cuando cualquiera de estas sustancias se inyecta en la sangre, suele dispersarse casi completamente por todo el líquido extracelular en 30­-60 min. Algunas de estas sustancias, como el sodio radiactivo, pueden difundir al interior de las células en mínimas cantidades. Luego con frecuencia hablamos del espacio del sodio o del espacio de la inulina en lugar de hablar de la medida real del volumen del líquido extracelular.

CÁLCULO DEL VOLUMEN INTRACELULAR

MEDIDA DEL VOLUMEN DEL PLASMA

Para medir el volumen de plasma debe usarse una sustancia que no atraviese fácilmente las membranas capilares sino que permanezca en el sistema vascular tras su inyección. Una de las sustancias más usadas es la albúmina sérica marcada con yodo radiactivo (125I­albúmina). Además pueden usarse colorantes que se unen ávidamente a las proteínas plasmáticas, como el colorante azul de Evans (también llamado T­1824) para medir el volumen de plasma.

CÁLCULO DE VOLUMEN DEL LÍQUIDO INTERSTICIAL

MEDIDA DEL VOLUMEN SANGUÍNEO

Puede calcularse el volumen de la sangre si conocemos el hematocrito (la fracción del volumen total de sangre compuesta de células)

Otra forma de medir el volumen sanguíneo es inyectar en la circulación eritrocitos marcados con material radiactivo. Después de que se mezclan en la circulación, puede medirse la radiactividad de una muestra de sangre mezclada, y el volumen total de sangre puede calcularse usando el principio de la dilución indicadora. Una sustancia que se usa con frecuencia para marcar eritrocitos es el cromo radiactivo (51Cr), que se une firmemente a los eritrocitos.

REGULACIÓN DEL INTERCAMBIO DE LÍQUIDO Y DEL EQUILIBRIO OSMÓTICO ENTRE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR

Un problema frecuente al tratar pacientes con enfermedades graves es mantener los líquidos adecuados en el compartimiento intracelular, en el extracelular o en ambos. Las cantidades relativas de líquido extracelular distribuidas entre los espacios plasmático e intersticial están determinadas por el equilibrio entre las fuerzas hidrostática y coloidosmótica a través de las membranas capilares .

La distribución del líquido entre los compartimientos intracelular y extracelular, en cambio, está determinada sobre todo por el efecto osmótico de los solutos más pequeños (en especial el sodio, el cloro y otros electrólitos) que actúan a través de la membrana celular. La razón de esto es que la membrana celular es muy permeable al agua pero relativamente impermeable incluso a iones pequeños, como el sodio y el cloro. Luego el agua se mueve rápidamente a través de la membrana celular, y el líquido intracelular permanece isotónico con el líquido extracelular.

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ÓSMOSIS Y LA PRESIÓN OSMÓTICA

La ósmosis es la difusión neta de agua a través de una membrana con una permeabilidad selectiva desde una región con una concentración alta de agua a otra que tiene una concentración baja. Cuando se añade un soluto al agua pura, esto reduce la concentración de agua en la mezcla.Cuanto mayor sea la concentración de soluto en una dilución, menor será la concentración de agua. Además, el agua difunde de una región con una concentración baja de soluto (concentración alta de agua) a otra con una concentración alta de soluto (concentración baja de agua). Debido a que las membranas celulares son impermeables a la mayoría de los solutos pero permeables al agua , donde haya una mayor concentración de soluto a un lado de la membrana celular, el agua se difundirá a través de la membrana hacia la región de mayor concentración de soluto.

La velocidad de la difusión del agua se denomina velocidad de la ósmosis.

OSMOLALIDAD Y OSMOLARIDAD

La concentración osmolal de una solución se denomina osmolalidad cuando la concentración se expresa en osmoles por kilogramo de agua; se llama osmolaridad cuando se expresa en osmoles por litro de solución. En soluciones diluidas, como los líquidos corporales, estos dos términos pueden usarse porque las diferencias son pequeñas. En la mayoría de los casos es fácil expresar las cantidades de líquido corporal en litros de líquido en lugar de en kilogramos de agua. La mayoría de los cálculos usados en la clínica se basan en osmolaridades en lugar de en osmolalidades.

OSMOLARIDAD DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES

osmolaridad aproximada de diversas sustancias con actividad osmótica en el plasma, el líquido intersticial y el líquido intracelular. Alrededor del 80% de la osmolaridad total del líquido intersticial y del plasma se debe a los iones de sodio y de cloro, mientras que en el líquido intracelular, casi la mitad de la osmolaridad se debe a los iones de potasio, y el resto se divide entre muchas otras sustancias intracelulares. La osmolaridad total de cada uno de los tres compartimientos es de unos 300 mOsm/l; la del plasma es alrededor de 1 mOsm/l mayor que la de los líquidos intersticial e intracelular. La ligera diferencia entre el plasma y el líquido intersticial se debe a los efectos osmóticos de las proteínas plasmáticas, que mantienen unos 20 mmHg más de presión en los capilares que en los espacios intersticiales vecinos.

ACTIVIDAD OSMOLAR CORREGIDA DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES

La razón de estas correcciones es que los cationes y aniones ejercen atracción interiónica, que puede causar un ligero descenso e incremento de la «actividad» osmótica de la sustancia disuelta

EL EQUILIBRIO OSMÓTICO SE MANTIENE ENTRE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR

Pueden aparecer grandes presiones osmóticas a través de la membrana celular con cambios en las concentraciones de solutos en el líquido extracelular. Por cada miliosmol de gradiente de concentración de un soluto no difusible (uno que no atravesará la membrana celular) se ejercen unos 19,3 mmHg de presión osmótica a través de la membrana celular. Si la membrana celular se expone a agua pura y la osmolaridad del líquido intracelular es de 282 mOsm/l, la posible presión osmótica que puede producirse a través de la membrana celular supera 5.400 mmHg. Esto demuestra la gran fuerza que puede mover agua a través de la membrana celular cuando los líquidos intracelular y extracelular no están en equilibrio osmótico. Como resultado de estas fuerzas, cambios en la concentración de solutos no difusibles en el líquido extracelular pueden causar cambios grandes en el volumen celular.

LÍQUIDOS ISOTÓNICOS,HIPOTÓNICOS E HIPERTÓNICOS

Si una célula se coloca en una solución de solutos no difusibles con una osmolaridad de 282 mOsm/l, las células no se encogerán ni hincharán porque la concentración de agua en los líquidos extracelular e intracelular es igual y los solutos no pueden entrar ni salir de la célula. Se dice que este tipo de solución es isotónica porque ni encoge ni hincha las células.

Ejemplos de soluciones isotónicas son la solución de cloruro de sodio al 0,9% o la solución de glucosa al 5%.

Si se coloca una célula en una solución hipotónica que tiene una menor concentración de solutos no difusibles (menos de 282 mOsm/l), el agua se difundirá al interior de la célula hinchándola; el agua continuará difundiendo al interior de la célula diluyendo el líquido intracelular mientras concentra el líquido extracelular hasta que ambas soluciones tengan la misma osmolaridad. Las soluciones de cloruro de sodio con una concentración menor de un 0,9% son hipotónicas e hincharán a la célula.

Si se coloca una célula en una solución hipertónica con una solución mayor de solutos no difusibles, el agua saldrá de la célula hacia el líquido extracelular concentrando el líquido intracelular y diluyendo el líquido extracelular. En este caso la célula se contraerá hasta que las dos concentraciones se igualen. Las soluciones de cloruro de sodio mayores del 0,9% son hipertónicas.

LÍQUIDOS ISOOSMÓTICOS, HIPEROSMÓTICOS E HIPOOSMÓTICOS

Los términos isotónico, hipotónico e hiper tónico se refieren a si las soluciones provocarán un cambio en el volumen celular. La tonicidad de la solución depende de la concentración de los solutos no difusibles. Sin embargo, algunos solutos pueden atravesar la membrana celular. Las soluciones que poseen una osmolaridad igual a la de la célula se llaman isoosmóticas, sin importar si el soluto puede o no atravesar la membrana celular. Los términos hiperosmótico e hipoosmótico se refieren a soluciones que tienen una osmolaridad mayor o inferior, respectivamente, que el líquido extracelular normal, sin importar si el soluto puede o no atravesar la membrana celular.

Las sustancias que atraviesan fácilmente las membranas, como la urea, pueden causar desplazamientos transitorios del volumen líquido entre los líquidos intracelular y extracelular, pero con suficiente tiempo, las concentraciones de estas sustancias se igualarán en los dos compartimientos y ejercerán un escaso efecto sobre el volumen intracelular en condiciones estables.

EL EQUILIBRIO OSMÓTICO SE ALCANZA CON RÁPIDEZ ENTRE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR

La transferencia de líquido a través de la membrana celular es tan rápida que cualquier diferencia en la osmolaridad entre los dos compartimientos se corrige en segundos o, en minutos. Este movimiento rápido de agua a través de la membrana celular no significa que se produzca un equilibrio completo entre los compartimientos extracelular e intracelular en todo el cuerpo en un período corto. La razón es que el líquido suele entrar en el cuerpo a través del intestino y debe transportarse a través de la sangre a todos los tejidos antes de completar el equilibrio osmótico. Suelen tardarse unos 30 min en conseguir el equilibrio osmótico en todo el cuerpo tras beber agua.

VOLUMEN Y OSMOLALIDAD DE LOS LÍQUIDOS INTRACELULAR Y EXTRACELULAR EN ESTADOS ANORMALES

Algunos de los diferentes factores que pueden hacer que los volúmenes extracelular e intracelular cambien mucho son la ingestión de agua, la deshidratación, la infusión intravenosa de diferentes tipos de soluciones, la pérdida de grandes cantidades de líquido por el aparato digestivo y la pérdida de cantidades anormales de líquido por el sudor o a través de los riñones.

Uno puede calcular los cambios en los volúmenes de líquido extracelular e intracelular y los tipos de tratamiento que deben instituirse si se tienen en mente los principios básicos:

1. El agua se mueve rápidamente a través de las membranas celulares; por tanto, las osmolaridades de los líquidos intracelular y extracelular permanecen casi exactamente iguales excepto durante unos minutos después de un cambio en uno de los compartimientos.

2. Las membranas celulares son casi completamente impermeables a muchos solutos, luego el número de osmoles en el líquido extracelular e intracelular permanece generalmente constante a no ser que se añadan o se retiren solutos en el compartimiento extracelular.

EFECTO DE LA ADICIÓN DE UNA SOLUCIÓN SALINA AL LÍQUIDO EXTRACELULAR

Si se añade una solución salina isotónica al compartimiento líquido extracelular, la osmolaridad del líquido extracelular no cambia; luego no se produce ninguna ósmosis a través de las membranas celulares. El único efecto es un aumento del volumen de líquido extracelular . El sodio y el cloro permanecen en gran medida en el líquido extracelular porque las membranas celulares se comportan como si fueran casi impermeables al cloruro de sodio. Si se añade una solución hipertónica al líquido extracelular, la osmolaridad extracelular aumenta y provoca la ósmosis del agua fuera de las células hacia el compartimiento extracelular. De nuevo, casi todo el cloruro de sodio añadido permanece en el compartimiento extracelular y el líquido difunde desde las células hacia el espacio extracelular hasta conseguir el equilibrio osmótico. El efecto neto es un aumento del volumen extracelular (mayor del volumen de líquido añadido), una reducción del volumen intracelular y un aumento de la osmolaridad en los dos compartimientos. Si se añade una solución hipotónica al líquido extracelular, la osmolaridad del líquido extracelular disminuye y parte del agua extracelular difunde al interior de las células hasta que los compartimientos extracelular e intracelular tienen la misma osmolaridad . Los volúmenes extracelular e intracelular aumentan al añadir líquido hipotónico, aunque el volumen intracelular lo hace en mayor grado.

SOLUCIONES DE GLUCOSA Y OTRAS PARA LA NUTRICIÓN

Se administran muchas soluciones por vía intravenosa para nutrir a personas que no pueden tomar cantidades adecuadas de elementos nutritivos. Las soluciones de glucosa se emplean ampliamente, y las soluciones de aminoácidos y de grasa homogeneizada se usan con menos frecuencia. Cuando estas soluciones se administran, las concentraciones de sustancias con actividad osmótica suelen ajustarse casi hasta la isotonicidad, o se administran tan lentamente que no trastornan el equilibrio osmótico de los líquidos corporales. Después de metabolizarse la glucosa y otros nutrientes, permanece un exceso de agua, en especial si se añade líquido adicional. Lo habitual es que los riñones lo secreten en forma de una orina muy diluida. Luego, el resultado neto es la adición al cuerpo de nutrientes exclusivamente.

ANOMALÍAS CLÍNICAS DE LA REGULACIÓN DEL VOLUMEN DE LIQUIDO: HIPONATREMIA E HIPERNATREMIA

La principal medida de que dispone el clínico para evaluar el estado hídrico de un paciente es la concentración plasmática de sodio. La osmolaridad plasmática no se mide , pero como el sodio y sus aniones asociados (sobre todo el cloro) son responsables de más del 90% del soluto en el líquido extracelular, la concentración plasmática de sodio es un indicador razonable de la osmolaridad plasmática en muchas condiciones. Cuando la concentración plasmática de sodio se reduce más de unos pocos miliequivalentes por debajo de la normalidad (unos 142 mEq/l), se dice que una persona tiene una hiponatremia. Cuando la concentración plasmática de sodio está elevada por encima de lo normal, se dice que una persona tiene una hipernatremia.

CAUSAS DE HIPONATREMIA: EXCESO DE AGUA O PÉRDIDA DE SODIO

La reducción de la concentración plasmática de sodio puede deberse a una pérdida de cloruro de sodio en el líquido extracelular o a una adición de un exceso de agua al líquido extracelular. Una pérdida primaria de cloruro de sodio suele dar lugar a una hiponatremia­deshidratación y se acompaña de una reducción del volumen de líquido extracelular. Los trastornos que pueden causar una hiponatremia debida a la pérdida de cloruro de sodio son la diarrea y los vómitos. El consumo excesivo de diuréticos que inhiben la capacidad de los riñones de conservar el sodio y ciertos tipos de nefropatías que cursan con pérdida de sodio pueden provocar también grados modestos de hiponatremia.

La enfermedad de Addison, que se debe a una menor secreción de la hormona aldosterona, reduce la capacidad de los riñones de reabsorber el sodio y provoca un grado modesto de hiponatremia. La hiponatremia también puede acompañarse de una retención excesiva de agua, lo que diluye el sodio en el líquido extracelular, un estado que se denomina hiponatremia­sobrehidratación. Por ejemplo, la secreción excesiva de hormona antidiurética, que hace que el túbulo renal reabsorba más agua, puede provocar una hiponatremia y una sobrehidratación.

CONSECUENCIAS DE HIPONATREMIA: INFLAMACIÓN CELULAR

Los rápidos cambios en el volumen celular como consecuencia de hiponatremia pueden tener efectos profundos en la función de los tejidos y los órganos, especialmente el encéfalo. Por ejemplo, una rápida reducción en la concentración de sodio en plasma puede provocar un edema de las células encefálicas y síntomas neurológicos, como cefalea, náuseas, letargo y desorientación.

Si la concentración de sodio en plasma disminuye por debajo de 115­120 mmol/l, la inflamación encefálica puede conducir a convulsiones, coma, daño cerebral permanente y muerte. Como el cráneo es rígido, el encéfalo no puede aumentar de volumen más de un 10%, aproximadamente, sin verse forzado a extenderse hacia el cuello (hernia), lo que puede producir una lesión cerebral permanente y la muerte.

Cuando la hiponatremia evoluciona más lentamente durante varios días, el encéfalo y otros tejidos responden mediante el transporte de sodio, cloruro, potasio y solutos orgánicos, como glutamato, desde las células al compartimiento extracelular. Así se atenúa el flujo osmótico de agua a las células y la inflamación de los tejidos. No obstante, el transporte de solutos desde las células durante una hiponatremia de desarrollo lento puede hacer que el encéfalo sea vulnerable a lesiones si la hiponatremia se corrige con demasiada rapidez. Cuando se añaden soluciones hipertónicas demasiado rápido para corregir la hiponatremia, tal vez se supere la capacidad del encéfalo de reabsorber los solutos perdidos de las células, lo cual puede conducir a una lesión osmótica de las neuronas que se asocia con desmielinización, una pérdida de la vaina de mielina de los nervios. La hiponatremia es el trastorno de electrólitos más común en la práctica clínica .

CAUSAS DE HIPERNATREMIA:PÉRDIDA DE AGUA O EXCESO DE SODIO

El aumento de la concentración plasmática de sodio, aumenta la osmolaridad, puede deberse a una pérdida de agua del líquido extracelular, lo que concentra los iones sodio, o a un exceso de sodio en el líquido extracelular. Cuando hay una pérdida primaria de agua del líquido extracelular, esto da lugar a una hipernatremia­deshidratación. Este trastorno puede deberse a una incapacidad para secretar hormona antidiurética, que es necesaria para que los riñones conserven el agua.

Como resultado de la pérdida de hormona antidiurética, los riñones excretan grandes cantidades de orina (una enfermedad denominada diabetes insípida) y dan lugar a una deshidratación y un aumento de la concentración de cloruro de sodio en el líquido extracelular. En ciertos tipos de nefropatías, los riñones no pueden responder a la hormona antidiurética y provocan también un tipo de diabetes insípida nefrógena.

Una causa más común de hipernatremia asociada a una reducción del volumen de líquido extracelular es la deshidratación causada por una ingestión de agua que es inferior a su pérdida, como puede ocurrir en la sudoración durante un ejercicio intenso y prolongado. La hipernatremia también puede deberse a un exceso de cloruro de sodio añadido al líquido extracelular. Esto da lugar a menudo a una hipernatremia­sobrehidratación, porque el exceso de cloruro de sodio extracelular suele asociarse al menos a cierto grado de retención de agua por los riñones.

CONSECUENCIAS DE HIPERNATREMIA:CONTRACCIÓN CELULAR

La hipernatremia es menos común que la hiponatremia y los síntomas graves suelen producirse únicamente con aumentos rápidos e importantes en la concentración de sodio en plasma de más de 158­160 mmol/l.La hipernatremia promueve una sed intensa que protege contra un aumento importante en el sodio en el plasma y el líquido extracelular.No obstante, puede producirse una hipernatremia grave en pacientes con lesiones en el hipotálamo que alteren su sensación de sed, en lactantes que puedan no tener un acceso fácil al agua o en ancianos con un estado mental alterado. La corrección de la hipernatremia puede conseguirse mediante la administración de soluciones hipoosmóticas de dextrosa o cloruro de sodio.

La hipernatremia activa también los mecanismos de defensa que protegen a la célula de los cambios de volumen. Estos mecanismos de defensa son opuestos a los que se producen en caso de hiponatremia y consisten en mecanismos que aumentan la concentración intracelular de sodio y otros solutos.

EDEMA:EXCESO DE LÍQUIDO EN LOS TEJIDOS

El edema se refiere a la presencia de un exceso de líquido en los tejidos corporales. En la mayoría de los casos el edema aparece sobre todo en el compartimiento de líquido extracelular, pero puede afectar también al líquido intracelular.

EDEMA INTRACELULAR

Tres procesos causan especialmente tumefacción o edema intracelular:

1) la hiponatremia

2) la depresión de los sistemas metabólicos de los tejidos

3) la falta de una nutrición celular adecuada.

Cuando se reduce el flujo sanguíneo a un tejido, el reparto de oxígeno y nutrientes se reduce. Si el flujo sanguíneo disminuye mucho como para mantener el metabolismo normal tisular, se deprimen las bombas iónicas de la membrana celular. Cuando esto ocurre, los iones sodio que se filtran hacia el interior de la célula ya no pueden salir bombeados de las células, y el exceso de sodio intracelular causas por ósmosis el paso del agua al interior de las células.

A veces esto puede incrementar el volumen intracelular de una zona de tejido (incluso de toda una pierna isquémica, por ejemplo) hasta dos a tres veces el volumen normal. Cuando esto ocurre, suele ser el preludio de la muerte del tejido. El edema intracelular también puede producirse en los tejidos inflamados. La inflamación suele aumentar la permeabilidad de las membranas celulares, lo que permite al sodio y a otros iones difundir hacia el interior de la célula, con la posterior entrada del agua por ósmosis al interior de las células.

EDEMA EXTRACELULAR

El edema extracelular se produce cuando hay un exceso de acumulación de líquido en los espacios extracelulares. Hay dos causas generales de edema extracelular: 1) la fuga anormal de líquido del plasma hacia los espacios intersticiales a través de los capilares y 2) la imposibilidad de los linfáticos de devolver el líquido a la sangre desde el intersticio, lo que a menudo se conoce por linfedema. La causa clínica más común de la acumulación intersticial de líquido es la filtración capilar excesiva de líquido.

FACTORES QUE PUEDEN ACUMULAR LA FILTRACIÓN CAPILAR

Para conocer las causas de la filtración capilar excesiva es útil revisar los determinantes de la filtración capilar. La filtración capilar puede expresarse median te la siguiente fórmula matemática:

 

Kf es el coeficiente de filtración capilar (el producto de la permeabilidad y el área superficial de los capilares), Pc es la presión hidrostática capilar, Pli es la presión hidrostática del líquido intersticial, πc es la presión coloidosmótica del plasma capilar y πli la presión coloidosmótica del líquido intersticial. A partir de esta ecuación podemos ver que cualquiera de los siguientes cambios puede aumentar la filtración capilar:

• Aumento del coeficiente de filtración capilar. • Aumento de la presión hidrostática capilar. • Reducción de la presión coloidosmótica del plasma.

LINFEDEMA:INCAPACIDAD DE LOS VASOS SANGUÍNEOS DE DEVOLVER LÍQUIDOS Y PROTEÍNAS A LA SANGRE

Cuando la función de los vasos linfáticos está deteriorada, debido a una obstrucción o pérdida de dichos vasos, el edema puede ser especialmente intenso porque no hay otra forma de extraer las proteínas plasmáticas que salen al intersticio. El aumento de la concentración de proteínas eleva la presión coloidosmótica del líquido intersticial, lo que arrastra incluso más líquido fuera de los capilares. La obstrucción del flujo linfático puede ser especialmente intensa con las infecciones de los ganglios linfáticos, como ocurre en la infección por los nematodos llamados filarias (Wuchereria bancrofti), que son gusanos microscópicos filiformes. Los gusanos adultos viven en el sistema linfático humano y pasan de una persona a otra a través de los mosquitos.

Las personas con infecciones por filarias pueden sufrir linfedema grave y elefantiasis y, en los varones se puede producir una tumefacción del escroto denominada hidrocele. La filariasis linfática afecta a personas de las zonas tropicales y subtropicales de Asia, África, el Pacífico Occidental y diversas partes del Caribe y Sudamérica. El linfedema puede producirse también en ciertos tipos de cáncer o después de una cirugía en que se eliminen u obstruyan vasos linfáticos.

RESUMEN DE LAS CAUSAS DEL EDEMA EXTRACELULAR

Un gran número de trastornos puede causar la acumulación de líquido en los espacios intersticiales por la fuga anormal de líquido de los capilares o porque impidan que los linfáticos devuelvan el líquido desde el intersticio hacia la circulación.

I. Aumento de la presión capilar

A. Retención renal excesiva de sal y agua

1. Insuficiencia renal aguda o crónica

2. Exceso de mineral o corticoides

B. Presión venosa alta y constricción venosa

1. Insuficiencia cardíaca

2. Obstrucción venosa

3. Fallo de las bombas venosas

a) Parálisis de los músculos

b) Inmovilización de partes del cuerpo

c) Insuficiencia de las válvulas venosas

C. Reducción de la resistencia arteriolar

1. Calor corporal excesivo

 

2. Insuficiencia del sistema nervioso simpático

3. Fármacos vasodilatadores

II. Reducción de las proteínas plasmáticas

A. Pérdida de proteínas en la orina (síndrome nefrótico)

B. Pérdida de proteínas de zonas desprovistas de piel

1. Quemaduras

2. Heridas

C. Síntesis insuficiente de proteínas

1. Hepatopatías (p. ej., cirrosis)

2. Malnutrición proteica o calórica grave

III. Aumento de la permeabilidad capilar

A. Reacciones inmunitarias que provocan la liberación de histamina y otros productos inmunitarios

B. Toxinas

C. Infecciones bacterianas

D. Deficiencia de vitaminas, en especial de vitamina C

E. Isquemia prolongada

F. Quemaduras

IV. Bloqueo del drenaje linfático

A. Cáncer

B. Infecciones (p. ej., nematodos filarias)

C. Cirugía

D. Falta o anomalía congénita de vasos linfáticos

EDEMA CAUSADO PR INSUFICIENCIA CARDIACA

Una de las causas más graves y comunes de edema es la insuficiencia cardíaca. En la insuficiencia cardíaca el corazón no bombea la sangre normalmente desde las venas hasta las arterias; esto aumenta la presión venosa y la presión capilar provocando un aumento en la filtración capilar. Además, la presión arterial tiende a reducirse disminuyendo la excreción de sal y agua por los riñones, lo que aumenta el volumen sanguíneo y aumenta aún más la presión hidrostática hasta causar todavía más edema.

El flujo sanguíneo a los riñones se reduce en caso de insuficiencia cardíaca, lo que estimula la secreción de renina, lo que aumenta la formación de angiotensina II y la secreción de aldosterona, todo lo cual aumenta la retención de sal y de agua por los riñones.En la insuficiencia cardíaca no tratada, todos estos factores causan juntos un edema extracelular generalizado intenso. En los pacientes con insuficiencia cardíaca izquierda, pero sin una insuficiencia significativa en el lado derecho del corazón, el lado derecho bombea la sangre con normalidad a los pulmones; pero esta no puede escapar fácilmente de las venas pulmonares hacia el lado izquierdo del corazón, porque esta parte del corazón está muy debilitada. En consecuencia, todas las presiones capilares pulmonares, incluida la presión capilar pulmonar, aumentan por encima de lo normal provocando un edema pulmonar grave y peligroso para la vida.

EDEMA CAUSADO POR UNA MENOR EXCRECIÓN RENAL DE SAL Y AGUA

La mayor parte del cloruro de sodio añadido a la sangre permanece en el compartimiento extracelular, y sólo pequeñas cantidades entran en las células. Luego, en las nefropatías que reducen la excreción urinaria de sal y agua, se añaden grandes cantidades de cloruro de sodio y de agua al líquido extracelular. La mayor parte de esta sal y agua pasa desde la sangre a los espacios intersticiales, pero parte permanece en la sangre. Los principales efectos son: 1) un aumento generalizado del volumen del líquido intersticial (edema extracelular) y 2) una hipertensión, debida al aumento de volumen.

Por ejemplo, los niños que sufren una glomerulonefritis aguda, en los que los glomérulos renales están lesionados por inflamación y por tanto no filtran cantidades adecuadas de líquido, presentan un edema extracelular intenso en todo el cuerpo; junto al edema, estos niños suelen presentar una hipertensión grave

EDEMA CAUSADO POR UNA REDUCCIÓN DE LAS PROTEÍNA PLASMÁTICAS

Una reducción en la concentración plasmática de las proteínas por una producción insuficiente de la cantidad normal o una pérdida de las proteínas desde el plasma reduce la presión coloidosmótica del plasma. Esto aumenta la filtración capilar en todo el cuerpo y produce edema extracelular. Una de las causas más importantes de reducción de la concentración de las proteínas plasmáticas es la pérdida de proteínas en la orina en ciertas nefropatías, un trastorno denominado síndrome nefrótico. Múltiples tipos de nefropatías pueden lesionar las membranas de los glomérulos renales haciendo que estas filtren proteínas plasmáticas y permitiendo que grandes cantidades de estas proteínas pasen a la orina.

Cuando esta pérdida supera la capacidad del cuerpo de sintetizar proteínas se reduce la concentración plasmática de las mismas. Aparece un edema generalizado intenso cuando la concentración de proteínas plasmáticas es menor de 2,5 g/100 ml.

La cirrosis hepática es otro trastorno que reduce la concentración de las proteínas plasmáticas. Cirrosis significa desarrollo de grandes cantidades de tejido fibroso entre las células parenquimatosas hepáticas. Un resultado es el fracaso de estas células para producir suficientes proteínas plasmáticas, lo que reduce la presión coloidosmótica del plasma y provoca un edema generalizado que acompaña a este proceso. Otra forma en la que la cirrosis hepática causa edema es que la fibrosis hepática comprime a veces el drenaje venoso portal abdominal en su paso por el hígado antes de vaciarse a la circulación general. El bloqueo de este flujo venoso portal de salida aumenta la presión hidrostática capilar en toda la zona digestiva e incrementa aún más la filtración de líquido desde el plasma hacia las zonas intraabdominales.

Cuando esto ocurre, los efectos combinados de la menor concentración de proteínas plasmáticas y el aumento de las presiones capilares portales dan lugar a una trasudación de grandes cantidades de líquido y proteínas hacia la cavidad abdominal, un trastorno que se denomina ascitis.

MECANISMOS DE SEGURIDAD QUE NORMALMENTE IMPIDEN EL EDEMA

Tres mecanismos de seguridad importantes impiden que se acumule un exceso de líquido en los espacios intersticiales: 1) la baja distensibilidad del intersticio cuando la presión del líquido intersticial es negativa; 2) la capacidad del flujo linfático de aumentar 10 a 50 veces, y 3) la reducción de la concentración de las proteínas en el líquido intersticial, lo que reduce la presión coloidosmótica en el líquido intersticial a medida que aumenta la filtración capilar.

MECANISMO DE SEGURIDAD DEBIDO A LA BAJA DISTENSIBILIDAD DEL INTESTICIO CUANDO LA PRESIÓN ES NEGATIVA

La presión hidrostática en el líquido intersticial en los tejidos subcutáneos más laxos del cuerpo es menor que la presión atmosférica, de unos –3 mmHg de media. Esta ligera aspiración en los tejidos ayuda a mantenerlos juntos.

Se muestra la relación aproximada entre diferentes niveles de presión en el líquido intersticial y el volumen de líquido intersticial, extrapolada al ser humano a partir de estudios realizados en animales. Obsérvese que mientras que la presión en el líquido intersticial es negativa, pequeños cambios en el volumen del líquido intersticial se acompañan de cambios relativamente grandes en la presión hidrostática del líquido intersticial. Luego, cuando la presión es negativa, la distensibilidad de los tejidos, definida como el cambio de volumen por milímetro de mercurio, es baja.

¿Cómo actúa la baja distensibilidad de los tejidos en las presiones negativas como mecanismo de seguridad frente al edema? Cuando la presión hidrostática del líquido intersticial aumenta, este aumento de la presión tiende a oponerse más a la filtración capilar. Luego, mientras la presión hidrostática en el líquido intersticial sea negativa, pequeños aumentos en el volumen del líquido intersticial provocarán aumentos relativamente grandes en la presión hidrostática del líquido intersticial, lo que se opone más a la filtración de líquido hacia los tejidos. Como la presión hidrostática normal del líquido intersticial es de –3 mmHg, la presión hidrostática en el líquido intersticial debe aumentar unos 3 mmHg antes de que comiencen a acumularse grandes cantidades de líquido en los tejidos. Luego el mecanismo de seguridad contra el edema es un cambio en la presión del líquido intersticial de unos 3 mmHg. Una vez que la presión en el líquido intersticial sube por encima de los 0 mmHg, la distensibilidad de los tejidos aumenta , lo que permite que se acumulen cantidades de líquido en los tejidos con incrementos adicionales en la presión hidrostática del líquido intersticial.Cuando la presión tisular es positiva, este mecanismo de seguridad contra el edema se pierde por el aumento de la distensibilidad de los tejidos.

IMPORTANCIA DE LOS FILAMENTOS DE PROTEOGLUCANOS COMO ESPACIADORES PARA LAS CÉLULAS Y PARA EVITAR EL FLUJO RÁPIDO DE LÍQUIDO EN LOS TEJIDOS

Los filamentos de proteoglucano, junto a las fibrillas de colágeno mucho mayores que hay en los espacios intersticiales, actúan como «espaciadores» entre las células. Los nutrientes y los iones no difunden fácilmente a través de las membranas celulares; sin los espacios adecuados entre las células, estos nutrientes, electrólitos y productos de desecho celulares no podrían intercambiarse rápidamente entre los capilares sanguíneos y las células localizadas a distancia entre sí.

Los filamentos de proteoglucanos también impiden que el líquido fluya con demasiada facilidad a través de los espacios tisulares. Si no fuera por los filamentos de proteoglucanos, el simple acto de levantarse causaría en una persona que grandes cantidades de líquido intersticial fluyeran desde la parte superior del cuerpo hacia la parte inferior. Cuando se acumula demasiado líquido en el intersticio, como ocurre en el edema, este líquido extra crea grandes canales que permiten al líquido fluir con facilidad a través del intersticio.Luego, cuando se produce un edema intenso en las piernas, el líquido del edema puede reducirse tan solo elevando las piernas.

Aunque el líquido no fluya fácilmente a través de los tejidos en presencia de filamentos de proteoglucanos compactados, diferentes sustancias dentro del líquido pueden difundirse a través de los tejidos con al menos un 95% de la facilidad con que se difunden normalmente. Luego la difusión habitual de nutrientes a las células y la retirada de los productos de desecho de las células no se ven alteradas por los filamentos de proteoglucanos del intersticio.

AUMENTO DEL FLUJO DE LINFA COMO MECANISMO DE SEGURIDAD FRENTE AL EDEMA

Una función importante del sistema linfático es devolver a la circulación el líquido y las proteínas filtradas de los capilares hacia el intersticio. Sin este retorno continuo de las proteínas y líquido filtrados a la sangre, el volumen plasmático se reduciría rápidamente y aparecería el edema intersticial. Los linfáticos actúan como mecanismo de seguridad frente al edema porque el flujo de linfa puede aumentar 10-­50 veces cuando el líquido comienza a acumularse en los tejidos. Esto permite a los linfáticos transportar grandes cantidades de líquido y proteínas en respuesta a un aumento de la filtración capilar, impidiendo que la presión intersticial aumente a valores positivos.

LAVADO DE LAS PROTEÍNAS DEL LÍQUIDO INTERSTICIAL COMO MECANISMO DE SEGURIDAD FRENTE AL EDEMA

A medida que se filtran mayores cantidades de líquido al intersticio, la presión del líquido intersticial aumenta provocando un aumento del flujo de linfa. En la mayoría de los tejidos, la concentración de proteínas del intersticio se reduce a medida que el flujo de linfa aumenta, porque se transportan mayores cantidades de proteínas de las que pueden filtrarse desde los capilares; la razón de esto es que los capilares son relativamente impermeables a las proteínas comparados con los vasos linfáticos. Luego las proteínas son «lavadas» del líquido intersticial a medida que el flujo de linfa aumenta Debido a que la presión coloidosmótica del líquido intersticial causada por las proteínas tiende a que el líquido de los capilares se filtre al intersticio, la disminución de las proteínas en el líquido intersticial reduce la fuerza de la filtración a través de los capilares y tiende a evitar una mayor acumulación de líquido.

RESUMEN DE MECANISMOS DE SEGURIDAD QUE IMPIDEN EL EDEMA

1. El mecanismo de seguridad causado por la baja distensibilidad tisular cuando la presión es negativa es de unos 3 mmHg.
2. El mecanismo de seguridad causado por un aumento del flujo de linfa es de unos 7 mmHg.
3. El mecanismo de seguridad causado por el lavado de proteínas desde los espacios intersticiales es de unos 7 mmHg.

EL LÍQUIDO SE INTERCAMBIA ENTRE LOS CAPILARES Y LOS ESPACIOS VIRTUALES

La membrana superficial de un espacio virtual no ofrece una resistencia significativa al paso de líquidos, electrólitos o incluso proteínas, que pueden mover se en uno y otro sentido entre el espacio y el líquido intersticial del tejido que le rodea con relativa facilidad. Luego cada espacio virtual es en realidad un espacio tisular grande. En consecuencia, el líquido en los capilares adyacentes al espacio virtual difunde no sólo al líquido intersticial, sino también al espacio virtual.

LOS VASOS LINFÁTICOS DRENAN LAS PROTEÍNAS DE LOS ESPACIOS VIRTUALES

Las proteínas se acumulan en los espacios virtuales debido a que se fugan de los capilares, de manera similar a la acumulación de proteínas en los espacios intersticiales de todo el cuerpo. Las proteínas deben retirarse a través de los linfáticos u otros conductos y volver a la circulación. Cada espacio virtual está conectado directa o indirectamente con los vasos linfáticos. En algunos casos, como en la cavidad pleural y en la cavidad peritoneal, los vasos linfáticos grandes surgen directamente de la propia cavidad.

EL LÍQUIDO DE EDEMA EN LOS ESPACIOS VIRTUALES SE LLAMA DERRAME

Cuando aparece un edema en los tejidos subcutáneos adyacentes al espacio virtual, el líquido del edema suele acumularse también en el espacio virtual, y este líquido se llama derrame. De este modo, el bloqueo linfático o cualquiera de las muchas anomalías que pueden causar una filtración capilar excesiva pueden dar lugar a un derrame de la misma forma que causa el edema intersticial. La cavidad abdominal tiene una especial tendencia a acumular líquido de derrame, y, en este caso, el derrame se llama ascitis. En casos graves pueden acumularse 20 l o más de líquido ascítico. Los otros espacios virtuales, como la cavidad pleural, la cavidad pericárdica y los espacios articulares, pueden hincharse mucho cuando hay un edema generalizado

La lesión o la infección local en cualquiera de las cavidades bloquean a menudo el drenaje linfático y provoca una hinchazón aislada de la cavidad. Estas dinámicas son representativas también de todos los otros espacios virtuales. Es especialmente interesante que la presión normal del líquido en la mayoría o en todos los espacios virtuales en la situación en que no hay edema es negativa, de la misma forma que esta presión es negativa (subatmosférica) en el tejido subcutáneo laxo. Por ejemplo, la presión hidrostática del líquido intersticial es normalmente de –7 a –8 mmHg en la cavidad pleural, de –3 a –5 mmHg en los espacios articulares y de –5 a –6 mmHg en la cavidad pericárdica.

 

 

El gasto cardíaco es la cantidad de sangre que bombea el corazón hacia la aorta cada minuto. También es la cantidad de sangre que fluye por la circulación,es la suma de los flujos sanguíneos de todos los tejidos del organismo.

El retorno venoso es la cantidad del flujo sanguíneo que vuelve desde las venas hacia la aurícula derecha por minuto. El retorno venoso y el gasto cardíaco deben ser iguales entre sí, excepto durante algunos latidos cardíacos que se producen cuando la sangre se almacena o elimina temporalmente del corazón y los pulmones.

VALORES NORMALES DEL GASTO CARDÍACO EN REPOSO Y DURANTE LA ACTIVIDAD

Los factores siguientes afectan directamente al gasto cardíaco: 1) el nivel básico del metabolismo del organismo; 2) el ejercicio físico; 3) la edad, y 4) el tamaño del organismo. En los varones jóvenes y sanos el gasto cardíaco medio en reposo alcanza los 5,6 l/min y 4,9 l/min en las mujeres.Cuando también se tiene en cuenta el factor de la edad, se dice que el gasto cardíaco medio de un adulto en reposo es casi 5 l/min en números redondos, ya que la actividad corporal y la masa de algunos tejidos (p. ej., el músculo esquelético) disminuyen cuando aumenta la edad.

ÍNDICE CARDÍACO

En estudios experimentales se ha demostrado que el gasto cardíaco aumenta en proporción a la superficie corporal. En consecuencia, el gasto cardíaco se expresa en términos de índice cardíaco,que es el gasto cardíaco por metro cuadrado de superficie corporal.Una persona normal que pesa 70 kilos tiene una superficie corporal en torno a 1,7 metros cuadrados, lo que significa que el índice cardíaco medio normal de los adultos es de 3 l/min/m2 de superficie corporal.

AFECTO DE LA EDAD EN EL GASTO CARDÍACO

se muestra el gasto cardíaco, expresado como índice cardíaco en distintas edades. A los 10 años aumenta rápidamente por encima de los 4 l/min/m2 y disminuye hasta los 2,4 l/min/m2 a los 80 años. El gasto cardíaco está regulado a lo largo de la vida en proporción directa a la actividad metabólica corporal total. Por tanto, el descenso del índice cardíaco indica el descenso de la actividad o de la masa muscular con la edad.

CONTROL DEL GASTO CARDÍACO POR EL RETORNO VENOSO : FUNCIÓN DEL MECANISMO DE FRANK-STARLING DEL CORAZÓN

El corazón no es propiamente quien, por lo general, controla el gasto cardíaco, sino que hay otros factores de la circulación periférica que afectan al flujo de sangre hacia el corazón desde las venas, lo que se conoce como retorno venoso,que actúan como controladores principales. La razón principal por la que los factores periféricos son más importantes que el corazón en el control de gasto cardíaco es que el corazón tiene un mecanismo propio que le permite bombear automáticamente, sin tener en cuenta la cantidad de sangre que entre en la aurícula derecha desde las venas. Este mecanismo se conoce como ley de Frank-Starling del corazón.Básicamente, en esta ley se afirma que cuando aumenta la cantidad de flujo sanguíneo hacia el corazón se produce un estiramiento de las paredes de las cámaras cardíacas. Como consecuencia del estiramiento el músculo cardíaco se contrae con una fuerza mayor, por lo que vacía mejor el exceso de sangre que ha entrado desde la circulación sistémica. Por tanto, la sangre que fluye hacia el corazón es bombeada sin retraso hacia la aorta y fluye de nuevo a través de la circulación.

LA REGULACIÓN DEL GASTO CARDÍACO ES LA SUMA DE LA REGULACIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO EN TODOS LOS TEJIDOS LOCALES DEL ORGANISMO:EL METABOLISMO TISULAR REGULA LA MAYOR PARTE DEL FLUJO SANGUÍNEO LOCAL

El retorno venoso hacia el corazón es la suma de todo el flujo sanguíneo local a través de todos los segmentos tisulares de la circulación periférica. Por tanto, se deduce que la regulación del gasto cardíaco es la suma de todos los mecanismos reguladores del flujo sanguíneo local.

En resumen, el gasto cardíaco se encuentra determinado por la suma de todos los factores que controlan el flujo sanguíneo local en todo el cuerpo. La suma de todos los flujos sanguíneos locales forma el retorno venoso y el corazón bombea automáticamente el retorno sanguíneo hacia las arterias, para que vuelva a fluir por todo el sistema.

EFECTO DE LA RESISTENCIA PERIFÉRICA TOTAL SOBRE EL GASTO CARDÍACO A LARGO PLAZO

En muchas situaciones, el gasto cardíaco a largo plazo varía recíprocamente con los cambios de resistencia periférica total siempre y cuando la presión arterial se mantenga sin cambios. Cuando la resistencia periférica total es estrictamente normal (en la marca del 100% de la figura), el gasto cardíaco también es normal. Después, el gasto cardíaco disminuye cuando la resistencia periférica total aumenta por encima de lo normal; por el contrario, el gasto cardíaco aumenta cuando la resistencia periférica total disminuye.

EL CORAZÓN TIENE LÍMITES EN EL GASTO CARDÍACO QUE PUEDE ALCANZAR

unos límites definidos, que pueden expresarse cuantitativamente en forma de curvas de gasto cardíaco. El nivel de la meseta de esta curva de gasto cardíaco normal es de 13 l/min, 2,5 veces el gasto cardíaco normal de 5 l/min, lo que significa que el corazón de un ser humano normal que actúe sin una estimulación especial puede bombear una cantidad de retorno venoso hasta 2,5 veces el retorno venoso normal antes de que el corazón se convierta en el factor limitante en el control del gasto cardíaco. Se muestran otras curvas de gasto cardíaco de corazones que no están bombeando con normalidad. Las curvas superiores se refieren a corazones hipereficaces que bombean mejor de lo normal y las curvas inferiores corresponden a corazones hipoeficaces, que bombean a niveles por debajo de lo normal.

FACTORES QUE PROVOCAN UN CORAZÓN HIPEREFICAZ

Hay dos tipos de factores que hacen que el corazón bombee mejor de lo normal: 1) la estimulación nerviosa y 2) la hipertrofia del músculo cardíaco

EFECTO DE LA EXCITACIÓN NERVIOSA PARA AUMENTAR LA FUNCIÓN DE BOMBA CARDÍACA

La combinación de la estimulación simpática y de la inhibición parasimpática tiene dos efectos que aumentan la eficacia de la función de bomba del corazón: 1) aumenta mucho la frecuencia cardíaca, a veces desde 72 latidos/min hasta 180-200 latidos/min en personas jóvenes, y 2) aumenta la fuerza de la contracción cardíaca (lo que se conoce como aumento de la «contractilidad») hasta el doble de lo normal. Al combinarse ambos efectos, la excitación nerviosa máxima del corazón aumenta el nivel de la meseta de la curva de gasto cardíaco casi hasta el doble que la meseta de la curva normal.

AUMENTO DE LA EFICACIA DE LA BOMBA CARDÍACA CAUSADA POR LA HIPERTROFIA CARDÍACA

El aumento a largo plazo del trabajo cardíaco, aunque no con una carga tan excesiva como para dañar al corazón, provoca el aumento de la masa y de la fuerza contráctil del corazón, del mismo modo que el ejercicio intenso provoca la hipertrofia de los músculos esqueléticos. Por ejemplo, es frecuente que la masa de los corazones de los corredores de maratón aumente en un 50-75%. Esta elevación de la meseta en la curva de gasto cardíaco a veces alcanza el 60-100% y, por tanto, permite que el corazón bombee mucho más que las cantidades habituales de gasto cardíaco.Este aumento del nivel de bombeo es uno de los factores más importantes que determinan el tiempo que un corredor puede correr.

FACTORES QUE PROVOCAN UN CORAZÓN HIPOEFICAZ

• Aumento de la presión arterial contra la cual debe bombear el corazón, como en la hipertensión

• Inhibición de la excitación nerviosa del corazón

• Factores patológicos que provocan alteraciones del ritmo cardíaco o de la frecuencia cardíaca

• Bloqueo de una arteria coronaria, para provocar un «ataque cardíaco»

• Cardiopatía valvular • Cardiopatía congénita

• Miocarditis, una inflamación del músculo cardíaco • Hipoxia cardíaca

EFECTO DEL SISTEMA NERVIOSO PARA AUMENTR LA PRESIÓN ARTERIAL DURANTE EL EJERCICIO

Durante el ejercicio, el aumento intenso del metabolismo en los músculos esqueléticos activos actúa directamente en las arteriolas musculares para relajarlos y permitir el acceso adecuado del oxígeno y otros nutrientes necesarios para mantener la contracción muscular. Evidentemente, así se produce un descenso importante de la resistencia periférica total, lo que normalmente también disminuiría la presión arterial. No obstante, el sistema nervioso lo compensa inmediatamente.

El sistema nervioso tiene un papel enormemente importante para prevenir la caída de la presión arterial hasta niveles desastrosos cuando los vasos sanguíneos tisulares se dilatan y, por tanto, aumentan el retorno venoso y el gasto cardíaco por encima de lo normal.

ELEVACIÓN DEL GASTO CARDÍACO PROVOCADA POR UNA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA PERIFÉRICA

1.Beriberi. Esta enfermedad está provocada por una cantidad insuficiente de la vitamina tiamina (vitamina B1)en la dieta. La falta de esta vitamina disminuye la capacidad de los tejidos de usar algunos nutrientes celulares y mecanismos del flujo sanguíneo tisular local que, a su vez, provoquen una vasodilatación periférica compensadora.

2.Fístula arteriovenosa (cortocircuito). Cada vez que se crea una fístula (también denominada cortocircuito AV) entre una arteria y una vena importantes pasa una cantidad enorme de flujo sanguíneo directamente desde la arteria hacia la vena, lo cual, además, disminuye en gran medida la resistencia periférica total y, así mismo, aumenta el retorno venoso y el gasto cardíaco.

3.Hipertiroidismo. En el hipertiroidismo, el metabolismo de la mayoría de los tejidos del organismo está muy aumentado y la utilización de oxígeno aumenta, liberándose productos vasodilatadores desde los tejidos. Por tanto, la resistencia periférica total disminuye mucho porque el control del flujo sanguíneo tisular local reacciona por todo el cuerpo; en consecuencia, el retorno venoso y el gasto cardíaco aumentan hasta el 40-80% por encima de lo normal.

Anemia. En la anemia se producen dos efectos periféricos que disminuyen en gran medida la resistencia periférica total. Uno de ellos es la disminución de la viscosidad de la sangre, como consecuencia del descenso de la concentración de eritrocitos. El otro es un menor aporte de oxígeno a los tejidos, lo que provoca la vasodilatación local. En consecuencia, el gasto cardíaco aumenta mucho.

DISMINUCIÓN DEL GASTO CARDÍACO

Se muestran varias situaciones en las que se produce una disminución anormal del gasto cardíaco. Estas situaciones pueden clasificarse en dos categorías: 1) aquellas anomalías que disminuyen demasiado la eficacia de la función de bomba del corazón y 2) las que disminuyen demasiado el retorno venoso.

DESCENSO DEL GASTO CARDÍACO PROVOCADO POR FACTORES CARDÍACOS

El nivel de bombeo puede caer por debajo de lo necesario según el flujo sanguíneo tisular que se considere adecuado cuando el corazón sufra daños importantes, independientemente de la causa. Por ejemplo, esto sucede en el bloqueo importante de los vasos sanguíneos coronarios y el infarto de miocardio consecuente, la cardiopatía valvular grave, la miocarditis, el taponamiento cardíaco y las alteraciones metabólicas cardíacas.

Cuando el gasto cardíaco disminuye demasiado, los tejidos de todo el organismo comienzan a sufrir una deficiencia nutricional, una situación que se conoce como shock cardíaco.

DESCENSO DEL GASTO CARDÍACO PROVOCADO POR FACTORES PERIFÉRICOS NO CARDÍACOS: DESCENSO DEL RETORNO VENOSO

Cualquier factor que interfiera con el retorno venoso provoca el descenso del gasto cardíaco. Algunos de estos factores son los siguientes:

1. Descenso del volumen de sangre. Con mucho, el factor periférico no cardíaco más frecuente que provoca el descenso del gasto cardíaco es el descenso del volumen de sangre, consecuencia principalmente de una hemorragia.

2. Dilatación venosa aguda. En algunas ocasiones, las venas periféricas sufren una vasodilatación aguda, especialmente cuando el sistema nervioso simpático se vuelve súbitamente inactivo.

3. Obstrucción de las grandes venas. En casos aislados las grandes venas que llegan al corazón se obstruyen, de forma que la sangre de los vasos periféricos no puede volver al corazón. En consecuencia, se produce un descenso importante del gasto cardíaco.

4.Reducción de la masa tisular, en especial de la masa de músculo esquelético. En caso de envejecimiento normal o de períodos prolongados de inactividad física se produce una reducción del tamaño de los músculos esqueléticos.

5. Reducción del ritmo metabólico de los tejidos. Si se reduce el ritmo metabólico, como sucede en el músculo esquelético durante un reposo en cama prolongado, el consumo de oxígeno y las necesidades de nutrición de los tejidos también disminuirán.

Independientemente de la causa de la disminución del gasto cardíaco, un factor periférico o un factor cardíaco, se dice que la persona tiene un shock circulatorio si el gasto cardíaco disminuye alguna vez por debajo del nivel requerido de nutrición adecuada de los tejidos.

ANÁLISIS MÁS CUANTITATIVO DE LA REGULACIÓN DEL GASTO CARDÍACO

Para realizar ese análisis cuantitativo más detallado es necesario distinguir por separado entre los dos factores principales implicados en la regulación del gasto cardíaco: 1) la capacidad de bomba del corazón, representada por las curvas de gasto cardíaco, y 2) los factores periféricos que afectan al flujo de sangre desde las venas al corazón.

COMBINACIONES DE LOS DISTINTOS PATRONES DE CURVAS DE GASTO CARDÍACO

En estudios se encuentran tres factores principales que afectan al retorno venoso hacia el corazón desde la circulación sistémica, y son los siguientes:

1. Presión en aurícula derecha, que ejerce una fuerza retrógrada sobre las venas para impulsar el flujo de sangre desde las venas hacia la aurícula derecha.

2. Grado de llenado de la circulación sistémica (medido por la presión media del llenado sistémico), que obliga a la sangre sistémica a volver hacia el corazón.

3.Resistencia al flujo sanguíneo entre los vasos periféricos y la aurícula derecha.

Estos factores se expresan cuantitativamente en la curva de retorno venoso

CURVA DE RETORNO VENOSO NORMAL

La curva de retorno venoso se refiere al retorno venoso y también a la presión en la aurícula derecha, es decir, al flujo de sangre venosa que llega al corazón desde la circulación sistémica en distintos niveles de presión en la aurícula derecha. La curva de la imagen es la curva de retorno venoso normal. En esta curva se muestra que el retorno venoso hacia el corazón disminuye si se aplica la fuerza retrógrada de la presión auricular en ascenso sobre las venas de la circulación sistémica cuando disminuye la función de bomba cardíaca y aumenta la presión en la aurícula derecha. Si se impide la acción de todos los reflejos circulatorios nerviosos el retorno venoso disminuye a cero cuando la presión en la aurícula derecha aumenta hasta + 7 mmHg. Este ligero incremento de la presión en la aurícula derecha provoca un descenso drástico del retorno venoso porque la circulación sistémica es una bolsa distensible, por lo que cualquier aumento de la presión retrógrada de la sangre se acumulará en esta bolsa en lugar de volver al corazón. Al mismo tiempo que aumenta la presión en la aurícula derecha y se provoca la estasis venosa, la función de bomba cardíaca también se acerca a cero porque disminuye el retorno venoso. Las presiones arterial y venosa entran en equilibrio cuando cesa todo el flujo en la circulación sistémica con presiones de 7 mmHg, que, por definición, es la presión media del llenado sistémico (Plls).

MESETA DE LA CURVA DE RETORNO VENOSO CON PRESIONES AURICULARES NEGATIVAS: PROVOCADA POR EL COLAPSO DE LAS GRANDES VENAS

Cuando la presión en la aurícula derecha cae por debajo de cero, es decir, por debajo de la presión atmosférica, aumenta más cuando cesa casi totalmente el retorno venoso. Y el retorno venoso habrá alcanzado la meseta en el momento en el que la presión en la aurícula derecha haya caído hasta –2 mm y se mantiene en la meseta aunque la presión en la aurícula derecha caiga hasta –20 mmHg, –50 mmHg o incluso más. Esta meseta está provocada por el colapso de las venas que entran en el tórax. La presión negativa de la aurícula derecha aspira y junta las paredes venosas cuando entran en el tórax, lo que impide que entre el flujo de sangre adicional de las venas periféricas. En consecuencia, ni siquiera las presiones muy negativas de la aurícula derecha pueden aumentar el retorno venoso significativamente por encima del nivel que existe en una presión auricular normal de 0 mmHg.

PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO CIRCULATORIO Y PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO SISTÉMICO Y SU EFECTO SOBRE EL RETORNO VENOSO

Cuando la función de bomba cardíaca se interrumpe al chocar el corazón con electricidad para provocar una fibrilación ventricular o cuando se interrumpe de alguna otra manera, el flujo de sangre desde cualquier punto en la circulación cesa unos segundos después. Sin flujo sanguíneo, las presiones de cualquier punto de la circulación se hacen iguales y este nivel de presión equilibrado se conoce como presión media del llenado circulatorio.

EFECTO DEL VOLUMEN DE SANGRE SOBRE LA PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO CIRCULATORIO

Cuanto mayor sea el volumen de sangre en la circulación, mayor será la presión media del llenado circulatorio porque el volumen extra de sangre estira las paredes de la vasculatura.

EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN NERVIOSA SIMPÁTICA DE LA CIRCULACIÓN SOBRE LA PRESIÓN MEDIA DE LLENADO

Las curvas verde y azul muestran los efectos de los niveles bajo y alto de actividad simpática nerviosa sobre la presión media del llenado circulatorio. La estimulación simpática potente contrae todos los vasos sanguíneos sistémicos y también los vasos pulmonares de mayor tamaño, e incluso las cámaras del corazón. Por tanto, la capacidad del sistema disminuye de forma que la presión media del llenado circulatorio aumenta para cada nivel de volumen de sangre. Cuando el volumen de sangre es normal la estimulación simpática máxima aumenta la presión media del llenado circulatorio desde 7 mmHg a aproximadamente 2,5 veces ese valor, en torno a 17 mmHg. Por el contrario, la inhibición completa del sistema nervio so simpático relaja tanto los vasos sanguíneos como el corazón, disminuyendo la presión media del llenado circulatorio desde el valor normal de 7 mmHg hasta 4 mmHg.

PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO SISTEMICO Y SU RELACIÓN CON LA PRESIÓN MEDIA DEL LLENADO

La presión media del llenado sistémico (Plls) es algo diferente de la presión media del llenado circulatorio, ya que es la presión media en cualquier punto de la circulación sistémica después de que el flujo sanguíneo se haya interrumpido al pinzar los vasos sanguíneos grandes en el corazón, por lo que se puede medir la presión de la circulación sistémica independientemente de la presión que haya en la circulación pulmonar.No obstante, la presión media del llenado sistémico casi siempre es igual a la presión media del llenado circulatorio porque la circulación pulmonar tiene menos de un octavo de la capacitancia de la circulación sistémica y sólo la décima parte del volumen de sangre.

EFECTO SOBRE LA CURVA DE RETORNO VENOSO DE LOS CAMIOS DE LA PRESIÓN

En la figura 20-11 se muestran los efectos sobre la curva de retorno venoso provocados por el aumento o descenso de la presión media del llenado sistémico (Plls).La presión media del llenado sistémico normal es de 7 mmHg. Después, en la curva superior de la figura vemos que la presión media del llenado sistémico ha aumentado hasta 14 mmHg y en la curva inferior ha disminuido hasta 3,5 mmHg. Estas curvas demuestran que cuanto mayor sea la presión media del llenado sistémico más se desplaza la curva de retorno venoso hacia arriba y hacia la derecha.Por el contrario, cuanto más baja sea la presión media del llenado sistémico más se desplazará la curva hacia abajo y hacia la izquierda.

GRADIENTE DE PRESIÓN PARA EL RETORNO VENOSO,CUANDO ES CERO NO HAY RETORNO VENOSO

Cuando la presión en la aurícula derecha aumenta hasta igualar la presión media del llenado sistémico ya no hay diferencias de presión entre los vasos periféricos y la aurícula derecha. En consecuencia, ya no puede haber flujo sanguíneo desde ninguno de los vasos periféricos que vuelven hacia la aurícula derecha. Sin embargo, el flujo hacia el corazón aumenta proporcionalmente cuando la presión en la aurícula derecha disminuye progresivamente por debajo de la presión media del llenado sistémico.

RESISTENCIA AL RETORNO VENOSO

La mayoría de la resistencia al retorno venoso se produce en las venas, aunque una parte se produce también en las arteriolas y en las pequeñas arterias. ¿Por qué es tan importante la resistencia venosa para determinar la resistencia al retorno venoso? La respuesta es que, cuando aumenta la resistencia en las venas, comienza a estancarse la sangre, principalmente en las propias venas.

El retorno venoso se puede calcular con la fórmula siguiente: RV=Plls−PAD/RRV
donde RV es el retorno venoso, Plls es la presión media del llenado sistémico, PAD es la presión en la aurícula derecha y RRV es la resistencia al retorno venoso.

En el adulto sano los valores de estas variables son los siguientes: el retorno venoso es igual a 5 l/min, la presión media del llenado sistémico es igual a 7 mmHg, la presión en la aurícula derecha es igual a 0 mmHg y la resistencia al retorno venoso es igual a 1,4 mmHg por litro de flujo sanguíneo.

EFECTO DE LA RESISTENCIA AL RETORNO VENOSO SOBRE LA CURVA DE RETORNO VENOSO

Se muestra el efecto de distintos niveles de resistencia al retorno venoso sobre la curva de retorno venoso, demostrándose que el descenso de esta resistencia hasta valores que son la mitad de lo normal permite que el flujo de sangre aumente hasta el doble y, por tanto, la curva gira hacia arriba con una pendiente que puede ser hasta del doble. Por el contrario, el aumento de la resistencia hasta el doble de lo normal rota la curva hacia abajo ,con una pendiente que puede ser hasta de la mitad. Cuando aumenta la presión en la aurícula derecha hasta igualar la presión media del llenado sistémico, el retorno venoso se convierte en cero prácticamente para todos los niveles de resistencia al retorno venoso porque cuando no hay un gradiente de presión que provoque el flujo de sangre no importa la resistencia en la circulación; el flujo sigue siendo cero. Por tanto, el nivel mayor hasta el que puede aumentar la presión en la aurícula derecha es igual a la presión media del llenado sistémico, independientemente del grado mayor o menor de fracaso cardíaco.

COMBINACIÓN DE LOS PATRONES DE CURVAS DE RETORNO VENOSO

Se muestran los efectos sobre la curva de retorno venoso provocados por los cambios simultáneos de la presión sistémica media (Plls) y la resistencia al retorno venoso, demostrando que ambos factores pueden actuar simultáneamente.

ANÁLISIS DEL GASTO CARDÍACO Y DE LA PRESIÓN EN LA AURÍCULA DERECHA, MEDIANTE CURVAS DE GASTO CARDÍACO Y RETORNO VENOSO SIMULTÁNEAS

Cuando actúa la circulación completa, el corazón y la circulación sistémica deben funcionar conjuntamente, lo que significa que: 1) el retorno venoso desde la circulación sistémica debe ser igual al gasto cardíaco desde el corazón y 2) que la presión en la aurícula derecha es igual tanto en el corazón como en la circulación sistémica. Por tanto, se pueden predecir el gasto cardíaco y la presión en la aurícula derecha en la siguiente forma: 1) Determinar la capacidad de bomba del corazón en un momento dado y re presentar este valor en forma de una curva de gasto cardíaco; 2) determinar la situación momentánea del flujo desde la circulación sistémica hacia el corazón y representarla en forma de una curva de retorno venoso, y 3) «igualar» ambas curvas entre sí.

EFECTO DEL AUMENTO DE VOLUMEN DE SANGRE SOBRE EL GASTO CARDÍACO

Un aumento súbito del volumen de sangre en torno al 20% aumenta el gasto cardíaco hasta 2,5-3 veces con respecto a lo normal.

OTROS EFECTOS COMPENSADORES QUE SE INICIAN EN RESPUESTA AL AUMENTO DE VOLUMEN EN SANGRE

El aumento importante del gasto cardíaco provocado por el aumento de volumen de sangre dura sólo unos minutos porque comienzan a producirse varios efectos compensadores inmediatamente: 1) el aumento del gasto cardíaco aumenta la presión capilar de forma que el líquido comienza a trasudar desde los capilares hacia los tejidos, con lo que el volumen de sangre vuelve a la normalidad; 2) el aumento de la presión venosa provoca la distensión continua y gradual de las venas por un mecanismo que se conoce como estrés-relajación,provocando la distensión de los reservorios de sangre venosa, como el hígado y el bazo, y reduciendo de esa forma la presión sistémica media, y 3) el exceso del flujo sanguíneo a través de los tejidos periféricos provoca el incremento autorregulador de la resistencia vascular periférica, con lo que aumenta la resistencia al retorno venoso.Estos factores consiguen que la presión media del llenado sistémico vuelva a la normalidad y que se contraigan los vasos de resistencia de la circulación sistémica.

EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN SIMPÁTICA SOBRE EL GASTO CARDÍACO

La estimulación simpática afecta tanto al corazón como a la circulación sistémica, ya que consigue que el corazón funcione como una bomba más potente y, en la circulación sistémica, aumenta la presión media del llenado sistémico por la contracción de los vasos periféricos, en especial de las venas, y aumenta la resistencia al retorno venoso.

EFECTO DE LA INHIBICIÓN SIMPÁTICA SOBRE EL GASTO CARDÍACO

El sistema nervioso simpático se puede bloquear induciendo una anestesia espinal total o utilizando algún fármaco, como hexametonio,que bloquea la transmisión de las señales nerviosas a través de los ganglios autónomos.

Se muestra el efecto de la inhibición simpática provocada por la anestesia espinal total, demostrándose que la presión media del llenado sistémico cae hasta aproximadamente 4 mmHg y que la eficacia del corazón como bomba disminuye hasta el 80% de lo normal.El gasto cardíaco cae desde el punto A hasta el punto B, lo que representa un descenso en torno al 60% de lo normal.

MÉTODOS PARA MEDIR EL GASTO CARDÍACO

En el ser humano, el gasto cardíaco se mide por métodos indirectos que no requieren cirugía, excepto en algunos casos aislados. Dos de los métodos que se han usado para estudios experimentales son el método de oxígeno de Fick y el método de dilución del indicador. El gasto cardíaco puede estimarse también mediante ecocardiografía,un método que utiliza ondas de ultrasonidos desde un transductor colocado sobre la pared torácica o introducido en el esófago del paciente para medir el tamaño de las cámaras cardíacas, así como la velocidad de la sangre que circula desde el ventrículo izquierdo a la aorta. El volumen del impulso se calcula a partir de la velocidad de la sangre que circula en la aorta y del área en sección transversal de la aorta determinada a partir del diámetro de la aorta que se mide mediante estudio de imagen ecográfico.

GASTO CARDÍACO PULSÁTIL MEDIDO POR UN FLUJÓMETRO ELECTROMAGNÉTICO O ULTRASÓNICO

Se demuestra que el flujo sanguíneo aumenta rápidamente hasta un máximo durante la sístole y después, al terminar la sístole, se invierte durante una fracción de segundo. Esta inversión del flujo provoca el cierre de la válvula aórtica y el retorno del flujo a cero.

DETERMINACIÓN DEL GASTO CARDÍCO UTILIZANDO EL PRINCIPIO DEL OXÍGENO DE FICK

El principio de Fick se explica en la figura 20-18. Esta figura se muestra que 200 ml de oxígeno se absorben de los pulmones a la sangre pulmonar cada minuto. También se muestra que la sangre que entra en el corazón derecho tiene una concentración de oxígeno de 160 ml por litro de sangre, mientras que el corazón se queda con una concentración de oxígeno de 200 ml por litro de sangre. A partir de estos datos se puede calcular que cada litro de sangre que atraviesa los pulmones absorbe 40 ml de oxígeno. Como la cantidad total de oxígeno absorbida hacia la sangre desde los pulmones alcanza cada minuto los 200 ml, dividiendo 200 por 40 se calcula un total de cinco porciones de 1 l de sangre que debe atravesar la circulación pulmonar cada minuto para absorber esta cantidad de oxígeno. Por tanto, la cantidad del flujo sanguíneo que atraviesa los pulmones cada minuto es de 5 l, que también es una medición del gasto cardíaco.

El gasto cardíaco se puede calcular con la fórmula siguiente:
Gasto cardíaco (l/min)
= O2 absorbido por minuto por los pulmones (ml/min) ______________________________________ Diferencia arteriovenosa de O2 (ml/l de sangre) Al aplicar este procedimiento de Fick para la medición del gasto cardíaco en el ser humano se obtiene sangre venosa mixta a través de un catéter introducido en la vena braquial del antebrazo, a través de la vena subclavia, hasta la aurícula derecha y, por último, hasta el ventrículo derecho o la arteria pulmonar, y también sangre arterial sistémica desde cualquier arteria sistémica del cuerpo. La tasa de absorción de oxígeno en los pulmones se mide por la tasa de desaparición de oxígeno del aire respirado, utilizando cualquier tipo de medidor de oxígeno.

MÉTODO DE DILUCIÓN DE INDICADORES PARA MEDIR EL GASTO CARDÍACO

Para medir el gasto cardíaco mediante el método conocido como «método de dilución de indicadores» se introduce una pequeña cantidad del indicador,por ejemplo, un colorante, en una vena sistémica grande o, preferiblemente, en la aurícula derecha. El colorante atraviesa rápidamente el lado derecho del corazón y llega por los vasos sanguíneos pulmonares al corazón izquierdo y, por último, al sistema arterial sistémico. La concentración de colorante se registra a medida que atraviesa una de las arterias periféricas.

En resumen, el gasto cardíaco se puede determinar usando la fórmula siguiente: