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Aranalde – Fisiología – El riñón como órgano depurador:
MANEJO RENAL DE COMPUESTOS EXÓGENOS Y ENDÓGENOS:
MODELO DE SUSTANCIAS QUE SE REABSORBEN: GLUCOSA:
La glucosa, junto con los aminoácidos y el bicarbonato, son reabsorbidos en el TCP por
un transporte activo secundario acoplado a la reabsorción de sodio. La reabsorción de glucosa se
efectúa por un mecanismo de transporte que involucra una molécula en membrana apical,
simport de glucosa dependiente del sodio (SGLT2,) seguido de la extrusión de la célula por la
membrana basolateral hacia el intersticio mediante un uniport denominado GLUT2. El SGLT2
fija en forma específica el isómero D de la glucosa y la tasa de transporte de la D-glucosa es
superior a la L-glucosa. Como las uniones estrechas intercelulares poseen muy baja
permeabilidad a la glucosa, conforme la glucosa es removida del líquido tubular y desciende su
concentración luminal, no existe fuga retrógrada y su transporte depende solo de las
características del transportador limitante de la tasa, en este caso el simportador SGLT
constituyendo así un sistema Tm limitado.
Bajo condiciones normales, la glucosa no está presente en la orina debido a que la carga
filtrada es totalmente reabsorbida en el TCP. Cuando la carga filtrada excede la capacidad de
reabsorción tubular debido a la saturación de los mecanismos transportadores, la glucosa se
encuentra presente en la orina. El Tm de la glucosa se encuentra, en promedio, en 375 mg/min
mientras que la carga filtrada es 100 mg/min, pero ante incrementos de la VFG o incrementos
de la concentración plasmática de glucosa, la carga filtrada excede al Tm y la glucosa pasa a la
orina (glucosuria). La concentración plasmática de glucosa a partir de la cual aparece glucosa
en orina se denomina umbral renal de glucosa y su valor se encuentra alrededor de 180 mg%,
aunque el valor teórico esperado es cercano a 300 mg% (o 3 mg/ml), que surge de la división
del Tm de glucosa (375 mg/min) sobre la VFG (125 ml/min). Esta diferencia se explica por la
heterogeneidad funcional de las nefronas. Si el Tm en todos los túbulos fuese idéntico y la
totalidad de la glucosa se extrajera cuando el volumen filtrado estuviese por debajo del Tm, el
valor del umbral sería efectivamente de 300 mg%. Esta situación describiría una curva ideal o
teórica con un único punto de inflexión correspondiente a la intersección del valor 375 mg/min
de la abscisa (Tm) con el valor 300 mg% de la ordenada, pero la curva real es redondeada y se
desfasa de la curva teórica porque las nefronas no cumplen ninguna de las dos condiciones
necesarias para establecer la curva teórica. Este desplazamiento de la curva real se denomina
“explayamiento” ó “desbordamiento”. La magnitud del explayamiento es inversamente
proporcional a la avidez con la cual el mecanismo de transporte fija la sustancia que transporta.
El Tm máximo renal global alcanza el valor de 300 mg% cuando todos los nefrones de ambos
riñones han alcanzado sus máximas capacidades reabsortivas de glucosa.
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, MODELO DE SUSTANCIAS QUE SE SECRETAN: ÁCIDO PARA AMINO
HIPÚRICO (PAH) Y CREATININA:
El proceso de secreción de aniones orgánicos consta de dos fases. En la primera, los
compuestos orgánicos son translocados desde los capilares peritubulares hacia el interior de la
célula epitelial renal mediante trasportadores activos localizados en la membrana basolateral
que son de la familia OAT y constituyen la etapa limitante del trasporte global determinando el
Tm para la secreción. Esta fase es indirectamente dependiente del sodio porque la bomba sodio-
potasio-ATPasa extruye el sodio desde el LIC hacia el capilar peritubular manteniendo una baja
concentración intracelular de sodio, lo que genera una diferencia de concentración para este ion
con estímulo del ingreso a la célula (retrodifusión). El ingreso de sodio solo se da si está
acompañado de un anión, que sea un ácido dicarboxilico como el α-cetoglutarato, para mantener
la electroneutralidad. Conforme la concentración intracelular de ácidos dicarboxilicos se
incrementa, se crea un gradiente de concentración que favorece la salida de los mismos por
contratransporte con los aniones orgánicos, como el PAH, para mantener la electroneutralidad
conformando un reciclaje basolateral de ácidos dicarboxilicos. Como hay tres mecanismos de
transporte que actúan, el transporte de aniones orgánicos puede llamarse transporte activo
“terciario”. La segunda fase implica el transporte hacia la luz tubular a través de la membrana
apical por difusión facilitada por unitransportadores o contratransportadores con sodio.
El anión orgánico secretado más estudiado es el ácido paraaminohipúrico (PAH). La
secreción de PAH comprende una primera translocación desde el capilar peritubular hacia la
célula tubular mediante un contratransporte en intercambio con la forma aniónica o básica de un
ácido dicarboxílico que toma lugar en la membrana basolateral. La segunda translocación se
realiza en la membrana luminal mediante un contratransporte en intercambio mayoritariamente
con sodio. El manejo renal del PAH incluye la filtración, secreción y excreción.
Curva de titulación de la carga filtrada en función de la concentración plasmática: La
curva de la carga filtrada en función de la concentración plasmática de PAH es una línea recta
dado que la VFG es constante y es un mecanismo no saturable, es decir sin mediar
transportadores. La pendiente está determinada por la VFG.
Velocidad de secreción tubular en función de la concentración plasmática: La curva que
representa esta relación exhibe un comportamiento bimodal. A bajas concentraciones de PAH,
la velocidad de secreción es superior que la carga filtrada dado que el sistema de transporte no
se encuentra saturado y puede secretar todo el PAH que es entregado a los capilares
peritubulares. A concentraciones alta de PAH el sistema de transporte se satura y el PAH es
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,secretado a su velocidad máxima; la curva muestra ahora una línea paralela a la abscisa y el
valor correspondiente a la ordenada representa el Tm de PAH, es decir la máxima cantidad de
PAH que puede secretada por unidad de tiempo independientemente del incremento en su
concentración plasmática. Dicho valor se encuentra alrededor de 80 mg/min.
Velocidad de excreción en función de la concentración plasmática: La velocidad de
secreción también exhibe una curva bimodal. A bajas concentraciones, la pendiente de dicha
curva es pronunciada y superior a la secreción. La mayor pendiente respecto a la de la curva de
secreción manifiesta que la cantidad excretada es la sumatoria de la carga filtrada más la
excretada, situación posible ante la existencia de un sistema de transporte no saturado. La
segunda porción de la curva muestra una pendiente menos pronunciada y paralela a la filtración.
El punto de inflexión entre ambos sectores de la curva lo constituye la saturación del sistema de
transporte. A partir de este punto la cantidad excretada depende en forma única de la cantidad
filtrada, variable que justifica el paralelismo entre dichas curvas.
Las curvas de titulación muestran un cambio gradual conforme la velocidad de secreción
en el túbulo alcanza el nivel máximo. Dichas curvas muestran un “explayamiento”, cuyas
razones son las mismas que las que se especificaron para la glucosa.
El PAH posee la particularidad de no ser sometido a ningún otro tipo de transporte
adicional de jerarquía a lo largo del resto del nefrón, no es metabolizado, almacenado ni
sintetizado y no afecta en sí al flujo sanguíneo renal. El clearance de PAH puede ser utilizado
para la medición del FPR. El valor normal de éste último se encuentra alrededor de 625 ml/min.
Como la velocidad de filtración glomerular es de 125 ml/min, sólo un 20% del flujo
plasmático renal es depurado de PAH ([125/625] x 100= 20%). El 80% restante ingresa a las
arteriolas eferentes donde es sometido al proceso de secreción sin llegar a la remoción total, es
decir que algo de PAH remanente persiste en la vena renal. La diferencia entre la concentración
arterial de PAH previo a la filtración respecto a la concentración venosa renal se conoce como
cociente de extracción y se calcula de la siguiente manera:
El valor del cociente de extracción es de 0,9. Dicho valor se explica por la cantidad de
PAH que se encuentra unido a proteínas y el contenido en el volumen de sangre que sortea los
glomérulos, conocida como circulación nutricia. Así, cuando se administra una cantidad de
PAH por debajo de su Tm, el 90% de éste se elimina de la sangre arterial en un solo paso por el
riñón. En base a estos conceptos, el FPR puede ser calculado dividiendo la cantidad de PAH en
la orina sobre la concentración plasmática del mismo haciendo caso omiso a la concentración en
sangre venosa de PAH. Como no se considera la cantidad de PAH presente en vena renal se
denomina flujo plasmático renal efectivo (FPRE) y es equivalente al clearance de PAH.
𝑈𝑃𝐴𝐻 𝑥 𝑉
𝐹𝑃𝑅𝐸 = = 𝐶𝑙𝑃𝐴𝐻
𝑃𝑃𝐴𝐻
Un valor más aproximado a la realidad debe incluir el porcentaje de PAH que todavía se
encuentra en la sangre que abandona los riñones. Para esto se utiliza el cociente de extracción de
PAH y se obtiene de esta manera el flujo plasmático renal verdadero (FPRV).
A partir del FPRV puede calcularse el flujo sanguíneo renal total utilizando el valor del
hematocrito, ya que el volumen ocupado por los glóbulos rojos debe ser tenido en cuenta.
Asumiendo un valor de hematocrito de 45, puede deducirse que los eritrocitos ocupan el 45%
del volumen sanguíneo y el 55% pertenece al volumen plasmático. De esta manera, el flujo
sanguíneo renal total es calculado dividiendo el clearance de PAH (625 ml/min) sobre la
fracción del volumen sanguíneo ocupado por el plasma (0,55) lo que arroja un valor de 1,1
l/min.
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𝐹𝑆𝑅 = 𝐹𝑃𝑅𝑉 𝑥
1 − 𝐻𝑐𝑡𝑜
Los cationes orgánicos ingresan al LIC desde el capilar peritubular a través de la
membrana basolateral mediante un sistema de transportadores de la familia OAT; la extrusión
se da en la membrana luminal por un sistema de contratransporte donde el catión orgánico se
intercambia por un ion H+, lo que es importante para los compuestos orgánicos que están
unidos a proteínas plasmáticas y tienen limitaciones para su libre filtración glomerular.
Carga Carga Carga Carga % reabsorbido de
Sustancia
filtrada reabsorbida secretada excretada la carga filtrada
Glucosa (g/día) 180 180 0 0 100
Urea (g/día) 50 25 0 25 50
Creatinina (g/día) 1.8 0 0 1.8 0
Ácido úrico (g/día) 8.5 8.5 0.85 0.85 90
Sodio (mEq/día) 25.560 25.410 0 150 99.5
Potasio (mEq/día) 720 650 20 90 90
Bicarbonato (mEq/día) 4320 4318 0 2 99.9
Cloro (mEq/día) 18.000 17.850 0 150 99.2
Solutos totales
54.000 53.200 100 600 98.5
(mosm/día)
Procesamiento renal de diferentes compuestos orgánicos e inorgánicos asumiendo una
dieta típica occidental y un filtrado glomerular de 180 litros/día. Se consideraron los valores
promedios normales de los respectivos solutos analizados.
MODELO DE SUSTANCIAS QUE SE REABSORBEN Y SE SECRETAN:
MANEJO RENAL DE POTACIO: desarrollado en UP4.
CONCEPTO DE CARGA FILTRADA, CARGA EXCRETADA Y DEPURACIÓN
(CLEARANCE):
El Clearance es el volumen de plasma sanguíneo (en ml) que queda libre de una sustancia
por unidad de tiempo (en minutos). Se puede calcular con una fórmula en la que se tienen en
cuenta las concentraciones urinaria y plasmática de la sustancia, por ejemplo, creatinina, y la
diuresis:
𝐶𝑟𝑢 (𝑚𝑔⁄𝑚𝑙) 𝑥 𝑉 (𝑚𝑙⁄min)
𝐶𝑙𝐶𝑟 =
𝐶𝑟𝑝 (𝑚𝑔⁄𝑚𝑙)
La carga filtrada de una determinada sustancia (X) proviene del producto de la velocidad
de filtración glomerular (VFG), determinado por el clearance de inulina (Clin) y de la
concentración plasmática de dicha sustancia (P x). La cantidad de sustancia que ingresa al túbulo
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