¡Descarga Reabsorción renal de nutrientes y desechos: carbohidratos, proteínas y aniones orgánicos. y más Monografías, Ensayos en PDF de Fisiología solo en Docsity!
Manejo renal de sustancias nutritivas y deshechos metabólicos LECCIÓN 3 MANEJO RENAL DE SUSTANCIAS NUTRITIVAS Y DESHECHOS METABÓLICOS INTRODUCCIÓN REABSORCIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS Reabsorción de la glucosa Mecanismo de transporte de la glucosa REABSORCIÓN DE PROTEÍNAS Reabsorción de los aminoácidos Mecanismos de transporte de los aminoácidos DE ANIONES ORGÁNICOS Citrato Malato α-cetoglutarato Acetoacetato β hidroxibutirato Lactato MANEJO RENAL DE LOS DESHECHOS METABÓLICOS Urea Acido Úrico Creatinina
LECCIÓN 3
MANEJO RENAL DE SUSTANCIAS NUTRITIVAS Y DESHECHOS METABÓLICOS
Hilda Norha Jaramillo L. MD, MSc fisiología INTRODUCCIÓN Hay un buen número de sustancias en el filtrado glomerular de particular importancia para la nutrición corporal; normalmente, todas estas sustancias son completa, o casi completamente, reabsorbidas por procesos activos en la porción inicial de los túbulos proximales. Por lo tanto, casi nada de ellas hace parte del líquido tubular que penetra al asa de Henle. De la reabsorción de las sustancias nutritivas el túbulo contorneado proximal puede decirse lo siguiente:
- La reabsorción se efectúa mediante un mecanismo de transporte activo secundario, acoplado con la reabsorción simultánea del sodio. El paso a través de la membrana luminal es en contra de gradientes y en la membrana basolateral es pasivo, a favor de gradientes.
- Como todo transporte mediado presenta saturabilidad , esto es capacidad máxima de transporte (Tm); Igualmente, presenta especificidad , algunos estereo-especificidad y es susceptible de inhibición. REABSORCIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS Reabsorción de la glucosa El mecanismo de reabsorción de la glucosa es el ejemplo clásico de un sistema de transporte activo secundario con capacidad de transporte limitado (saturabilidad). En condiciones normales, no hay glucosa en la orina ya que toda la que se filtra es reabsorbida, pero cuando la concentración plasmática de glucosa sobrepasa un nivel crítico, llamado umbral renal plasmático, ella aparece en la orina (glucosuria); mientras más alta sea la concentración plasmática, mayor será la cantidad que se excreta con la orina (figura 3.1). Figura 3.1. Representación esquemática del manejo renal, en condiciones normales, de la glucosa. 70 - 100 mg/dL 0 mg/día
REABSORCIÓN DE PROTEÍNAS
Cada día más de 30 g de proteínas atraviesan el filtro glomerular. Esto representaría, para el organismo, una pérdida metabólica considerable si no se reintegrarán a los líquidos corporales. Como la molécula proteica, filtrable, es demasiado voluminosa, para ser transferida al interior de la célula mediante los procesos de transporte usual, ella es absorbida en el borde velloso de la célula tubular por endocitosis. En el interior de la célula la proteína es metabolizada a sus aminoácidos constituyentes, ellos salen a través de la membrana basolateral hacia el líquido intersticial y pasan luego a los capilares peritubulares. Recordemos que las proteínas presentes en el plasma son filtradas en razón a su concentración plasmática y a su peso molecular; a medida que aumenta su peso su filtración disminuye. Desde el punto de vista fisiológico, la filtración glomerular de la albúmina adquiere características importantes; por un lado, es la proteína plasmática responsable del 80% de la presión oncótica, por otro lado, su coeficiente de permeabilidad permite que diariamente sean filtrados 180 g, los cuales en condiciones normales son completamente reabsorbidos. Las sustancias de naturaleza química polipeptídica, de bajo peso molecular, luego de su ingreso al fluido tubular proximal, son convertidas en sus aminoácidos constituyentes por las peptidasas del borde luminal de la célula tubular. Figura 3.3. Representación esquemática del manejo renal, en condiciones normales, de las proteínas Reabsorción de los aminoácidos Los aminoácidos del plasma sanguíneo se encuentran en equilibrio dinámico con los intracelulares; estos a su vez, continuamente, son convertidos en proteínas tisulares. La digestión de las proteínas de la alimentación y la absorción de los fragmentos resultantes aumentan la reserva de aminoácidos del organismo; lo contrario ocurre por desaminación y la formación de urea y amoníaco. La transaminación da como resultado la transformación de un aminoácido en otro. Estos procesos se equilibran de tal manera que la concentración plasmática de aminoácidos permanece entre 2,5 y 3,5 mM/L. Si bien, una de las principales funciones del riñón consiste en conservar la concentración plasmática de los aminoácidos y para ello reabsorbe casi la totalidad de los que ingresan al túbulo proximal, el riñón, también, utiliza los grupos amida y amino, de la sangre arterial renal, para producir el amoníaco, el cual excreta con la orina en unión a los aniones de ácidos fuertes. La excreción de amoníaco permite conservar los llamados cationes fijos, como sodio, potasio, etc y
desempeña un papel fundamental en el equilibrio acido-básico. Finalmente, el riñón interviene activamente en las reacciones de transaminación, extrayendo ciertos aminoácidos de la sangre arterial y añadiendo otros a la sangre venosa renal, en particular alanina y serina. Normalmente, la depuración del nitrógeno de los aminoácidos es muy baja, pero puede aumentar si se duplica la concentración plasmática. La ingestión de proteínas eleva poco la cifra plasmática de aminoácidos y no produce aminoaciduria. Los riñones no regulan la concentración plasmática de aminoácidos pero si la conservan dado que, el umbral plasmático para los aminoácidos es lo bastante alto para que en condiciones normales la excreción urinaria sea despreciable (figura 3.3). Mecanismos de transporte de los aminoácidos La reabsorción de los aminoácidos se efectúa mediante un mecanismo de transporte activo secundario, tipo cotransporte. Intervienen tres transportadores cuando menos, y tal vez más. Uno de ellos reabsorbe, simultáneamente, sodio y aminoácidos básicos (lisina, arginina, ornitina); otro se ocupa del glutámato y el aspártato (aminoácidos ácidos); un tercero, lleva a cabo la reabsorción de los aminoácidos triptófano y fenilalanina (neutros); y tal vez, un cuarto transportador que se encarga de histidina y cistina. La administración de un aminoácido aislado disminuye, principalmente, la reabsorción de los demás aminoácidos transportados por el mismo mecanismo. Sin embargo, puede disminuir también, en menor grado, la reabsorción de otros aminoácidos que son transportados por otro mecanismo (figura 3.4). (figura 3.4). Representación esquemática de los mecanismos implicados en la reabsorción de los amino ácidos. En concentraciones plasmáticas iguales, los isómeros L de alanina, metionina e histidina se reabsorben mejor que los isómeros D. Por lo tanto, debemos concluir que la velocidad de transporte depende no sólo de la estructura, sino también de la configuración estereoisométrica. La reabsorción de aminoácidos no se modifica cuando está saturado el mecanismo de reabsorción de la glucosa; tampoco se modifica cuando se administra floricina en cantidades que inhiben por completo la reabsorción de ella, ni dando dinitrofenol con el fin de disminuir la secreción del para- aminohipurato. Sin embargo, la reabsorción del sulfato y del fosfato disminuye cuando se
Cuando la concentración plasmática aumenta por la administración de α -cetoglutarato, la sangre peritubular pierde mayor cantidad que el líquido tubular. Por lo tanto, el α -cetoglutarato debe entrar a las células tubulares por ambos polos, desde la sangre y desde el túbulo; en ambos casos, se trata de un mecanismo de transporte activo que tiene lugar en contra de un gradiente electroquímico. Es posible, también, que el transporte basolateral tenga una limitación de tipo Tm. Se extraen de la sangre y se utilizan grandes cantidades de α -cetoglutarato después de administración intravenosa del mismo; pero la extracción es casi nula cuando la concentración plasmática se encuentra cerca de los límites inferiores normales. En concentraciones bajas, sólo llegan a los riñones con la sangre arterial cantidades reducidas de α -cetoglutarato y se encuentran casi las mismas en sangre venosa. Sin embargo, el α -cetoglutarato que sale de los riñones no es el que les llegó. El ciclo de Krebs de las células tubulares es muy activo y produce α -cetoglutarato a partir de sustancias precursoras, utilizándolas también muy rápidamente. Las pequeñas cantidades que en condiciones normales están sujetas a filtración y a reabsorción y que llegan a las células por la sangre se incorporan, en parte, a este conjunto metabólico. Luego, el α- c etoglutarato vuelve a la sangre venosa, en cantidades prácticamente equivalentes. El transporte, la extracción y la utilización de α -cetoglutarato por el riñón se complica todavía más por el hecho de que el flujo a través de las membranas de ambos polos, luminal y basolateral, de las células tubulares, es bidireccional. Cuando se administran por vía intravenosa, a un perro normal, precursores del α -cetoglutarato, pertenecientes al ciclo de Krebs, como citrato, piruvato y acetato, la reabsorción casi completa del α -cetoglutarato filtrado queda reemplazado por una secreción global; en otras palabras, la excreción urinaria sobrepasa la filtración. La alcalosis respiratoria suele disminuir la reabsorción de α -cetoglutarato y a veces produce secreción global. Además, la alcalosis multiplica la secreción global debida a administración de precursores. La secreción de α -cetoglutarato es pasiva, en el sentido de que el transporte tiene lugar a favor de un gradiente electroquímico. En las condiciones antes mencionadas, que produce secreción global, también es notable el aumento de α -cetoglutarato en la sangre venosa del riñón. Las células de los túbulos renales se comportan como sistemas de bombeo doble y fuga doble. En las membranas luminal y basolateral se transporta activamente α -cetoglutarato a las células tubulares; luego, escapa pasivamente y vuelve a la sangre peritubular y al fluido tubular: En las células tubulares hay a la vez producción y utilización de α -cetoglutarato, vía ciclo de krebs hacia el metabolismo de carbohidratos, aminoácidos y ácidos grasos. Si aumenta la concentración celular de α -cetoglutarato o disminuye su oxidación o utilización por otras vías se ve favorecido su escape pasivo a la sangre y al fluido tubular. Inversamente, una menor producción o una mayor utilización favorece la reabsorción activa. Acetoacetato En condiciones normales el acetoacetato se reabsorbe completamente del fluido tubular. Durante el ayuno y en la diabetes no controlada, la cifra plasmática de acetoacetato se eleva y proporcionalmente, también, su excreción. La reabsorción del acetoacetato es de tipo activo secundario, con limitación de tipo Tm; sin embargo, el Tm no es constante, pues al aumentar progresivamente la concentración plasmática, la velocidad de reabsorción disminuye. Esta autodisminución de la reabsorción se ha explicado por la autoinhibición de algún sistema enzimático que interviene en el transporte. Como vemos, hay algún paso común en la reabsorción del acetoacetato, fosfato, sulfato y glucosa, pues hay competición entre ellos. β-hidroxibutirato
Es reabsorbido por un mecanismo activo con capacidad de transporte limitado. Sólo se satura el mecanismo con cifras plasmáticas bastante altas. En el hombre, el umbral renal es del orden de 20 mg/dL. Lactato En condiciones normales, el lactato es reabsorbido casi completamente del fluido tubular. El umbral renal en el hombre es de 60 mg/dL, por encima de este umbral la excreción del lactato varía proporcionalmente con el nivel sanguíneo. No se ha establecido si existe un Tm verdadero. En el perro, el umbral es de 100 mg y la reabsorción está limitada. La saturabilidad es la misma para los isómeros D y L, aunque la concentración plasmática que satura el mecanismo es más alta para la forma D que para la L. MANEJO RENAL DE LOS DESHECHOS METABÓLICOS Urea La urea es el producto principal de excreción del catabolismo proteico, parte de ella se forma en el riñón a partir del CO2 y el amoníaco, mediante un proceso bioquímico que se conoce con el nombre de ciclo de la ornitina. Una vez elaborada, pasa a la sangre para ser filtrada por el glomérulo. En el túbulo proximal, porción convoluta, el 50% de la cantidad filtrada es reabsorbida, mediante un mecanismo pasivo, tipo difusión simple. Si bien la concentración de la urea en el líquido de la cápsula de Bowman, es igual a la de los capilares peritubulares, la reabsorción de agua, en el túbulo contorneado proximal, incrementa la concentración de urea, lo cual favorece su difusión. Luego, es secretada, en una cantidad similar a la reabsorbida, también, en forma pasiva por las células distales del TCP (parte recta, segmento S3) y por las células de la rama descendente del asa de Henle. Las membranas celulares de la rama ascendente del asa de Henle, del túbulo contorneado distal, del conector y del colector cortical son impermeables a la urea. Finalmente, la urea es reabsorbida en el túbulo colector medular. Dicha reabsorción varía con el flujo urinario; cuando el flujo urinario es menor de 2 mL/min, la reabsorción de urea aumenta marcadamente; cuando el flujo urinario es mayor su reabsorción disminuye. El mecanismo responsable de ello es conocido con el nombre de difusión facilitada, dado que la hormona antidiurética aumenta la permeabilidad de este segmento. En resumen, la reabsorción neta de la urea filtrada varía entre el 40% al 60%, dado que el porcentaje reabsorbido varía inversamente con el flujo urinario (figura 3.5) En condiciones normales la excreción renal es menor de 500 mOsm/día. Acido Úrico Es el producto final, en mamíferos, del catabolismo de las bases púricas y pirimidínicas. Diariamente, un adulto normal produce, aproximadamente, 500 mg de ácido úrico; de esta cantidad 2/3 partes sufren excreción renal, el 1/3 restante es eliminado por las heces. La producción de ácido úrico aumenta en los estados catabólicos y con la ingesta de purinas. En el plasma (pH 7,4), más del 90% del ácido úrico (pKa 5,73) se encuentra en forma de urato. Su concentración plasmática es cerca de 5 mg/dL en hombres, y de 4 mg/dL en mujeres pre- menopáusicas. La excreción urinaria de ácido úrico es, aproximadamente, de un 10% a 20% de la cantidad filtrada (± 500 mg/día).
Figura 3.7. Representación esquemática del manejo renal, en condiciones normales, de la creatinina. La creatinina es filtrada fácilmente por el glomérulo y es secretada, en una cantidad aún no determinada, por el túbulo contorneado proximal; finalmente es excretada. Como se vera más adelante, la depuración de la creatinina es utilizada como indicador indirecto de la VFG, a pesar de su secreción tubular la cual aumentaría la cifra de depuración; sin embargo, esta cantidad extra es compensada, al parecer, con la técnica utilizada para su determinación en los líquidos corporales (cromófofos de Jaffé).
