Fisiologia renal nivel avanzado

1. Procesos básicos de anatomía y
función glomerular
Juan José García Bustinza
Nefrólogo Pediatra
HNERM-UPCH

2. Procesos básicos de anatomía y
función renal
• Funciones
• Anatomía del riñón y las vías urinarias
• El nefrón
• Suministro de sangre al nefrón
• Procesos renales básicos

3. Funciones del riñón
• Regulación del balance de agua y electrolitos
• Excreción de desechos metabólicos
• Excreción de sustancias bioactivas
• Regulación de la presión arterial
• Regulación de la eritropoyesis
• Regulación de la producción de vitamina D
• Gluconeogénesis

4. Morfología Renal
• Órgano retroperitoneal
• Surcos paravertebrales:
D12 a L3
• 10cmx5cmx2.5cm
• Hilio renal: seno renal
ocupado por la pelvis,
vena y arteria renal

8. Morfología Renal
• 125 a 155g en el adulto
• Color rojo pardo
• Riñón izquierdo más
alto que el derecho
• Su posición cambia con
la respiración y la
postura

15. Macroscopía renal
• Corteza renal: apariencia granular, contienen
los glomerulos
• Medula renal: Piramides renales formada por
las que asa de henle, Tubulos colectores y vasa
recta

23. Irrigación Renal
• Son altamente vascularizados: 25% del gasto
cardiaco
• Arterias renales nacen de la aorta
• Cada arteria renal se divide en arterias
segmentarias
• Arterias lobares  interlobares  arcuatas 
interlobulares  arteriola aferente

24. Circulación Renal
• El plasma que no es filtrado sale del glomérulo vía las
arteriolas eferentes, hacia los capilares postglomerulares.
• En la corteza, los capilares postglomerulares corren
paralelamente a los túbulos adyacentes, no necesariamente
los segmentos tubulares corresponden al mismo glomérulo.
• Las ramas de las arteriolas eferentes de los glomérulos
yuxtamedulares ingresan a la médula y forman la vasa recta.

25. Irrigación Renal

31. Tipos de nefrón

33. Irrigación Renal

35. Nefrón
• Un millon por cada riñon
• 3 tipos de nefronas
• Cortical y subcortical: 85%
• Yuxtamedular: 15%
• Glomerulo, TCP, asa de henle, TCD

62. FORMAS DE EXPRESIÓN ACLARAMIENTO
1. Tasa de excreción
Cantidad liberada del cuerpo de una sustancia por hora
2. Vida media de una sustancia en plasma
Tiempo que concentración disminuye a la mitad de
concentración actual
3. Volumen de plasma por unidad de tiempo del cual una
sustancia es removida

63. ¿CÓMO CALCULAR LA TASA DE FILTRACIÓN GLOMERULAR
MEDIANTE LA TÉCNICA DE DEPURACIÓN?
Debe escogerse una sustancia cuya depuración sea
equivalente al volumen de plasma filtrado.
1.-Debe filtrar libremente:
“Esto garantiza que la concentración en el filtrado sea
igual a la del plasma”
2.-No puede ser reabsorbida, ni secretada; no puede
ser degradada ni sintetizada a nivel tubular.
Esto garantiza que la cantidad filtrada de esta sustancia
por unidad de tiempo, sea igual a la cantidad
excretada en la orina.
“La Depuración de esta sustancia es equivalente a la Tasa de Filtración
Glomerular (TFG)”

64. UNIDADES DEL ACLARAMIENTO
Volumen por tiempo
(No cantidad por tiempo)
Qué volumen de plasma contiene la cantidad excretada en un
tiempo dado
Ejemplo: (5 mg) 200 mL / 1 h

65. ACLARAMIENTO INULINA
5 KDa
Libremente filtrada en el glomérulo
Sólo excreción urinaria (No reabsorbida ni secretada)
Aclaramiento renal grande
Tasa de aclaramiento metabólico nulo

66. CUANTIFICACIÓN DEL ACLARAMIENTO

67. orina
.
Cuando una sustancia solo
sufre filtración, se cumple que:
la cantidad filtrada en la
unidad de tiempo
(mg/min, mEq/min, mMol/min )
es igual a la cantidad
excretada.
La inulina, un polímero de la
fructosa se comporta de esta
manera
CANTIDAD
FILTRADA
CANTIDAD
EXCRETADA
cantidad filtrada = cantidad excretada
PROCESAMIENTO RENAL DE UNA SUSTANCIA QUE FILTRA
LIBREMENTE, NO SE REABSORBE NI SE SECRETA.

68. EMPLEO DE LA DEPURACIÓN DE INULINA PARA CALCULAR LA TFG
La masa filtrada de inulina = La masa excretada de inulina
masa filtrada =  C i  p . TFG
TFG = (  C i o . Vo ) /  C i p = Dp inulina
masa excretada =  C i  o . Vo
 C i  p. TFG =  C i  o . Vo
.
.

69. Cantidad
filtrada:
Cantidad
excretada
Cantidad filtrada = cantidad excretada
COMPORTAMIENTO DE LA INULINA EN LOS RIÑONES
la inulina disuelta en la
fracción de plasma que
no filtra (alrededor
del 75 %)
continua en la
circulación.

70. CÁLCULO
DCr =  Cr o .Vo/  Cr p  TFG
DETERMINACIÓN DE LA TFG A TRAVÉS DE LA
DEPURACIÓN DE CREATININA.
Generalmente no se emplea la depuración de inulina para medir la
TFG por resultar un poco complicado y costoso. Es por esto que en
la práctica se emplea la depuración de creatinina ( DCr ).
La creatinina es una sustancia que proviene del metabolismo
muscular y no es necesaria inyectarla. Se escoge esta sustancia
también porque cerca del 90 % de su excreción proviene de la
filtración glomerular, el resto, (10%) se secreta a nivel tubular.
Por tal razón:
“La depuración de creatinina es una excelente aproximación por
exceso de la TFG”..

71. masa total excretada = masa
filtrada + masa secretada
COMPORTAMIENTO DE LA CREATININA
masa
filtrada
( 90 %)
masa
Secretada
( 10 %)
.

72. Curva TFG y creatinina plasmática
(creatinina no secretada)

73. USO DE LA PRUEBA DE DEPURACIÓN PARA MEDIR EL FLUJO
PLASMÁTICO RENAL EFECTIVO (FPRE)
El flujo sanguíneo renal está distribuido
de forma tal que sólo el 90 % circula por
los glomérulos, mientras que el 10 %
restante se dirige a la cápsula renal y
grasa perirrenal.
Se entiende que sólo el 90 % del flujo
plasmático renal puede ser procesado por
las nefronas.
Este se denomina flujo plasmático renal
efectivo ( FPRe )
Para medirlo mediante la técnica de
depuración, se debe contar con una
sustancia que en un sólo paso por el riñón
sea completamente extraída de esta
fracción del plasma.
FILTRACIÓN
SECRECIÓN
EXCRECIÓN
PROCESAMIENTO DEL PAH
El ácido para-aminohipúrico ( PAH ), a baja
concentración plasmática, tiene este
comportamiento, es decir, a través de la
filtración y la secreción activa de esta
sustancia se extrae la totalidad que
ingresó con el FPRe.
De este razonamiento se puede afirmar
que:
“El volumen de plasma depurado de PAH es
equivalente al flujo plasmático renal
efectivo”
.
.

74. USO DE LA PRUEBA DE DEPURACIÓN PARA MEDIR
EL FLUJO PLASMÁTICO RENAL EFECTIVO (FPRE)
El PAH es filtrado por los glomérulos y cuando está a baja
concentración, prácticamente todo el PAH que escapa de la
filtración es secretado por los túbulos.
DETERMINACIÓN del FPRe:
En la sangre se mide la concentración de PAH : [ PAH ] p
En la orina recogida en un tiempo determinado se mide el volumen :Vo y
la concentración de PAH : [ PAH ]o
Con estos datos se calcula la depuración de PAH:
D PAH = [ PAH ]o x Vo / [ PAH ]p
Se entiende que:
FPRe = [ PAH ]o x Vo / [ PAH ]p

78. FLUJO SANGUINEO RENAL
hematocrito
de 45%
20 - 25% gasto
cardiaco.
0,5% masa corporal.
10% de consumo de O2
basal para producir
360 - 400
Flujo plasmático renal: 605 ml

79. PRESIÓN DE LA VASCULATURA RENAL
Presión hidrostática en las áreas de la circulación renal donde hay
intercambios hidrosalinos: los capilares glomerulares, los capilares
peritubulares y los vasos rectos medulares y papilares.

80. RESISTENCIA VASCULAR
Red vascular con una resistencia relativamente baja. Estrechamente regulada, en
las arteriolas aferente y eferente (contracción de sus paredes) y por los cambios
geométricos inducidos por la contracción de las células pericapilares
Q=ΔP/R

81. Tasa de filtración glomerular
TFG = 100-125 ml/min
(140-180 L/día)
FPRE = 600 ml/min
120
ml/min
FF = TFG/FPRE = 0.2

82. PRESIONES DE STARLING EN EL LEC
Flujo = K[(Pcap + int) – (Pint + cap)
Pcap = Presión hidrostática de los capilares
Pint = Presión hidrostática interticial
cap = Presión osmótica de los capilares
 int = Presión osmótica interticial
Pcap
Pint
int
capilares
interticio
cap

86. Efectos de la constricción arteriolar
aferente, eferente o de ambas clases sobre
la presión capilar glomerular (PGC) y el flujo
sanguíneo renal (FSR). Los cambios en el FSR
reflejan cambios en la resistencia arteriolar
renal total, sin que la localización del cambio
tenga importancia. En contraste, los cambios en
la PGC se reflejan en el grupo de arteriolas en
las que la alteración de la resistencia ocurre. La
constricción aferente pura disminuye tanto la
PGC como el FSR, en tanto que la constricción
eferente pura eleva la PGC y disminuye el FSR.
La constricción simultánea de las arteriolas
aferente y eferente tiene efectos que se
contrarrestan sobre la PGC pero efectos aditivos
sobre el FSR; el efecto sobre la PGC puede ser
un incremento o una disminución pequeños, o
ninguno. La vasodilatación de un solo grupo de
arteriolas tendría efectos sobre la PGC y el FSR
distintos a los observados en las partes B y C. La
vasodilatación de ambos grupos produciría
pocos cambios o ninguno en la PGC, mismo
resultado que ocasionaría la constricción de
ambos grupos, pero un gran aumento del FSR.
La constricción de un grupo de arteriolas y la
dilatación del otro ejercería efectos máximos
sobre la PGC pero poco
efecto sobre el FSR.

87. As vasodilation and vasoconstriction of the afferent and
efferent arterioles alter the blood flow through the
glomerular capillaries, there are corresponding alterations
in the glomerular filtration rate (GFR).

88. Autorregulación del FSRE y la TFG
0
200
400
600
0 40 80 120 160 200
PAM renal (mmHg)
ml/min
FSRE
TFG

89. Control hemodinámico intrarrenal
• Mecanismo de autorregulación:
– Reflejo miogénico
– “Feedback” túbulo-glomerular
• Mecanismos de regulación adicionales:
– Eje renina-angiotensina-aldosterona
– Control nervioso y hormonal
– Función endotelial

90. Feedback Tubuloglomerular

91. La nefrona
Feedback TG
1. Si aumenta la TFG
2. Aumenta el flujo tubular
de agua y NaCl
3. Sensor en la
mácula densa y
envío de mediador
vasoconstrictor
a la a. aferente

92. La nefronaFeedback TG
1. Si disminuye la TFG
2. Disminuye el flujo tubular
de agua y NaCl
3. Sensor en la
mácula densa y
envío de mediador
vasodilatador
(PGI2, ON) a la
a. aferente +
liberación de renina
(vasoconstricción
eferente)

95. Sympathetic Effects
• Sympathetic
activity constricts
afferent arteriole
– Helps maintain BP
& shunts blood to
heart & muscles
17-26

96. Reflejo miogénico
La distensión de la pared
vascular aferente provoca
la apertura mecánica de
canales de calcio en las
células musculares de la
capa media.

97. Importancia del sistema renina-
angiotensina-aldosterona
• Interviene en el control de:
– Hemodinámica sistémica y presión arterial
– Hemodinámica intrarrenal
– Balance de sodio y potasio
– Balance de agua
– Equilibrio ácido-básico

98. Vasoconstrictores renales
a . a fe re nte a . e fe re nte
Norepinefrina + +
A ngiotensina II 0, + 2 +
E ndotelina + +
Trom boxano + +

99. Vasodilatadores renales
a . a fe re nte a . e fe re nte
A cetilcolina + +
Oxido nítrico + +
Dopam ina + +
P GE , P GI + 0
B radicinina 0 +

100. FEEDBACK
TUBULOGLOMERULAR

101. .
Schnermann J JASN 2003;14:1681-1694
©2003 by American Society of Nephrology

102. .
Schnermann J JASN 2003;14:1681-1694
©2003 by American Society of Nephrology

103. Importancia del sistema renina-
angiotensina-aldosterona
• Interviene en el control de:
– Hemodinámica sistémica y presión arterial
– Hemodinámica intrarrenal
– Balance de sodio y potasio
– Balance de agua
– Equilibrio ácido-básico

104. Selectividad de la barrera de
filtración
Por tamaño
– Las moléculas pequeñas se
filtran libremente (úrea,
creatinina, etc), mientras que
las macromoléculas tienen
restricción.
– Solutos hasta el tamaño de la
inulina (PM:5200) se filtran
libremente.
Por carga
– Las fenestras del endotelio y la
MBG tienen carga eléctrica
negativa, por lo tanto la
filtración de moléculas neutras
y catiónicas, es mayor que las
moléculas aniónicas.
– La albúmina (Radio molecular:
36 A), casi no se filtra.

105. Selectividad de la barrera de filtración

106. Glomerular Filtration System.
Tryggvason K et al. N Engl J Med 2006;354:1387-1401.

107. Barrera de Filtración Glomerular

109. Schematic drawing of the glomerular barrier.
Haraldsson B et al. Physiol Rev 2008;88:451-487
©2008 by American Physiological Society

110. Schematic drawing of the glomerular barrier with components of the glomerular endothelium
[e.g., the integrins, Tie2, VEGF receptor 1 (VEGFR1), VEGFR2] and the endothelial cell surface
coat (ESL).
Haraldsson B et al. Physiol Rev 2008;88:451-487
©2008 by American Physiological Society

111. Diagram showing proposed intracellular pathways of vascular endothelial growth factor
(VEGF)-induced fenestration formation in glomerular endothelial cells (GEnC).
Satchell S C , and Braet F Am J Physiol Renal Physiol
2009;296:F947-F956
©2009 by American Physiological Society

112. Electron microcraphs showing the glomerular barrier, with the capillary lumen above and the
urinary space below.
Haraldsson B et al. Physiol Rev 2008;88:451-487
©2008 by American Physiological Society

113. Membrana Basal Glomerular

114. Podocitos

115. Components of the Slit-Diaphragm Protein Complex in Podocyte Foot Processes.
Tryggvason K et al. N Engl J Med 2006;354:1387-1401.

116. Components of the Slit-Diaphragm Protein Complex That Form a Porous Slit-Diaphragm Filter.
Tryggvason K et al. N Engl J Med 2006;354:1387-1401.

122. The filtration-dependent potential difference and its consequences on glomerular
permeability.
Hausmann R et al. JASN 2010;21:2053-2058
©2010 by American Society of Nephrology

124. Células mesangiales internas

126. Células mesangiales internas

127. La regulación de la excreción de sal y agua por los riñones involucra
mecanismos de transporte endotelial y epitelial directos o indirectos
La excreción renal es regulada en respuesta a las consecuencias de la ingesta y pérdidas

128. El control de la excreción de la sal y
agua sirve para:
(1) Mantener un volumen de fluidos apropiado para el llenado del árbol
vascular
(2) Mantener una osmolalidad de fluidos apropiada para la función de las
células
(3) Permitir al corazón generar la presión arterial necesaria para perfundir
los tejidos periféricos.

129. Regulando el agua corporal total y la sal, los
riñones regulan simultáneamente:
1. Balance de agua
2. Balance de sal
3. Osmolalidad (relación agua sal)
4. Presión sanguínea

130. REGULACIÓN DE LA PRESIÓN SANGUÍNEA
La presión arterial tiene una poderosa influencia sobre la función renal
Las acciones renales afectan la presión sanguínea:
1.Nivel establecido PA
2.Detectores de la presión sanguínea
3.Señales generadas a los cambios en PA
4.Efectores para incrementar o disminuir la PA

131. REGULACIÓN DE LA PRESIÓN SANGUÍNEA
EFECTORES
a. Corazón: Contractibilidad y frecuencia cardiaca variables
b. Arteriolas periféricas: Resistencia vascular
c. Grandes venas: Cambian su compliance para variar la capacidad
del sistema vascular para mantener la sangre
d. Riñones: Varían la excreción de sal y agua

132. PROCESOS QUE REGULAN LA PRESIÓN ARTERIAL

133. REGULACIÓN A CORTO PLAZO DE LA PA
REFLEJOS CARDIOVASCULARES
CENTRO VASOMOTOR
Grupo de núcleos del tronco cerebral que regulan la PA
GRUPO DE DETECTORES
Baroreceptores arteriales
Arterias carotídeas y arco de la aorta
Reportan la PA al centro vasomotor vía nervios sensoriales con cada latido
Baroreceptores cardiopulmonares
Baja presión
Ubicados en la aurícula cardiaca y partes de la vasculatura pulmonar.

134. Barorreceptores de volumen (mecanorreceptores)
arteriales y cardiopulmonares

135. SISTEMAS EFECTORES
Corazón, vasos sanguíneos y riñones
INTERMEDIARIO
Sistema nervioso autonómico
PRIMER SISTEMA EFECTOR
Contractilidad cardiaca y frecuencia cardiaca
SEGUNDO SISTEMA EFECTOR
Arteriolas sistemícas (VD/VC) a través de la resistencia vascular
PAM= GC X RP
TERCER SISTEMA EFECTOR
Grandes venas periféricas (2/3 volumen sanguíneo total)
Presión venosa central (atrio derecho)

136. El nivel establecido de la PAM es 100 mmHg
• No es rígidamente fijado
• Varía en el día
• Depende de la actividad, excitabilidad
• Disminuye alrededor del 20% durante el sueño
• Influenciado por procesos renales que finalmente determinan el
nivel PA establecida en el centro vasomotor del tronco cerebral.

137. PROCESOS QUE REGULAN LA PRESIÓN ARTERIAL

138. REGULACIÓN INTERMEDIA DE LA PRESIÓN ARTERIAL:
CONTROL RENAL DE LA RESISTENCIA VASCULAR
• Los riñones refuerzan los efectos vasculares a
corto plazo del centro vasomotor
ACCIONES VACULARES DIRECTAS
• Regula la resistencia vascular a través de
barorreceptores intrarrenales que sensan la PA
de la arteriola aferente
• No son baroreceptores neurales ,
especializaciones de las células de la arteriola
aferente: Celulas granulares (células
yuxtaglomerulares) que forman parte del
aparato yuxtaglomerular.
• Afectada por PA sensada en la arteria renal y la
PA sensada por los barorreceptores neurales
• Efectos poderosos sobre la vasculatura y
excreción de sodio.
• Sistema renina angiotensina.

139. SISTEMA RENINA ANGIOTENSINA
Directa: Potente vasoconstrictor
Indirecta: Regulación de la excreción del sodio renal.
SRA locales
Riñones, cerebro y el corazón.
SRA global o sistémico
Más importante regulador de la PA
8 aa
Células granulares. Riñón
Hígado. 10 aa
Superficie luminal.
Endotelio vascular.
Pulmón

140. SRAA EN RIÑÓN E INTRAVASCULAR

141. LIMITANTE SRA: RENINA
1° Barorreceptores neurales: Estimulan a las células granulares

142. LIMITANTE SRA: RENINA
1 Barorreceptores neurales: Estimulan a las células granulares
Activación de receptores beta 1 adrenérgicos de las células granulares

143. SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO
Efectos mediados sobre el riñón por una disminución del
volumen arterial circulante efectivo

144. LIMITANTE SRA: RENINA
2 Barorreceptores intrerrenales: Las células granulares se deforma con la
presión en la arteriola aferente

145. LIMITANTE SRA: RENINA
3° Detector de carga de cloruro de sodio a través de una recaptación: edema
osmótico

146. LIMITANTE SRA: RENINA
3° Detector de carga de cloruro de sodio a través de una recaptación: edema
osmótico
Angiotensina II inhibe secreción de renina con receptor AT1
directamente sobre las células granulares, incrementado el calcio intracelular

147. Edemas de las células de la mácula densa disminuye la liberación del agente
que inhibe la liberación de renina: Adenosina.
No regula directamente la PA

148. CONTROL DE LA SECRECIÓN DE RENINA

149. ESCENARIO: HEMORRAGIA MAYOR
INCREMENTO DE RENINA Y ANGIOTENSINA II

150. ESCENARIO: HEMORRAGIA MAYOR
RESPUESTA VASCULAR

151. ESCENARIO: HEMORRAGIA
SENSOR DE CARGA DE CLORURO DE SODIO DE
LA MÁCULA DENSA

152. ANGIOTENSINA II
Importante en el control de la excreción de sodio y agua
Vasoconstricción arteriolar general

153. BARORRECEPTORES Y SU INFLUENCIA

155. CONTRIBUCIÓN DEL RIÑÓN A LA REGULACIÓN DE LA
EXCRECIÓN DE SODIO Y PRESIÓN ARTERIAL
El valor promedio de la PA es fijado por los riñones, no por el centro vasomotor, controlando la excreción de
sodio y volumen a largo plazo, y apareando los ingresos – egresos, así como cambios en el extracelular, la
presión gradualmente cambiará

156. Conección entre sodio, agua y presión
arterial
EFECTORES
Corazón, arteriolas periféricas y grandes venas
Ajustan las propiedades del sistema vascular al volumen
Riñones
Ajusta el volumen al sistema vascular

157. La presión arterial depende del volumen sanguíneo
El volumen sanguíneo depende del volumen extracelular
Intersticio como buffer del volumen plasmático

158. Cambio gradual del nivel de PA

159. Relación sodio corporal total y volumen
sanguíneo
• Volumen del compartimento y
osmolaridad
• Osmolaridad = Total osmoles
/volumen
• Volumen = Total osmoles /
Osmolaridad
Si el cuerpo regula el contenido
osmótico del extracelular (EC) y
regula su osmolaridad, regula su
volumen, a través de los riñones

160. 90% del contenido osmótico del EC es sodio, con un número igual de aniones
Contenido osmótico EC = Contenido sodio x 2
10% solutos EC: K, U, Glu … (osmolalidad)

161. RELACIÓN ENTRE SODIO Y FLUIDO EXTRACELULAR
Cambio del EC con ingesta de sodio
La regulación a largo plazo de la presión arterial sanguínea involucra
control del contenido de sodio corporal
Si el cuerpo controla el contenido de sodio y osmolaridad plasmática
(agua conteniendo sodio) se controla el volumen

162. RESPUESTA EXCRETORIA A CARGA DE SODIO
Cambios en la presión, son detectados como cambios en el sodio total
Mecanismos que controlen la excreción de sodio pueden controlar la PA elevada

163. CONTROL REFLEJO DE LA TASA DE FILTRACIÓN
GLOMERULAR
Exc Na = Filtr Na – Reabs Na
Control : Regulando la TFG
Cambio en la cantidad de agua filtrada
Cambios de la resistencia de la arteriola
aferente/eferente
Cambios de la actividad nerviosa simpática
renal señales externas
Mecanismo de la nefrona proximal
El estado de volumen del paciente controla la
natriuresis y diuresis

165. MUCHAS GRACIAS