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UNIDAD V: LOS RIÑONES Y LOS
LIQUIDOS CORPORALES
Regulación de la osmolaridad y de la concentración del sodio del líquido extracelular. Regulación del equilibrio acido-base Para el correcto funcionamiento de las células del organismo, estas deben estar bañadas en líquido extracelular con una concentración relativamente constante de electrolitos y otros solutos. La concentración de sodio y la osmolaridad del líquido extracelular están en gran parte, reguladas por la cantidad de agua extracelular. ¿Qué es Osmolaridad? La osmolaridad se define como el número de osmoles solutos en un litro de solución siendo el osmol (Osm) una unidad de medida que indica la cantidad de moles presente en un compuesto. Dentro de la regulación de la osmolaridad y de la concentración de Na+ del LEC, se encuentran 3 mecanismos los cuales serán desarrollados a continuación:
- Mecanismo de excreción de orina diluida.
- Mecanismo de excreción de orina concentrada.
- Mecanismo contracorriente.
MECANISMO DE EXCRECION DE ORINA DILUIDA
Cuando existe un exceso de agua en el organismo, el riñón puede excretar hasta 20L/ día de orina diluida con una concentración de tan solo 50 mOsm/L. El riñón realiza esto reabsorbiendo continuamente solutos, mientras deja de reabsorber grandes cantidades de agua en las porciones dístales (túbulo distal y túbulos colectores) de la nefrona. Al ingerir 1L de agua el riñón aumento el volumen urinario hasta seis veces lo normal en 45 minutos. Cuando el filtrado glomerular está recién formado, su osmolaridad es la misma de la del plasma (300 mOSm/L) para excretar el exceso de agua, es necesario diluir el filtrado a medida que circula por el túbulo y se logra reabsorbiendo la mayor cantidad de solutos que de agua.
Eliminación de orina diluida: Cuando la ADH está ausente, la permeabilidad en los túbulos colectores disminuye drásticamente y, en consecuencia, la recuperación de solutos no se acompaña de reabsorción de agua; esto sucede en situación de exceso de agua. La eliminación del exceso de agua se logra recuperando mayor cantidad de solutos que de agua, lo que provoca un contenido tubular diluido. PRIMERA PERSONA
MECANISMO DE EXCRECION DE ORINA CONCENTRADA
El agua del organismo se pierde continuamente a través de varías vías (aire espirado, heces, transpiración y excreción de orina). Se requieren ingresos de líquido para compensar estas pérdidas, pero la capacidad del riñón para formar un pequeño volumen de orina concentrada reduce al mínimo el aporte de líquido necesario para mantener la homeostasis. Concentración Urinaria Máxima: Cuando se produce un déficit de agua en el organismo, el riñón elabora una orina concentrada por medio de la excreción continua de solutos a la vez que aumenta la reabsorción de agua y disminuye el volumen de orina que se forma. El riñón humano no puede producir una concentración urinaria máxima de 1200- 1400 mOsm/L. Volumen de Orina Obligatorio: La capacidad máxima de concentración del riñón determina el volumen de orina que se debe excretar al día para librar al organismo de los productos de desecho del metabolismo y de los iones que se ingieren. Una persona normal de 70 Kg. tiene que excretar alrededor de 600 mOsm de soluto al día. Si la capacidad máxima de concentración es de 1200 mOsm/L, el volumen mínimo de orina que tiene que excretarse o volumen obligatorio de orina es de 0.5L/día. Esta pérdida mínima de volumen por orina, junto con la pérdida de agua por la piel, aparato respiratorio y digestivo, contribuye a la deshidratación cuando no se dispone de agua para beber. Eliminación de orina concentrada: En presencia de ADH, la reabsorción de solutos en el túbulo colector se ve acompañada de un desplazamiento osmótico de agua, reduciendo el volumen de filtrado que discurre por el túbulo e incrementando la concentración de solutos no reabsorbidos. La intensidad con la que el agua es reabsorbida depende de la concentración medular,
PAPEL DE LA SED EN EL CONTROL DE LA OSMOLARIDAD Y
CONCENTRACION DE SODIO DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR
El cuerpo humano cuenta con un mecanismo fisiológico que regula los niveles de hidratación de nuestro metabolismo tanto en el interior de las células (agua intracelular) como en el exterior de las células, el agua que hay entre ellas (agua extracelular). Así podemos hablar de una deshidratación intracelular (los fluidos salen del interior de la célula) y una deshidratación extracelular (cuando hay una pérdida de fluidos intersticiales, entre células). En el hipotálamo, una zona del cerebro, se encuentran ubicadas unas células llamadas osmorreceptores cerebrales , que generan respuestas a la deshidratación celular regulando la producción de una hormona llamada antidiurética (ADH o arginina vasopresina). La hormona antidiurética o AHD tiene efectos vasculares, modifica la permeabilidad del agua, y el transporte del sodio, al igual que modifica la permeabilidad para la urea en el riñón. Por consiguiente, podemos afirmar que la estimulación de los osmorreceptores cerebrales activa el deseo de beber y la liberación de la hormona antidiurética. Y que, por lo tanto, la sed es una sensación que emite el cerebro para avisarnos que necesitamos ingerir líquido. Los riñones reducen al mínimo la pérdida de líquidos durante el déficit de agua mediante el sistema de retroacción de osmorreceptores-ADH. Pero es necesario el aporte adecuado de líquido para compensar cualquier pérdida de líquido que se produzca por sudor, respiración y tracto gastrointestinal. La ingestión de líquido esta regulado por el mecanismo de la sed, que junto con el mecanismo de osmorreceptores de ADH mantiene un estrecho control de la osmolaridad y concentración de sodio en LEC. Muchos factores que estimulan la secreción de ADH también aumentan la sed. Cuando uno de estos mecanismos falla, el otro puede mantener el equilibrio con una razonable eficacia, siempre que ingrese suficiente liquido para equilibrar el volumen obligatorio de orina y las perdidas normales de sudoración, respiración y digestivas. Pero si estos dos fallan, se pierde el control del equilibrio. Sin los mecanismos de ADH-sed, ningún otro mecanismo es capaz de regular adecuadamente la osmolaridad ni la concentración Plasmática de sodio. CENTROS DE LA SED DEL SNC Se conoce como centro de la sed a un conjunto de áreas integradas por una zona a lo largo de la pared anteroventral del tercer ventrículo que provoca liberación de ADH y
estimula la sed; otra pequeña área situada anterolateralmente en el núcleo preóptico que produce un intenso deseo de beber. Las neuronas del centro de la sed responden a inyecciones de soluciones hipertónicas, estimulando la sed, por lo que se cree que funcionan como los osmorreceptores que estimulan la liberación ADH. Es probable que el órgano vascular de la lámina terminal, que se halla inmediatamente por debajo de la superficie ventricular en el extremo inferior de la región AV3V, este implicado en la respuesta a deseo de beber cuando aumenta la osmolaridad el LCR. RESPUESTAS INTEGRADAS DE LOS MECANISMOS DE LOS OSMORRECEPTORES-ADH Y DE LA SED EN EL CONTROL DE LAS OSMOLARIDAD Y CONCENTRACIÓN DE SODIO DEL LEC En personas normales, los mecanismos de los osmorreceptores-ADH y de la sed funcionan en paralelo para regular con precisión la osmolaridad y la concentración de sodio del LEC. Cuando uno de los dos mecanismos falla, el otro puede todavía controlar la osmolaridad y la concentración de sodio extracelulares con cierta eficacia, mientras exista suficiente ingestión de líquido para compensar el volumen de orina diario obligatorio y las pérdidas de agua por respiración, sudor o gastrointestinal. Pero si ambos fallan simultáneamente, ni la concentración de sodio ni la osmolaridad se pueden controlar adecuadamente, el aporte de sodio aumenta después de bloquear por completo el sistema ADH-Sed produciendo variaciones amplias en concentración de sodio plasmático. En ausencia del mecanismo ADH-Sed, no existe otro mecanismo de retroacción capaz de regular adecuadamente la concentración de sodio y osmolaridad plasmáticas. 4TA
MECANISMO DEL APETITO DE SAL PARA EL CONTROL DE LA
CONCENTRACIÓN DE SODIO Y EL VOLUMEN DEL LEC
El mantenimiento del volumen y la concentración de sodio del líquido extracelular requiere el equilibrio entre la excreción y el aporte de sodio. El ser humano puede sobrevivir y funcionar normalmente con 10 a 20 mEq/L. El apetito de sal se debe en parte al hecho de que tanto a animales como a humanos les gusta la sal y la ingieren con independencia de si les falta o no. Existe además un componente regulador del apetito de la sal, que consiste en un comportamiento encaminado a obtener sal cuando hay déficit de sodio en el organismo. Esto es especialmente importante en herbívoros y seres
Hipotónico, hipertónico e isotónico son términos relativos: describen cómo se comparan dos soluciones en cuanto a su osmolaridad. Por ejemplo, si la osmolaridad (concentración de solutos) del líquido dentro de la célula es mayor que la del líquido circundante, el interior de la célula es hipertónico con respecto al líquido que la rodea, mientras que el líquido extracelular es hipotónico con respecto al interior de la célula. 5TA EQUILIBRIO ÁCIDO – BÁSICO: La estructura funcional de nuestras proteínas, la mayoría de procesos fisiológicos del organismo y todas las reacciones químicas intracelulares, requieren unas condiciones de acidez constantes (próximas a la neutralidad) para desarrollarse con normalidad. El equilibrio ácido base contempla los mecanismos moleculares y fisiológicos que tratan de mantener la acidez sanguínea constante y estable, alrededor de un pH de 7, (entre 7,35 y 7,45), lo cual asegura una concentración correcta de ácidos y bases a todos los niveles del cuerpo, tanto en la sangre como en los tejidos. El metabolismo celular produce bases como el amoniaco (NH3) y sobre todo sustancias ácidas como el ácido sulfúrico (H2SO4), el ácido fosfórico (H3PO4), el ácido úrico, el ácido láctico, el ácido acetoacético y el ácido ß -hidroxibutírico. La cantidad de todos los anteriores, sin embargo es insignificante si se compara con la enorme cantidad de ácido carbónico (H2CO3) formado diariamente a partir del CO2 liberado durante la respiración celular y del H2O del medio. Equilibrio ácido base El equilibrio ácido base se mantiene gracias a la presencia de amortiguadores químicos (buffers) y por la actividad pulmonar y renal. Amortiguadores químicos Los amortiguadores químicos son soluciones que resisten los cambios del pH. Los amortiguadores intracelulares y extracelulares responden de inmediato a los desequilibrios del estado ácido base. El hueso también cumple una función amortiguadora importante, especialmente de las cargas ácidas.
Un amortiguador está compuesto por un ácido débil y su base conjugada. La base conjugada puede aceptar H+^ y el ácido débil puede liberarlo, de manera que permite reducir al mínimo los cambios en la concentración de H+^ libres. El sistema amortiguador sirve sobre todo para minimizar los cambios en el pH cerca de su constante de equilibrio (pKa); así, aunque potencialmente hay muchos pares de amortiguadores en el cuerpo, sólo algunos son fisiológicamente relevantes. SEXTA El amortiguador extracelular más importante es el sistema HCO 3 −/CO 2 , que se describe con la siguiente ecuación: Un aumento en la concentración de H+^ desvía la ecuación hacia la derecha y genera CO 2. Este importante sistema amortiguador está estrictamente regulado; cuando aumentan las concentraciones de CO 2 , se ponen en marcha ajustes finos a cargo de la ventilación alveolar, y la excreción renal se encarga de controlar rigurosamente las concentraciones de H+^ y HCO 3 −. Otros amortiguadores fisiológicos importantes son los fosfatos orgánicos e inorgánicos intracelulares y las proteínas intracelulares, como la hemoglobina en los eritrocitos. El fosfato extracelular y las proteínas plasmáticas son menos relevantes. El hueso se convierte en un amortiguador importante después del consumo de una carga ácida. En un principio, el hueso libera bicarbonato de sodio (NaHCO 3 ) y bicarbonato de calcio (Ca(HCO 3 ) 2 ) a cambio de H+. Cuando se acumulan cargas de ácidos durante un período prolongado, el hueso libera carbonato de calcio (CaCO 3 ) y fosfato de calcio (CaPO 4 ). En consecuencia, la acidemia de larga data contribuye a la desmineralización y al desarrollo de osteoporosis. Regulación pulmonar del pH La concentración de CO 2 está estrechamente regulada por las modificaciones en el volumen corriente y la frecuencia respiratoria (ventilación minuto). Los quimiorreceptores arteriales registran la disminución del pH y, en respuesta, aumentan el volumen corriente o la frecuencia respiratoria, con incremento de la espiración de CO 2 y del pH de la sangre. A diferencia de la amortigación química, que es inmediata, la regulación pulmonar tarda
