2. INTRODUCCIÓN
Mediante la formación de orina los riñones excretan desechos, sustancias que no tienen una
función útil en el organismo. Algunos de los desechos excretados con la orina son el producto de
reacciones metabólicas en el organismo, como el amoníaco y la urea de la desaminación de los
aminoácidos; la bilirrubina del catabolismo de la hemoglobina; la creatinina de la degradación de
fosfocreatina en las fibras musculares, y el ácido úrico del catabolismo de los ácidos nucleicos.
Otros residuos que se excretan con la orina son sustancias que no pertenecen a la dieta, como
fármacos y toxinas ambientales.
Muchos animales han desarrollado eficientes estructuras que se encargan de estos procesos y
también liberan al cuerpo del exceso de agua que se ingiere con los alimentos, del exceso de
iones y de sustancias nocivas. El órgano excretor más importante es el riñón.
La función excretora del riñón es compartida con otros órganos y sistemas que colaboran en este fin.
A) Sistema
respiratorio:
colabora
eliminando
agua,
dióxido
de
carbono
y
sustancias volátiles por los
pulmones.
Aminoácidos
B) La piel: a través de sus
glándulas sudoríparas, además
de
participar
en
la
termorregulación,
eliminan
desechos
metabólicos
por
transpiración
y
además
participa
en
la
termorregulación.
C) Sistema digestivo: a través
del hígado elimina colesterol y
pigmentos biliares derivados
del
metabolismo
de
la
hemoglobina, en
la bilis.
Además de la excreción de
ciertos minerales y sustancias
inactivas a nivel del colon.
Los órganos excretores, como los
riñones, extraen y excretan la
mayor parte del agua y de los
residuos
nitrogenados,
potencialmente tóxicos como el
amoníaco, ácido úrico y urea,
provenientes del catabolismo de
proteínas y ácidos nucleicos. En
los
vertebrados
algunos
aminoácidos pasan al hígado,
donde pierden su grupo amino en
procesos
de
desaminación
y
transaminación. El grupo amino se
puede transformar en urea, ácido
úrico
o
amoníaco,
que
son
eliminados por el riñón.
Ácidos nucleicos
Proteínas
Bases nitrogenadas
—NH2
Grupos amino
La mayor parte de
los animales
acuáticos, entre
ellos, la mayoría de
los peces óseos.
Amoníaco
Mamíferos, la
mayoría de los
anfibios, tiburones.
Urea
Muchos reptiles, las
aves, los insectos y
caracoles terrestres.
Ácido úrico
Figura 1. Excreción
de desechos nitrogenados de
izquierda a derecha va en aumento el gasto de energía
(por el tipo y número de reacciones), también de izquierda
a derecha aumenta el ahorro de agua.
2
3. ANATOMÍA Y FISIOLOGIA RENAL
El sistema renal consta de dos riñones; encargados de la producción de orina,principal desecho
metabólico; la sangre que lleva desechos celulares disueltos entra a cada riñon por la arteria
renal; después de que ha sido filtrada sale por la vena renal. La orina es sacada de cada riñon
por un tubo muscular llamado uréter. Por medio de contracciones peristálticas los uréteres
transportan la orina a la vejiga. Esta cámara muscular vacía, recoge y almacena la orina.Las
paredes de la vejiga, de músculo liso, son capaces de distenderse. La orina es retenida en la
vejiga mediante la acción de dos esfínteres musculares localizados en su base, encima de la unión
con la uretra.
Cuando la vejiga se ha distendido, los receptores en la pared mandan una señal que desencadena
contracciones reflejas. El esfínter interno se abre durante este reflejo. Sin embargo, el esfínter
más bajo o externo está bajo control voluntario, de tal manera que el reflejo puede suprimirse
por acción del cerebro. La orina completa su viaje al exterior a través de la uretra (Figura 2).
Figura 2. Organización anatómica del sistema renal en la especie humana.
3
4. La unidad anatómica y funcional del riñón es el NEFRÓN (Figura 3). El nefrón se compone de las
siguientes partes: un corpúsculo renal que comprende un glomérulo y una cápsula de
Bowman. Se continúa en los tubulos renales (proximal ,Asa de Henle y distal).
El glomérulo es una red de capilares enrollados en forma de ovillo y que nacen de una arteriola
aferente y concluyen en otra arteriola, eferente, que tiene un diámetro menor que la primera
(sistema portal). El endotelio de estos capilares tiene perforaciones, dejadas por superposición de
células, lo que hace que estos pequeños vasos sanguíneos posean la mayor permeabilidad de
todos los capilares de la red vascular humana.
La cápsula de Bowman es una estructura que contiene los capilares del glomérulo y está
formada por una capa externa fibrosa que se continúa en los túbulos, y un epitelio interno, que se
continúa en el epitelio de estas estructuras.
Los túbulos renales corresponden al túbulo proximal (descendente), un Asa de Henle en
forma de U y culmina en el túbulo distal (ascendente) que se vacia en un túbulo colector
nombre común de túbulos renales dada la continuidad del lumen de estas estructuras, iniciadas
en la cápsula de Bowman.
Arteriola
aferente
Arteriola
eferente
Glomérulo
Túbulo
contorneado proximal
Túbulo
contorneado distal
Cápsula de
Bowman
Capilares
peritubulares
Túbulo
colector
Asa de Henle
Figura 3. Anatomía del Nefrón.
4
5. 2.
FORMACIÓN DE LA ORINA
La sangre es llevada al riñón por la arteria renal. Pequeñas ramas de esta arteria dan origen a
las arteriolas aferentes. Estas conducen la sangre hacia los capilares que constituyen cada
glomérulo.Cuando la sangre fluye por el glomérulo, parte de su plasma es filtrado hacia el interior
de la cápsula de Bowman.Luego, la sangre pasa de los capilares glomerulares a una arteriola
eferente, ésta lleva la sangre a una segunda red de capilares - los capilares peritubulares-, que
rodean al túbulo renal y túbulo colector.
La sangre es filtrada cuando recorre los capilares del glomérulo. Los capilares peritubulares
reciben sustancias devueltas a la sangre por el túbulo renal. La sangre procedente de los capilares
peritubulares entra en pequeñas venas que conducen a la vena renal.
La orina se produce por tres procesos: Filtración, Reabsorción y Secreción tubular.
Filtración Glomerular
La formación de la orina comienza con la filtración flomerular en la que se filtran grandes
cantidades de líquido a través de los capilares glomerulares, los cuales se encuentran rodeados
por la cápsula de Bowman, parte del nefrón por el que pasa el filtrado flomerular, es decir, el
resultado de la filtración. La tasa de filtración glomerular es de 180 L / 24 horas. Para entender el
mecanismo de filtración se hace necesario conocer las adaptaciones de las estructuras que
participan en la filtración glomerular:
Diferencias en el diámetro de las arteriolas aferentes y eferentes. La sangre ingresa al
glomérulo a través de una arteriola aferente y lo abandona por una arteriola eferente que
presenta menor diámetro que laprimera, lo cual ejerce una resistencia a la salida de la
sangre desde el glomérulo, aumentando la presión sanguínea en el glomérulo, lo que
favorece el proceso de filtración.
Membrana de los capilares glomerulares. Estos capilares son más permeables que el resto
de los capilares del organismo; para esto posee tres capas:
1.
El endotelio capilar.
2.
Una membrana basal.
3.
Una capa de células epiteliales llamadas podocitos.
5
6. Capa parietal de la cápsula
glomerular (de Bowman)
Arteriola aferente
Célula mesangial
Célula yuxtaglomerular
Espacio capsular
Mácula densa
Rama ascendente
del asa de Henle
Túbulo
contorneado
proximal
Arteriola eferente
Podocito de la capa
visceral de la
cápsula glomerular
(de Bowman)
Endotelio del
glomérulo
Pedicelo
Figura 4. Estructura del glomérulo.
El endotelio capilar es mucho más permeable que el de otros capilares debido a la presencia de
millares de agujeros llamados fenestraciones. Esta adaptación aumenta la permeabilidad y no
constituye ninguna barrera para determinadas sustancias que no deben pasar a ser parte del
filtrado glomerular.
La constitución del filtrado glomerular es similar a la de la sangre, por lo tanto es isotónico con
respecto a la sangre, como se puede observar en la Tabla 1, a excepción de no encontrar en el
filtrado glomerular hematíes, proteínas plasmáticas, varios ácidos grasos, glóbulos blancos,
plaquetas y aproximadamente el 50% del calcio.
Tabla 1. Comparación entre el plasma y el filtrado glomerular.
Componente
Urea
Ácido úrico
Aminoácidos
Glucosa
Sales inorgánicas
Creatinina
Proteínas y otros
Plasma
0,03
0,004
0,05
0,1
0,72
0,001
8,00
6
Filtrado flomerular
0,03
0,004
0,005
0,1
0,72
0,001
0
7. Reabsorción de sustancias
El mayor porcentaje de sustancias reabsorbidas se lleva a cabo en el túbulo contorneado
proximal.
La reabsorción Na+ y otros solutos promueven la reabsorción de agua por osmosis debido a que
establecen un fuerte gradiente de concentración. Por otro lado, el túbulo contorneado proximal y
el asa de Henle descendente poseen una mayor permeabilidad al agua debido a la presencia de
canales proteicos para el paso del agua llamados acuaporina-1. El 80% aproximadamente de agua
es reabsorbida en estas zonas del túbulo; a esta reabsorción se le denomina reabsorción
obligatoria de agua, debido a que es obligada a seguir a los solutos cuando se reabsorben, y no es
regulada hormonalmente. El asa de Henle ascendente es impermeable al agua, siendo una zona
hipotónica con respecto a la sangre. Aproximadamente, el 10% restante del agua que se
reabsorbe recibe el nombre de reabsorción facultativa del agua, la cual se lleva a cabo por la
última porción del túbulo contorneado distal y el colector; es importante destacar que esta
reabsorción facultativa responde a las necesidades del organismo atendiendo a señales
hormonales.
Normalmente, la glucosa, los aminoácidos, las vitaminas hidrosolubles y otros nutrientes no se
pierden en la orina, siendo el 100% reabsorbidos a nivel del túbulo contorneado proximal.
Cuando la concentración de glucosa en la sangre es superior a 200 mg/mL, como en el caso de la
diabetes mellitus, se encontrarán concentraciones de glucosa en la orina; a esta presencia de
glucosa en la orina se le denomina glucosuria. Los aminoácidos son reabsorbidos de la misma
manera.
Otro mecanismo se encarga de reabsorber el 80% a 90% de los iones bicarbonato, el cual
constituye un importante amortiguador del pH del cuerpo. Además esta reabsorción permite la
secreción de H+, que también tiene un efecto importante en la regulación del pH de los líquidos
extracelulares.
Lumen
tubular
Células
del túbulo Renal
HCO3- + Na+
(filtrado)
HCO3- + H
Plasma
peritubular
Na-
+
H
Na+
HCO3-
K+
HCO3-
H2CO3
Anhidrasa carbónica
H2O + CO2
H2O + CO2
CO2
Figura 5. La figura indica el proceso que se lleva a cabo en las células tubulares, que permiten recuperar
(reabsorber) bicarbonato y Na+ (a partir de la orina) y secretar ion hidrógeno.
7
8. Secreción Tubular
A través de este proceso se vierten a la luz tubular sustancias que no fueron filtradas, pero que
deben ser excretadas; tales sustancias son especialmente iones de potasio en intercambio con el
sodio reabsorbido, hidrógeno por intercambio de la reabsorción de ion bicarbonato como se
observa en la imagen anterior, urea que es un producto de desaminación de aminoácidos,
creatinina. Determinados fármacos, como la penicilina o drogas, son extraídos de la sangre por
secreción. La secreción ocurre principalmente en el túbulo contorneado distal y en el túbulo
colector.
Esquema resumen de los procesos de formación de la orina
Filtración: El túbulo excretor reúne
Túbulo
excretor
un filtrado proveniente de la sangre.
El agua y los solutos son forzados
por acción de la presión de la
sangre a través de las membranas
selectivamente permeables de un
grupo de capilares hacia el interior
.
del túbulo excretor
Filtrado
Capilar
Reabsorción:
El epitelio de
transporte reabsorbe sustancias
valiosas del filtrado y las devuelve a
los líquidos corporales.
Secreción:
Otras
sustancias,
como las toxinas y el exceso de
iones, son extraídas desde los
líquidos corporales y añadidas al
contenido del túbulo excretor.
Orina
Excreción: El filtrado abandona el
sistema y el organismo.
8
9. COMPONENTE
Urea
Ácido úrico
Creatinina
Aminoácidos
Glucosa
Sales
inorgánicas
Proteínas y
otros
3.
PLASMA
0,03
0,004
0,001
0,05
0,1
FILTRADO GLOMERULAR
0,03
0,004
0,001
0,005
0,1
ORINA
2.0
0,05
0,1
0
0
0,72
0,72
1,5
8,00
0
0
CARACTERÍSTICAS DE LA ORINA NORMAL
Color
Aspecto
Volumen
pH
Densidad
: amarillo pálido.
: transparente.
: 1.000 a 1.500 ml/día.
: Carnívoros: ácida. Herbívoros: alcalina.
: la densidad específica de la orina tiene relación inversa con el volumen reducido,
es decir, a mayor volumen menor densidad y viceversa.
Constituyentes normales de la orina:
Urea
: es el principal producto nitrogenado del catabolismo de las proteínas.
Creatinina
: derivado de la creatina (reservorio energético en el músculo que repone el ATP).
Ácido úrico
: derivado del catabolismo de las bases nitrogenadas púricas. Principal producto
nitrogenado de aves y ciertos reptiles.
Cl- y Na+
: junto con la urea, son las sustancias más abundantes en la orina.
Sulfatos
: derivados de las proteínas del alimento o de la actividad celular.
Fosfatos
: derivados principalmente de los alimentos y, en menor proporción, del
metabolismo celular.
Agua
: es el compuesto más abundante, y actúa como solvente de las sustancias
descritas.
Otros
: alantoína (derivado el ácido úrico), pigmentos, electrolitos (K +, Ca+2, etc.)
9
10. EL RIÑON CUMPLE LAS SIGUIENTES FUNCIONES EN EL ORGANISMO
.
Activación de la vitamina D.
Secreción de hormonas como eritropoyetina.
Eliminación de los productos de desecho celular.
Regulación del contenido de agua en la sangre.
Mantenimiento de un pH adecuado de la sangre.
Regulación de las concentraciones sanguíneas de iones, Na +, K+, Cl-, Ca+2.
Retención de nutrientes como glucosa y aminoácidos en la sangre.
Síntesis y liberación de glucosa a la sangre, a partir de fuentes que no son carbohidratos,
pero solo en circunstancias inusuales, como el ayuno prolongado.
10
11. ACTIVIDAD
1.
¿Cuáles son los componentes del nefrón?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2.
¿Cuáles son los tres procesos que participan en la producción de la orina?
a) ……………………………………..
3.
b) ……………………………………..
c) ……………………………………..
¿Cuál es la composición del filtrado glomerular?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4.
A nivel de túbulo proximal
a) ¿Qué se reabsorbe?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b) ¿Por qué una persona puede presentar glucosuria?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
5.
Sobre la secreción tubular:
a) ¿en qué consiste este proceso?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b) ¿dónde ocurre?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
c) ¿qué se secreta?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
6.
¿Cuál es el recorrido de la orina una vez que sale del riñón?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
11
12. Preguntas de selección múltiple
1.
A nivel renal, el mayor volumen de agua es reabsorbido por
A)
B)
C)
D)
E)
2.
el
el
la
el
el
asa de Henle.
túbulo colector.
cápsula de Bowman.
túbulo contorneado distal.
túbulo contorneado proximal.
Si un animal vive en el desierto, ¿qué modificaciones del nefrón serían las más adecuadas
para mantener constante el agua corporal?
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
3.
Solo I.
Solo II.
Solo III.
Solo I y III.
I, II y III.
En el asa de Henle, la concentración de sales (especialmente Na +) aumenta notoriamente.
Los procesos que provocan este efecto son
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
4.
Alargar los túbulos renales.
Aumentar el tamaño del glomérulo.
Aumentar el número de túbulos colectores.
la gran permeabilidad para solutos en el asa ascendente.
la mayor permeabilidad para el H2O en el asa descendente.
el mecanismo de contracorriente entre las asas descendiente y ascendente.
Solo I.
Solo II.
Solo III.
Solo I y III.
I, II y III.
¿Cuáles de las siguientes sustancias aparece en la orina primitiva y en la orina definitiva
simultáneamente?
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
Na+.
Urea.
Glucosa.
Solo I.
Solo II.
Solo III.
Solo I y II.
I, II y III.
12
13. 5.
Un componente abundante y frecuente de la orina humana corresponde a
A)
B)
C)
D)
E)
6.
Glucosa.
Albúmina.
Creatinina.
Hormonas.
Aminoácidos.
La aparición de células sanguíneas en la orina, probablemente reflejen una alteración de la
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
7.
I.
II.
III.
I y II.
II y III.
¿Cuál de las siguientes alternativas muestra el sitio donde se lleva a cabo el mayor
porcentaje de reabsorción tubular?
A)
B)
C)
D)
E)
8.
Solo
Solo
Solo
Solo
Solo
filtración renal.
reabsorción tubular.
secreción tubular.
Glomérulo.
Asa de Henle.
Túbulo colector.
Túbulo contorneado distal.
Túbulo contorneado proximal.
¿Cuál(es) de los siguientes órganos contribuye(n) directamente a mantener constante la
composición cualitativa del plasma sanguíneo?
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
Riñón.
Hígado.
Pulmón.
Solo I.
Solo II.
Solo III.
Solo II y III.
I, II y III.
13
14. 9.
En relación con el tipo de desecho nitrogenado que excretan los organismos, es correcto
afirmar que
I)
II)
III)
las aves al eliminar ácido úrico, gastan mucha energía pero ahorran agua.
los peces al eliminar amoniaco gastan mucha energía y mucha agua.
el hombre al eliminar urea, ahorra mucha energía y gasta mucha agua.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
solo
solo
solo
solo
solo
I.
II.
III.
I y II.
II y III.
10. La sangre que pasa por la arteriola aferente y la que sale del glomérulo por la arteriola
eferente posee la misma concentración de
I)
II)
III)
eritrocitos.
proteínas.
glucosa.
Es (son) correcta (s)
A)
B)
C)
D)
E)
solo
solo
solo
solo
I, II
I.
II.
III.
I y II.
y III.
14
