Biofísica para estudiantes de Medicina

Fisiología Renal

Filtración glomerular En el interior del glomérulo, los capilares sanguíneos se encuentran en estrecha relación con el espacio de Bowman, que los envuelve para recoger los componentes del plasma que atraviesan la barrera de filtración hacia la cápsula de Bowman y el túbulo contorneado proximal. Dicha barrera está formada por tres capas: el endotelio capilar, la membrana basal y el epitelio visceral.

El proceso de filtración es selectivo y la composición de líquido tubular inicial es un ultrafiltrado del plasma, ya que los componentes celulares de la sangre y las proteínas de peso molecular medio y alto son retenidos, mientras que el agua y electrolitos se encuentran en el túbulo en proporción casi idéntica a la del plasma. En general, las partículas con un radio molecular mayor de 4 nm no son filtradas, mientras que las que tienen un radio de 2 nm o menor se filtran sin problema. Además del tamaño, la carga eléctrica de la molécula también influye en su tasa de filtración. Las sustancias con carga positiva se filtran con mayor facilidad que aquellas en forma neutra, y éstas lo hacen, a su vez, más fácilmente que las que presentan carga negativa.

Se cree que esto es debido a la carga negativa de las glucoproteínas que forman parte de la membrana basal glomerular, que repelerían a las moléculas de igual carga y atraerían a las de carga contraria.

Otros factores que influyen sobre el paso de la barrera de filtración son la forma de la molécula y su capacidad de deformación. Existen una serie de fuerzas que favorecen y otras que se oponen a la filtración de la sangre. 

Filtración

Las que favorecen la filtración o el movimiento de agua y de los solutos a través de la pared del capilar glomerular son la presión hidrostática de la sangre dentro del capilar (Pgc) y la presión oncótica del líquido dentro del espacio de Bowman. Mientras que la primera fuerza es de gran importancia, la segunda carece de ella, ya que normalmente las proteínas que se filtran son de bajo peso molecular. Por este motivo, la principal fuerza que empuja al plasma para atravesar la barrera de filtración es la presión hidrostática del capilar glomerular (Pgc).

Las fuerzas que se oponen son la presión oncótica del plasma dentro del capilar glomerular (πb) y la presión hidrostática en el espacio de Bowman (Pt). La presión de filtración neta (Pf ) representa la diferencia entre la presión hidrostática capilar (que favorece la filtración) y la presión oncótica capilar y la hidrostática del ultrafiltrado (que se oponen a la filtración) y se puede expresar como:

Pf = Pgc – (πb + Pt ) Capilar glomerular Las características morfológicas del glomérulo normal con sus tres estructuras: el mesangio, compuesto de células y matriz; la pared capilar, conformada por las células endoteliales, la membrana basal y los podocitos, y la cápsula de Bowman, formada por una gruesa membrana basal y un epitelio plano que la recubre en su interior. El corpúsculo renal o glomérulo consiste en un ramillete de capilares sostenido por un tejido conectivo (mesangio). Esta formación globulosa presenta dos polos: el polo vascular o hilio y el polo urinario. Por el hilio penetra la arteriola aferente (AA) que por subdivisión da las ramas primarias de los capilares, las cuales forman los lóbulos del glomérulo. Estas dan ramas anastomóticas (ramas secundarias) que se enroscan en la porción terminal del tallo mesangial y originan los lobulillos glomerulares. Esta red capilar se reúne en la arteriola aferente (AE), la cual se dirige en corto trayecto hacia el hilio, próximo a la entrada de la AA.

VOLUMEN DE FILTRACIÓN GLOMERULAR.

También conocido como tasa de filtración glomerular (TFG) está encargado del volumen de un fluido filtrado a través de los capilares glomerulares hacia dentro de la capsula de bowman. Se mide ml/min. Es un excelente indicador de la masa renal funcionante se mide por el aclaramiento de un marcador glomerular, que tiene las tres siguientes características: Debe filtrarse libremente a través de los capilares glomerulares, sin restricción de tamaño o carga. No puede ser reabsorbido, ni segregado por el túbulo renal.  Cuando se infunde, no puede alterar la tasa de filtración glomerular.

Por tanto, las propiedades del marcador glomerular ideal difieren de las de un marcador usado para medir el flujo plasmático renal.

ACLARAMIENTO RENAL

Describe la velocidad a la que se eliminan o aclaran las sustancias del plasma. Por tanto, el termino aclaramiento corporal total significa la velocidad total de eliminación de una sustancia en todos los órganos. Por definición aclaramiento renal es el volumen de plasma que, a su paso por los riñones, queda totalmente libre de una sustancia por una unidad de tiempo. A mayor aclaramiento renal más plasma queda libre de la sustancia.

Describe la relación entre filtrado glomerular y creatinina plasmática FILTRACION GLOMERULAR En pacientes con enfermedad renal se puede tener una variedad de diferentes presentaciones clínicas. Mientras algunos presentan síntomas que se pueden referir directamente al riñón, tales como la hematuria macroscópica, dolor de flanco, otros presentan síntomas extrarrenales, como el edema, hipertensión, signos de uremia. Muchos pacientes, sin embargo, son asintomáticos y se observan en el examen de rutina que tienen una concentración elevada de creatinina sérica o un análisis de orina anormal. Una vez que se descubre la enfermedad renal, lo que primero se evalúa es la presencia o el grado de disfunción renal y la rapidez de progresión, y se diagnostica el trastorno subyacente. Aunque la historia y el examen físico pueden ser útiles, la información más útil se obtiene inicialmente de la estimación de la tasa de filtración glomerular (TFG) y el examen del sedimento urinario. La estimación de la TFG se utiliza clínicamente para evaluar el grado de insuficiencia renal y para ver la evolución de la enfermedad. A pesar de ello, la TFG no proporciona información sobre la causa de la enfermedad renal, los cursos… Esto último se logra mediante el análisis de orina, la medición de la excreción urinaria de proteínas y, si es necesario, estudios radiológicos y / o biopsia renal. TGF normal.- Es igual a la suma de las tasa de filtración de todas las nefronas funcionales, por lo que la GFR me da, en aproximación, la medida de las nefronas que están funcionando. Se filtra 180 L/día (125ml/min) del plasma, la TGF normal depende de la edad, sexo y tamaño esto es aproximadamente para hombres 130 ml/min/1.73 m2 y para mujeres 120 ml/min/1.73 m2. En pacientes con enfermedad renal la reducción de la TFG indica una progresión de la enfermedad. ECUANCION: Cx = (Ux.V) / Px

CREATINA PLASMATICA

El origen de la creatina es el metabolismo de la misma (creatina) del músculo esquelético y de la ingesta de carne dietética. Se libera en la circulación a una velocidad relativamente constante La creatina se filtra libremente a través del glomérulo y no es reabsorbida ni metabolizada por el riñón. Sin embargo, aproximadamente 10% a 40% de la creatinina urinaria se deriva de la secreción tubular por las vías secretoras de catión orgánico en el túbulo proximal. “Por lo tanto, si la TFG, la secreción de creatinina por los túbulos renales, la ingesta de creatina (es decir, la dieta) y el tamaño de la creatinina (es decir, la masa muscular) permanecen constantes, la concentración plasmática de creatinina debe permanecer constante.” Si la masa muscular es relativamente estable, una creciente de la concentración de creatinina sérica implica que la TFG empeore, una disminución de la creatinina sérica indica una mejoría y un valor estable suele reflejar una enfermedad estable. Sin embargo, cabe resaltar que una concentración de creatinina sérica relativamente estable en el rango normal o casi normal no implica necesariamente que la enfermedad sea estable. Por lo tanto, la relación entre la concentración sérica de creatinina y la TFG permite predecir que las reducciones iniciales de la TFG producen aumentos relativamente pequeños de la concentración sérica de creatinina. En estos pacientes, un aumento aparentemente pequeño de la creatinina sérica (0,1 a 0,2 mg / dL o 9 a 18 μmol / l) puede reflejar una pérdida relativamente grande de la función renal. Además, la elevación de la creatinina sérica puede atenuarse por un aumento de la secreción de creatinina tubular proximal. Sin embargo, la mayoría de los laboratorios en la actualidad informan tanto la tasa de filtración glomerular estimada (eGFR) como la creatinina sérica siendo la eGFR el método más usado para seguir la función renal. Para la excreción de la creatina es la siguiente formula: GFR x SCr = constante

Valores normales de creatinina según Tercera Encuesta Nacional de Salud y Nutrición en Estados Unidos, hombres de 1,13 (100 micromol / L) y mujeres de 0,93 mg / dL (82 micromol / L) Los valores de creatinina son bajos en mujeres cuya masa muscular es menor, lo que lleva a que hay una menor tasa de excreción de creatinina

Define fracción de filtración La FG está determinada por: el equilibrio entre las fuerzas hidrostáticas y coloidosmoticas que actua a través de la membrana capilar y el coeficiente de filtración capilar (Kf), el producto de la permeabilidad por el área superficial del filtro de los capilares. Los capilares glomerulares tienen una filtración mucho mayor que la mayoría de los otros capilares por una presión hidrostática glomerular alta y un gran Kf. En el adulto es 180 L/día o 125 ml/min. La fracción del flujo plasmático renal que se filtra (fracción de filtración) es de 0,2 lo que significa 20% del plasma fluye a través del riñón que se filtra por los capilares. Fracción de filtración = FG/ flujo plasmático renal

Coeficiente de Filtración.

                                                                   Q= Kf( Pc- Pi ) - R(πC – πi )

Kf= Permeabilidad Pc= Presión hidrostática del capilar Pi= Presión hidrostática capilar R1=El Coeficiente de reflexión, indica la eficacia de la pared capilar que impide la filtración de proteínas πc = Presión oncótica capilar πi = Presión oncótica intersticial La fórmula / Educación nos indica el coeficiente permeabilidad que cuando adquiere un determinado liquido en los capilares, todas las presiones están medidas en mmHg, si el resultado es positivo se deducirá una filtración en cambio sí es negativo será absorción. La fórmula nos podría explicar cómo es el proceso del intercambio sanguíneo, como es que la presión hidrostática riega la sangre oxigenada y la presión oncótica absorbe la sangre que ya no está oxigenada. TRANSPORTE MAXIMO A NIVEL RENAL Se puede simbolizar transporte máximo como ¨Tm¨, se trata del limita máximo en una reabsorción a nivel renal que se da por un trasportador proteico para que este tenga n imite de absorción en caso de que se exceda el limite el transportador no podrá ya reabsorber la sustancia especifica. Cada resaltar que no todos los trasportadores tendrán un Tm determinado así que se podría decir que so muy específicos para la reabsorción, tenemos como ejemplo la reabsorción de la glucosa con 320 mg/dl lo cual nos indica que toda la glucosa es reabsorbida, un exceso de glucosa causa que este trasportador llegue a su Tm determinado y cause que en la orina se excrete glucosa lo que es un síntoma de una posible diabetes melliitus.