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Sistema Tubular

Los riñones regulan la homeostasis del agua y los solutos mediante los procesos de filtración, reabsorción, secreción y excreción. Tras la filtración de la sangre a través de los glomérulos, el sistema tubular toma el relevo y se encarga de ajustar la composición de la orina a través del resto de la nefrona. La reabsorción, secreción y excreción se producen a través de mecanismos de transporte activos y pasivos y responden dinámicamente a las necesidades actuales del organismo para mantener la homeostasis de la composición del plasma y el volumen sanguíneo. Los segmentos primarios del sistema tubular incluyen el túbulo proximal, el asa de Henle, el túbulo contorneado distal y los conductos colectores. Cada segmento tiene transportadores y funciones únicas.

Última actualización: Mar 10, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Descripción General de la Fisiología

Anatomía

El sistema tubular se compone de:

  • Túbulo proximal:
    • Túbulo contorneado proximal
    • Túbulo recto proximal
  • Asa de Henle:
    • Porción delgada descendente
    • Porción delgada ascendente
    • Porción gruesa ascendente
  • Túbulo contorneado distal
  • Conductos colectores
Segmentos de la nefrona

Segmentos de la nefrona

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Vías de transporte epitelial de solutos

  • Paracelular: transporte pasivo entre células
  • Transcelular: transporte a través de las células; puede ser activo o pasivo
Vías de transporte epitelial de solutos desde el lumen tubular

Vías de transporte epitelial de solutos desde el lumen tubular

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

ATPasa de sodio/potasio

  • Situada en la cara basolateral de las células tubulares
  • Transporta:
    • 3 sodios (Na+) fuera de la célula
    • 2 potasios (K+) hacia dentro de la célula
  • Crea un gradiente de concentración de Na+ y un gradiente de voltaje:
    • El lumen del túbulo se vuelve electronegativo en el túbulo contorneado proximal temprano (sin embargo, la electronegatividad cambia a medida que las sustancias se absorben en toda la nefrona).
    • Los mecanismos de transporte activo y pasivo dependen de estos gradientes.
Gradiente de concentración de na+ y gradiente de voltaje

Establecimiento del gradiente de concentración de Na+ y del gradiente de voltaje por la Na+/K+-ATPasa

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Métodos de transporte de agua

  • Paracelular:
    • El agua se desplaza a través de las uniones estrechas epiteliales (subtipo “permeable” de las uniones estrechas).
    • El movimiento del agua está dictado por la osmolaridad (ósmosis).
  • Transcelular:
    • El agua se desplaza por la célula a través de canales específicos conocidos como acuaporinas.
    • Las acuaporinas se encuentran en:
      • Túbulo proximal
      • Porción delgada descendente del asa de Henle
      • Conducto colector
  • Arrastre por solventes:
    • Algunos solutos son “arrastrados” por el movimiento del agua.
    • Los solutos se mueven a través de corrientes convectivas creadas por el movimiento del agua.
Mecanismos de movimiento del agua a través de la célula

Mecanismos de movimiento del agua a través de la célula:
La vía superior muestra el movimiento paracelular del agua a través de las uniones estrechas con arrastre por solvente.
La vía inferior muestra el movimiento transcelular del agua a través de los canales de acuaporina.

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Transporte máximo

  • La capacidad de reabsorción de cualquier sustancia es limitada.
  • Una vez superado, se pierden sustancias adicionales en la orina.
  • También se denomina “umbral renal” de reabsorción
  • Por ejemplo, la glucosa:
    • Tiene un transporte máximo (Tm) de 375 mg/min
    • A este ritmo, los riñones pueden reabsorber el 100% de la glucosa filtrada hasta una concentración de glucosa en plasma de aproximadamente 180 mg/dL.
    • Cuando la glucosa plasmática supera los 180 mg/dL:
      • Los riñones ya no son capaces de reabsorber el 100% de la glucosa filtrada.
      • El exceso de glucosa se pierde en la orina (“glucosuria”).
Efecto del transporte máximo en la excreción

Efecto del transporte máximo en la excreción
tm= transporte máximo

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Absorción capilar peritubular

La reabsorción capilar peritubular difiere de la reabsorción capilar regular para maximizar la reabsorción de sustancias de vuelta al torrente sanguíneo.

  • Los capilares regulares filtran a lo largo de su primera mitad y reabsorben a lo largo de su segunda mitad:
    • Mitad arterial: mayor presión hidrostática capilar y menor presión oncótica → filtración
    • Mitad venosa: menor presión hidrostática capilar y mayor presión oncótica → reabsorción
  • Los capilares peritubulares reabsorben líquido en toda su longitud:
    • Menor presión hidrostática capilar y mayor presión oncótica capilar en toda su longitud
    • No hay área de filtración
Fuerzas starling

Fuerzas de Starling de un capilar regular (izquierda) y de un capilar peritubular (derecha).
En ambas imágenes, las líneas de puntos representan la presión oncótica, mientras que la línea sólida representa la presión hidrostática.

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Túbulo Proximal: Reabsorción de Iones

La filtración glomerular es un proceso muy inespecífico, que da lugar a la filtración de grandes cantidades de sustancias importantes que el organismo necesita retener (e.g., Na+, bicarbonato (HCO3)). La función principal del túbulo proximal es reabsorber la mayor cantidad posible de estas sustancias. Posteriormente, los otros segmentos de la nefrona afinan la composición de la orina.

Anatomía del túbulo proximal

  • Se divide en 2 partes: el túbulo contorneado proximal y el túbulo recto proximal
    • Túbulo contorneado proximal: lugar principal de reabsorción del túbulo proximal
    • Túbulo recto proximal: importante para la secreción en el túbulo proximal
  • Las células del borde de cepillo recubren el lumen del túbulo para aumentar la superficie de reabsorción.
  • La Na+/K+-ATPasa se localiza en la cara basolateral de las células epiteliales.
Anatomía del túbulo proximal

Anatomía del túbulo proximal

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Reabsorción de sodio en el túbulo proximal

  • Acoplado a la reabsorción de otras sustancias a través de cotransportadores:
    • Glucosa
    • Aminoácidos
    • Fosfato
    • Ácidos orgánicos
  • Alimentado por el gradiente de Na+ generado por la Na+/K+-ATPasa basolateral:
    • Baja concentración intracelular de Na+
    • Alta concentración de Na+ en el lumen del túbulo y en el espacio intersticial de la cara basolateral
  • La reabsorción de Na+ impulsa la reabsorción paracelular de agua:
    • El Na+ y el agua se reabsorben a la misma velocidad.
    • La reabsorción de Na+ en el túbulo proximal es isotónica con respecto al plasma.
  • Eficiencia: aproximadamente ⅔ del agua filtrada y del Na+ se reabsorben en el túbulo proximal.
Reabsorción de sodio por cotransporte transcelular

Reabsorción de sodio mediante cotransporte transcelular en el túbulo proximal

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Reabsorción de cloruro (Cl) en el túbulo proximal

  • La mayor parte del Cl filtrado se reabsorbe en el túbulo proximal.
  • El transporte es principalmente paracelular.
  • Impulsado por el gradiente de voltaje en el túbulo proximal temprano generado por la Na+/K+-ATPasa:
    • El Cl es repelido por el lumen tubular electronegativo.
    • El Cl es atraído al intersticio basolateral electropositivo.
Transporte de cloruro en el túbulo proximal

Transporte de cloruro en el túbulo proximal

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Reabsorción de potasio, calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) en el túbulo proximal

  • Túbulo proximal temprano: reabsorción paracelular por arrastre de solvente
  • Túbulo proximal tardío: paracelular vía gradiente de voltaje
    • Debido a la reabsorción de Cl en el túbulo proximal temprano, la polaridad en el túbulo proximal tardío se invierte.
    • En el túbulo proximal tardío, el lumen del túbulo se vuelve más electropositivo y el intersticio basolateral se vuelve más electronegativo.
  • Eficiencia:
    • El 80% del K+ filtrado se reabsorbe en el túbulo proximal.
    • El 65% del Ca2+ filtrado se reabsorbe en el túbulo proximal.
    • El 15% del Mg2+ filtrado se reabsorbe en el túbulo proximal.
Transporte de potasio en el túbulo proximal

Transporte de potasio en el túbulo proximal:
En el túbulo proximal temprano, la reabsorción de potasio se produce principalmente a través del arrastre por solventes con la reabsorción de agua. En el túbulo proximal tardío, el gradiente de voltaje se invierte (debido a la reabsorción ascendente de Cl) y el potasio se reabsorbe por difusión paracelular a través de las uniones estrechas siguiendo el gradiente eléctrico.

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Reabsorción de bicarbonato en el túbulo proximal

La reabsorción de HCO3 requiere un mecanismo más complejo:

  • El intercambiador de iones sodio-3 hidrógenos (NHE3) reabsorbe Na+ y secreta H+.
  • El H+ secretado se combina con el HCO3 filtrado para formar ácido carbónico (H2CO3) en el lumen tubular.
  • El H2CO3 es convertido en H2O y CO2 por la anhidrasa carbónica apical-IV.
  • El CO2 se difunde libremente a través de la membrana apical de vuelta a la célula.
  • La anhidrasa carbónica intracelular II convierte el CO2 y el H2O de nuevo en H2CO3.
  • El H2CO3 se disocia entonces en H+ y HCO3:
    • El H+ se recicla a través del proceso mediante la secreción de NHE3.
    • El HCO3 se absorbe a través de la membrana basolateral vía:
      • Cotransportador Na+-HCO3
      • Intercambiador HCO3-Cl
  • Efectos netos de todo el proceso:
    • Excreción de H+
    • Absorción de HCO3
  • Eficiencia: en circunstancias normales, el 80% del HCO3 filtrado se reabsorbe en el túbulo proximal.
Reabsorción de bicarbonato en el túbulo proximal

Reabsorción de bicarbonato en el túbulo proximal
CA-IV: anhidrasa carbónica IV
CA-II: anhidrasa carbónica II
Intercambiador de iones sodio- 3 hidrógenos (NHE3)

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Reabsorción de fosfato (PO43-) en el túbulo proximal

  • La reabsorción de PO43- está regulada por la hormona paratiroidea (PTH, por sus siglas en inglés): la PTH inhibe la reabsorción de PO43-.
  • ↓ PTH → ↑ reabsorción de PO43-:
    • En el escenario de ↓ PTH, los cotransportadores Na+/PO43- (que transportan 3 Na+ y 1 PO43-) se expresan en la membrana apical
    • El PO43- se mueve a través de la célula y es transportado a través de la membrana basolateral mediante un transportador desconocido.
  • ↑ PTH → ↓ reabsorción de PO43-:
    • La PTH se une a un receptor de PTH basolateral de la célula del túbulo proximal.
    • Los cotransportadores de Na+/PO43- están regulados negativamente.
Reabsorción de fosfato en el túbulo proximal

Reabsorción de fosfato en el túbulo proximal

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Túbulo Proximal: Reabsorción de Macromoléculas

Reabsorción de glucosa en el túbulo proximal

  • Transportadores apicales: transportador ligado a la sodio-glucosa (SGLT, por sus siglas en inglés)2 y SGLT1
    • Transportador SGLT2:
      • 1 Na+ y 1 glucosa entran en la célula.
      • Responsable de la mayor parte de la reabsorción de glucosa en el túbulo proximal
    • Transportador SGLT1:
      • 2 Na+ y 1 glucosa entran en la célula.
      • Responsable de la reabsorción de la glucosa que no es captada por el SGLT2
      • Menor capacidad pero mayor afinidad por la glucosa que el SGLT2
    • Ambos son alimentados por el gradiente de concentración de Na+ creado por la Na+/K+-ATPasa basolateral.
  • Transportadores basolaterales: transportador de glucosa (GLUT, por sus siglas en inglés)2 y GLUT1
    • La glucosa sale de la célula y pasa al intersticio a través de los GLUT.
    • GLUT2 está emparejado con SGLT2, y GLUT1 está emparejado con SGLT1.
  • Eficiencia: en circunstancias normales, el 100% de la glucosa se reabsorbe en el primer 25% del túbulo proximal.
Transporte de glucosa en el túbulo proximal

Transporte de glucosa en el túbulo proximal
GLUT: transportador de glucosa
SGLT: transportador ligado a la sodio-glucosa

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Reabsorción de péptidos en el túbulo proximal

  • Proteínas apicales del túbulo proximal temprano:
    • PepT1: cotransportador de H+/péptidos responsable de la mayor parte de la reabsorción de péptidos en el túbulo proximal
    • Peptidasa: enzima unida a la membrana
      • Situada en el segmento inicial del túbulo proximal
      • Descompone los tripéptidos más grandes dentro del lumen del túbulo
      • Los péptidos más pequeños descompuestos pueden entonces entrar a través de PepT1.
  • Proteínas apicales del túbulo proximal tardío:
    • PepT2: cotransportador de H+/péptidos responsable de reabsorber los péptidos no capturados por PepT1
    • Receptores de megalina y cubilina:
      • Se unen y endocitan pequeñas proteínas
      • Las vacuolas endocitadas se unen a la membrana basolateral y liberan su contenido.
  • Los péptidos son digeridos en aminoácidos por las proteasas dentro de la célula.
  • Los aminoácidos salen de la célula a través de transportadores en la membrana basolateral.
  • Eficiencia:
    • El 100% se reabsorbe en el primer 25% del túbulo proximal.
    • Se puede superar el umbral renal de reabsorción → “proteinuria por desbordamiento”
Transporte de péptidos en el túbulo proximal

Transporte de péptidos en el túbulo proximal

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Reabsorción de aminoácidos

  • Reabsorción apical:
    • Aminoácidos aniónicos (ácidos) o catiónicos (básicos): varios intercambiadores de iones
    • Aminoácidos neutros: por cotransporte de Na+ o H+
  • Reabsorción basolateral:
    • Aminoácidos aromáticos: mediante difusión facilitada
    • Aminoácidos catiónicos (básicos) y neutros: por cotransporte de Na+

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Túbulo Proximal: Secreción

La secreción se produce principalmente en el túbulo recto proximal (i.e., túbulo proximal tardío) y permite la eliminación de sustancias endógenas y exógenas, como toxinas y medicamentos.

Aniones orgánicos

  • Los aniones orgánicos (OA, por sus siglas en inglés) se trasladan desde la cara basolateral al interior de las células mediante transportadores de aniones orgánicos (OAT, por sus siglas en inglés).
  • Transportados al lumen del túbulo por 2 proteínas:
    • Transportador multirresistente a medicamentos (MRP2, por sus siglas en inglés)
    • Intercambiador OAT4
  • Ejemplos de OA secretados en el túbulo proximal: sales biliares, urato, ciertos medicamentos (véase la tabla siguiente)
Secreción de aniones orgánicos en el túbulo proximal tardío

Secreción de aniones orgánicos en el túbulo proximal tardío
MRP2: transportador multirresistente a medicamentos
NaDC: Transportador de dicarboxilato dependiente de Na+
OA: anión orgánico
OAT: transportador de aniones orgánicos α-KG: α-cetoglutarato

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Cationes orgánicos

  • Los cationes orgánicos (OC+, por sus siglas en inglés) se mueven desde la cara basolateral hacia el interior de las células mediante transportadores de cationes orgánicos (OCT, por sus siglas en inglés).
  • Transportados al lumen del túbulo por 2 proteínas:
    • Transportador multirresistente a medicamentos (MDR1, por sus siglas en inglés)
    • Intercambiador de transportadores de cationes orgánicos nuevo (OCTN, por sus siglas en inglés)
  • Ejemplos: creatinina, dopamina, determinados medicamentos (véase la tabla siguiente)
Transporte de cationes orgánicos en el túbulo proximal

Secreción de cationes orgánicos (OC+) en el túbulo proximal
MDR1: transportador multirresistente a medicamentos
OCT: transportador de cationes orgánicos
OCTN: transportador de cationes orgánicos nuevo

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Iones orgánicos secretados por el túbulo proximal

Tabla: iones orgánicos secretados por el túbulo proximal
Sustancias endógenas Medicamentos
Aniones orgánicos
  • Adenosín monofosfato cíclico, guanosín monofosfato cíclico
  • Sales biliares
  • Hipuratos
  • Uratos
  • Oxalato
  • Prostaglandinas: PGE2, PGF
  • Vitaminas: ascorbato, folato
  • Acetazolamida
  • Clorotiazida
  • Hidroclorotiazida
  • Furosemida
  • Penicilina
  • Probenecid
  • Salicilatos (aspirina)
  • Antiinflamatorios no esteroideos (AINE)
Cationes orgánicos
  • Creatinina
  • Dopamina
  • Epinefrina
  • Norepinefrina
  • Atropina
  • Isoproterenol
  • Cimetidina
  • Morfina
  • Quinina
  • Amilorida
  • Procainamida

Asa de Henle

El asa de Henle es un segmento complejo de la nefrona con 2 objetivos principales: mantener el gradiente corticomedular y reabsorber cantidades moderadas de Na+ y agua. Estos 2 procesos están vinculados a través del sistema multiplicador de contracorriente en las porciones delgadas, y la absorción adicional de Na+ se produce a través del transporte activo en la porción gruesa ascendente.

Anatomía del asa de Henle

  • Porción delgada descendente
  • Giro en horquilla
  • Porción delgada ascendente
  • Porción gruesa ascendente
Secciones anatómicas del asa de henle

Secciones anatómicas del asa de Henle

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Gradiente corticomedular

  • La osmolalidad del intersticio renal oscila entre aproximadamente 300 mOsm/kg en la corteza y aproximadamente 1200 mOsm/kg en la médula interna.
  • Este gradiente es necesario para el control dinámico de la reabsorción de agua más adelante en el conducto colector.
  • El gradiente se establece y se mantiene por el movimiento pasivo del fluido y los solutos según la teoría del multiplicador de contracorriente.
Gradiente corticomedular

Gradiente corticomedular

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Teoría del multiplicador de contracorriente

La teoría del multiplicador de contracorriente explica cómo el movimiento de fluidos y solutos crea un gradiente corticomedular significativo. Este proceso se produce principalmente en las porciones delgadas del asa de Henle y a través del reciclaje de la urea.

Dentro de las porciones delgadas del asa de Henle:

  • Porción delgada descendente:
    • Permeable solo al agua y no a los solutos
    • Cantidades crecientes de agua salen de los túbulos a medida que el líquido tubular desciende a través de zonas del intersticio con una osmolalidad cada vez más alta (lo que se conoce como “desplazamiento de líquido).
    • El líquido de los túbulos se concentra.
  • Porción delgada ascendente:
    • Permeable solo a los solutos (por transporte pasivo) y no al agua
    • Cantidades crecientes de solutos salen del túbulo a medida que el líquido tubular asciende a través de zonas del intersticio con osmolalidad decreciente (lo que se conoce como “efecto único”).
    • El líquido tubular vuelve a ser casi isotónico al final de la porción delgada ascendente.
  • La repetición del “desplazamiento de líquido” seguido de un “efecto único” una y otra vez genera y mantiene el gradiente corticomedular.

Reciclaje de urea:

  • En el túbulo proximal: aproximadamente el 50% de la urea se reabsorbe a través del transporte paracelular.
  • En el asa de Henle:
    • Aproximadamente el 50% de la urea vuelve a entrar en el túbulo (secreción pasiva).
    • Aproximadamente el 30% se reabsorbe.
  • En el conducto colector:
    • Aproximadamente el 50% de la urea se reabsorbe a través del transportador apical UT-A1 y del transportador basolateral UT.
    • La hormona antidiurética regula positivamente la expresión apical de UT-A1 → ↑ reabsorción de urea
  • La urea reabsorbida en el intersticio contribuye al gradiente corticomedular.
  • Al final, el 60% de la urea filtrada se retiene para este fin y el 40% se excreta.

Porción gruesa ascendente

El cotransportador de Na-K-2Cl (NKCC2) es la proteína de transporte clave en la porción gruesa ascendente.

  • NKCC2 transporta lo siguiente al interior de la célula desde el lumen del túbulo:
    • 1 Na+ (sale por la cara basolateral a través de la Na+/K+-ATPasa)
    • 1 K+ (puede salir por la cara apical y/o basolateral a través de canal ROMK)
    • 2 Cl (salen por la cara basolateral a través de canales de Cl, principalmente el canal ClC-Kb)
  • Genera un gradiente eléctrico: el efecto neto de NKCC2 es de 2 Cl- y 1 Na+ en la cara basolateral:
    • El K+ se recicla en el fluido tubular a través de los canales ROMK (para facilitar una mayor función de NKCC2).
    • La cara basolateral se vuelve más electronegativa debido al Cl no emparejado.
    • Importante para impulsar el transporte paracelular de cationes
  • Contribuye al gradiente osmótico entre el líquido tubular y el intersticio:
    • El agua no sigue a los solutos (Na+, K+, Cl) hacia el intersticio.
    • El líquido de los túbulos (i.e., orina) se vuelve hipotónico con respecto al plasma (“segmento de dilución”).
  • Sitio de acción de los diuréticos de asa (furosemida, torsemida, bumetanida):
    • Inhiben la NKCC2 → más Na+, K+ y Cl permanecen en el lumen
    • El aumento de Na+ en el lumen del túbulo obliga al agua a permanecer con él → ambos se excretan
Movimiento de iones en la porción gruesa ascendente

Movimiento de iones en la porción gruesa ascendente

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Túbulo Contorneado Distal

El túbulo contorneado distal es otro “segmento diluyente” de la nefrona, donde el cotransportador de NaCl sensible a la tiazida ayuda a generar líquido tubular hipotónico debido a que el túbulo contorneado distal no es permeable al agua. El transporte de K+, Mg2+ y Ca2+ también se produce en este segmento.

Reabsorción de calcio

  • Se reabsorbe a través de los canales TRPV5 apicales:
    • El TRPV5 está regulado por la acción de la PTH.
    • ↑ PTH → ↑ adenilil ciclasa y fosfolipasa C → ↑ fosforilación de TRPV5 → ↑ probabilidad de apertura del canal TRPV5 → ↑ reabsorción de Ca2+
  • Dentro de la célula, el Ca2+ se une a la proteína calbindina:
    • Necesario debido a los efectos citotóxicos del alto Ca2+ intracelular
    • Transporta Ca2+ a la membrana basolateral
  • El Ca2+ se traslada al intersticio basolateral a través de 2 mecanismos:
    • Ca2+ ATPasa
    • Intercambiador Ca2+-Na+
Reabsorción de calcio en el túbulo distal

Reabsorción de calcio en el túbulo distal

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Reabsorción de magnesio

  • Se reabsorbe a través de los canales TRPM6
  • No requiere una proteína de transporte del citosol (como la calbindina)
  • Se desconoce el mecanismo de movimiento hacia el intersticio basolateral.

Reabsorción de sodio

Se produce a través de 2 mecanismos:

  • Cotransportador de NaCl:
    • El Na+ y el Cl se reabsorben.
    • Lugar de acción de los diuréticos tiazídicos
  • Canales de sodio epiteliales (ENaC, por sus siglas en inglés):
    • El Na+ se reabsorbe por sí mismo.
    • Crea un gradiente de voltaje porque no hay un transporte igual de otros iones cargados (i.e., no se intercambia por otro catión, o se cotransporta con un anión)
    • También se encuentra en los conductos colectores
    • Lugar de acción de la amilorida (diurético ahorrador de K+)

Reabsorción de cloruro

  • Túbulo contorneado distal temprano: emparejado con Na+ a través del cotransportador de NaCl
  • Túbulo contorneado distal tardío (2 mecanismos):
    • Paracelular:
      • Impulsado por el gradiente eléctrico generado por la actividad de los ENaC
      • El Cl se desplaza fuera del lumen electronegativo y hacia el lado basolateral electropositivo.
      • Representa la mayor parte del transporte de Cl en el túbulo contorneado distal tardío
    • Transcelular:
      • Canal apical de Cl → intercambiador basolateral de Cl-HCO3.
      • Ocurre solo en las células intercaladas (no son abundantes en el túbulo contorneado distal; se localizan principalmente en los conductos colectores)
Reabsorción de cloruro en el túbulo contorneado distal tardío

Reabsorción de cloruro en el túbulo contorneado distal tardío

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Secreción de potasio

  • El K+ no se reabsorbe en el túbulo contorneado distal, pero se secreta en el túbulo contorneado distal tardío.
  • La secreción se produce a través de los canales ROMK de las células principales (situadas principalmente en los conductos colectores, pero también presentes en el túbulo contorneado distal tardío):
    • Impulsado por el lumen electronegativo de los ENaC (igual que en la reabsorción de Cl)
    • Los canales ROMK son regulados por la aldosterona.
    • La secreción de K+ a través de los ROMK aumentará si la actividad de los ENaC aumenta.

Conductos Colectores

Los conductos colectores son los puntos en los que confluyen múltiples nefronas durante las etapas finales de la formación de la orina. Las células intercaladas y las células principales actúan para ajustar la composición final y la concentración de la orina, antes de su eliminación.

Células intercaladas

Las células intercaladas se dividen a su vez en subtipos α y β, teniendo cada uno de ellos una composición ligeramente diferente de transportadores y otras proteínas.

Proteínas apicales:

  • H+/K+-ATPasa:
    • 1 H+ fuera de la célula, 1 K+ dentro de la célula
    • Participa en el ajuste de la reabsorción de K+
  • H+-ATPasa:
    • 1 H+ fuera de la célula
    • Participa en la secreción de ácido
  • Intercambiador Cl/HCO3 (células β-intercaladas)
  • Canales de Cl

Proteínas basolaterales:

  • Na+/K+-ATPasa
  • H+-ATPasa (células β-intercaladas):
    • Emparejado con el intercambiador apical Cl/HCO3
    • Participa en la homeostasis ácida
  • Intercambiador Cl/HCO3 (células α-intercaladas):
    • Emparejado con el canal de Cl apical
    • Participa en la reabsorción de Cl

Células principales

Las células principales son responsables del ajuste de Na+ y K+ en la orina, que suele ser una respuesta a la hormona aldosterona. Las células principales son también el lugar donde se encuentra el canal de acuaporina apical AQP2, que es un componente clave en el ajuste de la concentración de orina.

Proteínas apicales:

  • Canal ENaC: 1 Na+ entra en la célula
    • La reabsorción de Na+ es impulsada por el gradiente de Na+ generado por la Na+/K+-ATPasa.
    • Por cada Na+ que entra en la célula, se deja 1 Cl en el lumen tubular.
    • Crea un gradiente eléctrico donde la cara luminal es más negativa
    • Regulación:
      • ↑ Expresión/probabilidad de apertura con aldosterona
      • La entrega distal de Na+ da lugar a ↑ en la actividad de los canales ENaC
  • Canal ROMK: 1 K+sale de la célula
    • La secreción de K+ es impulsada por los gradientes químicos y eléctricos de K+ generados por la Na+/K+-ATPasa y los canales ENaC.
    • Los canales ROMK pueden abrirse y cerrarse; hay una probabilidad de apertura ↑ con:
      • Aldosterona
      • ↓ adenosin trifosfato (ATP, por sus siglas en inglés) intracelular (indica que el ATP acaba de ser utilizado por la Na+/K+-ATPasa para introducir el K+ en la célula)
  • Canal de acuaporina 2 (AQP2): canal de agua pasivo
    • El agua en la médula renal es hipertónica en comparación con la orina debido al sistema multiplicador de contracorriente y a los segmentos diluyentes.
    • El agua saldrá de los conductos colectores siguiendo su gradiente osmótico para permitir el eflujo si los canales de acuaporina están presentes.
    • La hormona antidiurética estimula la producción y expresión de acuaporinas:
      • ↑ niveles de hormona antidiurética → ↑ acuaporinas → ↑ reabsorción de agua → orina concentrada.
      • ↓ niveles de hormona antidiurética → ↓ acuaporinas → ↓ reabsorción de agua → orina diluida.

Basolateral: Na+/K+-ATPasa

  • 3 Na+ salen de la célula y 2 K+ entran en ella.
  • Estimulada por la aldosterona

Cuadro Resumen

La siguiente tabla resume la reabsorción, la secreción y las moléculas reguladoras importantes en todo el sistema tubular. Las moléculas reguladoras se indican entre paréntesis, y “+” y “-” indican estimulación e inhibición, respectivamente.

Tabla: moléculas reabsorbidas y secretadas a lo largo de la nefrona
Segmentos/moléculas Túbulo proximal (túbulo contorneado proximal y PST) Asa de Henle Túbulo distal Conducto colector Excretado
Glucosa Reabsorbida en un 98% (túbulo contorneado proximal); 2% (PST)
Aminoácidos y péptidos Reabsorbidos en un 99% (túbulo contorneado proximal); 1% (PST)
Fosfato 80% reabsorbido (-PTH) 10% reabsorbido 10%
Urea* 50% reabsorbida 30% reabsorbida; 50% secretada 50% reabsorbida 40%
Bicarbonato 80% reabsorbido 10% reabsorbido 6% reabsorbido 4% reabsorbido
Calcio 65% reabsorbido 25% reabsorbido 8% reabsorbido (+PTH) 1% reabsorbido 1%
Magnesio 15% reabsorbido 70% reabsorbido 10% reabsorbido 5%
Potasio (ingesta dietética) 80% reabsorbido 10% reabsorbido
  • Ingesta normal de K: 10%–100% de la ingesta dietética secretado (+Ald)
  • Dieta baja en K: 2% reabsorbido
  • Ingesta normal de K: 5%–50% de la ingesta dietética reabsorbido
  • Dieta baja en K: 6% reabsorbido
  • Ingesta normal de K: 10%–100% de la ingesta dietética
  • Dieta baja en K: 2%
Sodio 67% reabsorbido (+Ang-II) 25% reabsorbido (+Ang-II) 5% reabsorbido (+Ald, -ANP) 3% reabsorbido (+Ald, -ANP) 1%
Agua 67% reabsorbida 15% reabsorbida 18% reabsorbida (+ADH, -ANP) 1%
Los porcentajes suman más del 100% debido al reciclaje de la urea.
PTH: hormona paratiroidea
PST: túbulo recto proximal
Ang-II: angiotensina-II
Ald: aldosterona
ADH: hormona antidiurética
ANP: péptido natriurético auricular

Relevancia Clínica

  • Carcinoma de células renales: es la neoplasia primaria renal más común que se origina en las células tubulares renales (más comúnmente en el túbulo proximal).
  • Inhibidores del SGLT2: una clase de medicamentos orales utilizados en el tratamiento de la diabetes mellitus de tipo 2. Los inhibidores de SGLT2 bloquean la reabsorción de glucosa a través del transportador SGLT2 en el túbulo proximal, haciendo que la glucosa se excrete en la orina en lugar de reabsorberse. Los nombres de los inhibidores de SGLT2 terminan en -gliflozina (e.g., empagliflozina) y se consideran opciones de 2da línea. Un efecto secundario importante es el aumento del riesgo de infecciones del tracto genitourinario.
  • Diuréticos de asa: una clase de diuréticos comúnmente utilizados (incluyendo la furosemida, la bumetanida y la torsemida) que ejercen sus efectos bloqueando el cotransportador NKCC2 en la porción gruesa ascendente del asa de Henle. Los iones de sodio permanecen en el lumen del túbulo y obligan a que el agua permanezca con él, lo que provoca una acción diurética. La hipopotasemia es un efecto secundario común debido a la acción del aumento de la entrega distal de Na+ en los canales ROMK.
  • Inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA): clase de medicamentos antihipertensivos de uso común que inhiben el sistema renina angiotensina aldosterona a nivel de la enzima convertidora de angiotensina. Los nombres de los medicamentos de esta clase terminan en -pril (e.g., lisinopril, enalapril) y se utilizan habitualmente para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca y la proteinuria, además de la hipertensión. Estos medicamentos son clínicamente intercambiables con los bloqueadores de los receptores de aldosterona.
  • Bloqueadores de los receptores de aldosterona: una clase de medicamentos antihipertensivos de uso común que inhiben el sistema renina angiotensina aldosterona a nivel del receptor de aldosterona. Los nombres de los medicamentos de esta clase terminan en -artán (e.g., losartán, candesartán) y se utilizan habitualmente para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca y proteinuria, además de la hipertensión. Estos medicamentos son clínicamente intercambiables con los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina y se utilizan a menudo cuando no se toleran los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina debido al efecto secundario relativamente común de tos (que no es una característica de los bloqueadores de los receptores de aldosterona).
  • Diabetes insípida: enfermedad resultante de la falta de secreción de hormona antidiurética (diabetes insípida central) o de la resistencia a la hormona antidiurética (diabetes insípida nefrogénica). La falta de estimulación de la hormona antidiuretica en las células tubulares da lugar a una disminución de los canales de acuaporina en los conductos colectores, lo que, a su vez, provoca una disminución de la reabsorción de agua, orina inadecuadamente diluida y poliuria. El tratamiento incluye la administración de desmopresina, un análogo de la hormona antidiuretica.
  • Bloqueadores de los receptores V2: también conocidos como “vaptanos”, esta clase de medicamentos inhibe la acción de la hormona antidiurética a nivel de los receptores. Los bloqueadores de los receptores V2 se utilizan en el tratamiento del síndrome de secreción inadecuada de hormona antidiurética (SIADH, por sus siglas en inglés), que provoca hiponatremia por una reabsorción de agua inadecuadamente elevada de los canales de acuaporina en el conducto colector. El tolvaptán es el medicamento oral más utilizado de esta clase.

Referencias

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  2. Nielsen, S., et al. (2002). Aquaporins in the kidney: From molecules to medicine. Physiological Reviews. 82(1), 205–244. https://doi.org/10.1152/physrev.00024.2001
  3. DeSantis, A. (2020). Sodium-glucose co-transporter 2 inhibitors for the treatment of hyperglycemia in type 2 diabetes mellitus. UpToDate. Retrieved April 15, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/sodium-glucose-co-transporter-2-inhibitors-for-the-treatment-of-hyperglycemia-in-type-2-diabetes-mellitus
  4. Eaton, D.C., Pooler, J.P. (Eds.). (2018). Basic transport mechanisms. In Vander’s Renal Physiology, 9e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2348&sectionid=185663984
  5. Eaton, D.C., Pooler, J.P. (Eds.). (2018). Renal handling of organic solutes. In Vander’s Renal Physiology, 9e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2348&sectionid=185664057
  6. Eaton, D.C., Pooler, J.P. (Eds.). (2018). Basic renal processes for sodium, chloride, and water. In Vander’s Renal Physiology, 9e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2348&sectionid=185664120
  7. Eaton, D.C., Pooler, J.P. (Eds.). (2018). Regulation of sodium and water excretion. In Vander’s Renal Physiology, 9e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2348&sectionid=185664222
  8. Eaton, D.C., Pooler, J.P. (Eds.). (2018). Regulation of potassium balance. In Vander’s Renal Physiology, 9e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2348&sectionid=185664348
  9. Eaton, D.C., Pooler, J.P. (Eds.). (2018). Regulation of calcium, magnesium, and phosphate. In Vander’s Renal Physiology, 9e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2348&sectionid=185664534

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