Regulación Renal del Sodio y del Agua

Conceptos de Base

Compartimentos de fluidos

Para entender la regulación renal del sodio y del agua, es importante comprender cómo se distribuye normalmente el agua en el organismo.

Agua corporal total:

• Un porcentaje de peso magro corporal
• El agua corporal total es:
  • 60% del peso magro en los hombres
  • 50% del peso magro en las mujeres

Líquido intracelular:

• Todo el líquido encerrado en las células por sus membranas plasmáticas
• ⅔ del agua corporal total

Líquido extracelular:

• Todo el líquido fuera de las células
• ⅓ del agua corporal total
• Dividido en 2 sub-compartimentos:
  • Líquido intravascular:
    • Componente líquido de la sangre (también conocido como plasma)
    • ¼ del líquido extracelular
    • Aproximadamente el 8% del agua corporal total (⅓ x ¼)
  • Líquido intersticial:
    • El líquido que rodea a las células que no está dentro de la sangre
    • ¾ del líquido extracelular
    • Aproximadamente el 25% del agua corporal total (⅓ x ¾)

Osmolalidad

La osmolalidad del plasma se refiere a la concentración combinada de todos los solutos en la sangre.

• Determinantes de la osmolalidad plasmática:
  • Mayormente determinado por el Na⁺ sérico (Na⁺s)
  • La glucosa y el nitrógeno de urea (BUN, por sus siglas en inglés) contribuyen, pero en un grado mucho menor cuando están en el rango normal.
  • Todos los demás solutos contribuyen solo en una cantidad insignificante → no se incluyen en la fórmula
• Ecuación: osmolalidad plasmática = (2 x Na⁺s) + (glucosa/18) + (BUN/2,8)
• Rango normal: 275–295 mOsm/kg H₂O
• Regulación:
  • Los osmorreceptores del hipotálamo perciben la osmolalidad.
  • Importante para la regulación del agua

Tonicidad

La tonicidad plasmática se refiere a la concentración de solo los solutos osmóticamente activos en la sangre y suele denominarse osmolalidad efectiva.

• Solutos osmóticamente activos:
  • No se equilibran a través de una membrana semipermeable (estos solutos no pueden moverse libremente a través de las membranas celulares)
  • La diferencia de concentraciones a cada lado de la membrana → crea una fuerza osmótica
  • Estos solutos se llaman “osmoles efectivos”.
• Solutos no osmóticamente activos:
  • Se equilibran a través de una membrana semipermeable (estos solutos pueden moverse libremente a través de las membranas celulares)
  • Concentraciones iguales en cada lado de la membrana → no hay fuerza osmótica
  • Estos solutos se llaman “osmoles ineficaces”.
• Ecuación: osmolalidad plasmática efectiva = (2 x Na⁺s) + (glucosa/18)
  • El Na⁺ y la glucosa son osmoles efectivos:
    • La tonicidad del plasma está determinada principalmente por el Na⁺s.
    • Las concentraciones normales de glucosa no contribuyen mucho a la tonicidad.
  • La urea (e.g., BUN) es un osmol ineficaz → no se tiene en cuenta para la ecuación de tonicidad
  • Otros osmoles efectivos contribuyen solo en una cantidad insignificante → no se incluyen en la fórmula
• Regulación:
  • Los osmorreceptores del riñón perciben la tonicidad.
  • Importante para la regulación del Na⁺
• La tonicidad determina cómo se desplaza el agua entre los compartimentos de fluidos del cuerpo.
• En comparación con el plasma normal, un fluido puede ser:
  • Hipertónico: contiene más solutos osmóticamente activos que el plasma
  • Isotónico: contiene la misma cantidad de solutos osmóticamente activos que el plasma
  • Hipotónico: menos solutos osmóticamente activos que el plasma
• La tonicidad puede ser discordante con la osmolalidad del plasma:
  • Insuficiencia renal → BUN elevado → ↑ osmolalidad plasmática pero tonicidad normal
  • Intoxicación por etanol (osmol ineficaz) → ↑ osmolalidad plasmática pero tonicidad normal

Trastornos del equilibrio hídrico

• El total de Na⁺ en el cuerpo determina el volumen del líquido extracelular:
  • Hipovolemia: el volumen se agota → ↓ Na⁺ corporal total
  • Hipervolemia: sobrecarga de volumen → ↑ Na⁺ corporal total
  • Evaluado con el examen físico, y no con los niveles de Na⁺s
• Los trastornos del equilibrio hídrico se caracterizan por anomalías en la concentración de Na⁺s:
  • Hiponatremia: exceso de agua
  • Hipernatremia: muy poca agua
  • Ambos trastornos pueden existir independientemente del nivel de Na⁺ corporal total.

Manejo Renal del Sodio y del Agua

La nefrona es la unidad funcional del riñón a través de la cual se filtran, reabsorben y secretan fluidos y solutos, incluido el Na⁺.

Glomérulo y túbulo proximal

• Glomérulo: el agua y el Na⁺ se filtran libremente.
• Túbulo proximal:
  • Aproximadamente ⅔ del agua filtrada y el Na⁺ se reabsorben.
  • El líquido tubular es isotónico al plasma.

Porción gruesa ascendente del asa de Henle

• Localización del cotransportador de sodio-potasio-cloruro 2 (cotransportador NKCC2)
  • El Na⁺, potasio (K⁺) y cloruro (Cl^–) se reabsorben.
  • La porción gruesa ascendente del asa de Henle no es permeable al agua.
  • El agua no sigue a los solutos (Na⁺, K⁺, Cl^–) hacia la médula.
  • Genera un gradiente osmótico entre el líquido tubular y la médula renal
• El líquido tubular es hipotónico respecto al plasma.
• Conocido como “segmento de dilución” (la orina se diluye)

Túbulo contorneado distal

• Localización del cotransportador de NaCl sensible a la tiazida
  • El Na⁺ y el Cl^– se reabsorben.
  • El túbulo contorneado distal no es permeable al agua.
  • El agua no sigue a los solutos (Na⁺, Cl^–) hacia la médula.
  • Genera un gradiente osmótico aún más fuerte entre el líquido tubular y la médula renal
• El líquido tubular es aún más hipotónico que el plasma en este punto.
• Otro “segmento diluyente”

Conducto colector

• El segmento principalmente responsable de mantener la osmolalidad del plasma mediante la concentración o dilución de la orina
• Contiene los canales de acuaporina:
  • Permiten que el agua pase del líquido tubular a la médula renal por difusión
  • La médula renal es hipertónica debido a la reabsorción de solutos en los segmentos diluyentes (porción gruesa ascendente del asa de Henle y túbulo contorneado distal).
• 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

Regulación del Sodio

Descripción general

El organismo regula el equilibrio del Na⁺ detectando los cambios en el volumen circulante efectivo, también conocido como volumen sanguíneo arterial efectivo.

• El volumen circulante efectivo es la parte del volumen intravascular que se encuentra únicamente en el lado arterial.
• Los cambios en el equilibrio del Na⁺ provocan cambios en el volumen circulante efectivo.
• Los cambios en el volumen circulante efectivo se transmiten al riñón principalmente a través de:
  • Sistema renina-angiotensina-aldosterona
  • Péptidos natriuréticos

Sistema renina-angiotensina-aldosterona

El sistema renina-angiotensina-aldosterona es estimulado por un volumen circulante efectivo bajo:

• El aparato yuxtaglomerular y los barorreceptores del seno carotídeo/arco aórtico desencadenan la liberación de renina desde los riñones cuando el volumen circulante efectivo es ↓
• La renina (riñones) → convierte el angiotensinógeno (hígado) en angiotensina I
• La enzima convertidora de angiotensina (ECA) (pulmones) → convierte la angiotensina I en angiotensina II
• Angiotensina II:
  • Causa vasoconstricción
  • Estimula la liberación de aldosterona (desde la corteza suprarrenal)

Efectos de la aldosterona:

• Estimula la producción de las siguientes proteínas en las células principales de los conductos colectores:
  • Na⁺/K⁺-ATPasa en la región basolateral
  • Canales de sodio epiteliales (ENaC) en el lado apical: permiten la reabsorción de Na⁺ desde el lumen hacia las células principales
  • Canales de potasio medulares externos renales (ROMK) en el lado del lumen: permiten la excreción de K⁺ en la orina
• Estimula la reabsorción de Na⁺ en los túbulos renales
  • El agua sigue al Na⁺.
  • Crea un gradiente eléctrico negativo a través del lumen promoviendo la secreción de K⁺ y H⁺ en la orina
• Resultado final de ↑ aldosterona:
  • ↑ Na⁺ sérico (↓ excreción urinaria de Na⁺)
  • ↑ Presión arterial (↑ reabsorción de agua por los riñones)
  • ↓ K⁺ sérico (↑ excreción urinaria de K⁺)
  • ↑ pH sérico (↑ excreción urinaria de H⁺)

Péptidos natriuréticos

• Los péptidos natriuréticos incluyen:
  • Péptido natriurético auricular (ANP, por sus siglas en inglés)
  • Péptido natriurético tipo B (BNP, por sus siglas en inglés)
• Regulación:
  • Los barorreceptores cardíacos perciben un ↑ en el volumen circulante efectivo
  • Desencadenan la liberación de péptidos natriuréticos de las aurículas y los ventrículos
• Funciones de los péptidos natriuréticos:
  • Estimular la excreción de Na⁺ en la orina (conocido como “natriuresis”)
  • El agua sigue al Na⁺.
  • El ANP también tiene acciones contrarreguladoras para inhibir el sistema renina-angiotensina-aldosterona.

Resumen

Los cambios en el volumen circulante efectivo son percibidos por el aparato yuxtaglomerular, los barorreceptores del arco carotídeo y aórtico y los barorreceptores cardíacos.

• El ↑ Na⁺ provoca el ↑ volumen circulante efectivo (↑ estiramiento), lo que provoca:
  • ↓ Liberación de renina
  • ↑ Liberación de péptidos natriuréticos
  • Resultado final: ↑ excreción de Na⁺ y agua
• ↓ Na⁺ causa ↓ volumen circulante efectivo (↓ estiramiento), lo que resulta en:
  • ↑ Liberación de renina
  • ↓ Liberación de péptidos natriuréticos
  • Resultado final: ↑ retención de Na⁺ y agua

Regulación del Agua

Descripción general

• Para excretar agua, la orina se diluye, lo que requiere:
  • Suministro de solutos y fluidos al riñón
  • Funcionamiento de los segmentos de dilución
  • Ausencia de hormona antidiurética
• Para retener el agua libre, la orina se concentra, lo que requiere:
  • ↑ Reabsorción de solutos en la porción gruesa ascendente
  • Presencia de hormona antidiurética
  • Capacidad de los conductos colectores para responder a la hormona antidiurética mediante la expresión de canales de acuaporina
• La hormona antidiurética puede liberarse en respuesta a la regulación osmótica y no osmótica.

Regulación osmótica de la hormona antidiurética

La regulación del agua está controlada principalmente por los osmorreceptores del hipotálamo, que mantienen la osmolalidad del plasma de forma muy estricta. Cambios muy pequeños en la osmolalidad del plasma provocan cambios en la liberación de hormona antidiurética y la sensación de sed.

• Osmoreceptores:
  • Situados en el hipotálamo
  • Detectan cambios en la osmolalidad del plasma (causados por cambios en el balance hídrico)
• ↑ La osmolalidad plasmática percibida por el hipotálamo desencadena:
  • Liberación de hormona antidiurética desde la hipófisis posterior
  • Sed
• La hormona antidiurética se une a:
  • Los receptores V₂ en la membrana basolateral de las células del conducto colector → estimulan la expresión de los canales de acuaporina en la membrana apical
  • Receptores V_1A en la vasculatura → causan vasoconstricción
• Efecto global:
  • ↑ Osmolalidad plasmática → ↑ hormona antidiurética → ↑ acuaporinas → ↑ reabsorción de agua
  • ↓ Osmolalidad plasmática → ↓ hormona antidiurética → ↓ acuaporinas → ↑ excreción de agua
• Niveles normales de hormona antidiurética:
  • Suele ser mínima cuando la osmolalidad del plasma está en el rango normal
  • La secreción de hormona antidiurética aumenta linealmente cuando la osmolalidad del plasma es elevada.

Liberación de hormona antidiurética no osmótica

Las disminuciones grandes del volumen circulante efectivo pueden provocar independientemente la liberación de hormona antidiurética en un intento de preservar el volumen.

• Puede ocurrir incluso si la tonicidad del plasma no es elevada
• Solo se produce en situaciones extremas, en las que las pérdidas de volumen circulante efectivo son lo suficientemente elevadas como para causar hipotensión:
  • Hemorragia aguda grave
  • Diarrea severa
• Constituye un mecanismo de salvamento:
  • El organismo reabsorbe toda el agua posible para mantener la presión arterial cuando otros mecanismos (e.g., sistema renina-angiotensina-aldosterona) no son suficientes.
  • ↓ De volumen sustituirá a una ↓ en la osmolalidad: si el volumen es lo suficientemente bajo, se liberará hormona antidiurética aunque el paciente ya esté hipoosmótico.
• ↓ Volumen circulante efectivo es detectado por:
  • Células de la mácula densa
  • Arteriolas aferentes renales
  • Barorreceptores del seno auricular y carotídeo
• ↓ Detectores del volumen circulante efectivo:
  • Activación del sistema renina-angiotensina-aldosterona
  • Liberación de norepinefrina
  • Supresión de ANP
  • Liberación de hormona antidiurética
• Efecto final:
  • Vasoconstricción
  • ↑ Volumen

Relevancia Clínica

• Hipernatremia: concentración elevada de Na⁺s, definida como niveles de Na⁺ > 145 mmol/L. La fisiopatología más común es la falta de acceso al agua (e.g., estado mental alterado, demencia, paciente con ventilación mecánica). Otra etiología importante es la diabetes insípida. La hipernatremia leve se caracteriza por un aumento de la sensación de sed, mientras que la hipernatremia más grave puede provocar una alteración del estado mental. La etiología de la hipernatremia suele ser fácil de determinar con base en los antecedentes clínicos. El tratamiento consiste principalmente en la reposición del déficit de agua libre.
• Diabetes insípida: una causa de hipernatremia debida a un aumento de las pérdidas urinarias de agua. La diabetes insípida puede ser central, debido a la disminución de la liberación de hormona antidiurética, o nefrogénica, debido a la resistencia renal a la hormona antidiurética. Sin una hormona antidiurética eficaz, el agua no puede ser absorbida eficazmente en los conductos colectores, lo que conduce a una concentración urinaria deteriorada y a una orina inadecuadamente diluida. Los pacientes presentarán poliuria, nicturia, polidipsia, hipernatremia y aumento de la osmolalidad. El tratamiento puede incluir desmopresina (para la diabetes insípida central), dieta baja en Na⁺/baja en proteínas, diuréticos y antiinflamatorios no esteroideos (AINE).
• Hiponatremia: disminución de la concentración de Na⁺s, definida como niveles de Na⁺ < 135 mmol/L. La fisiopatología es más variada que la de la hipernatremia, pero lo más habitual es que se produzca una dilución del Na⁺ corporal total debido a un aumento del agua corporal total. La presentación clínica varía mucho, desde asintomática hasta muerte, pasando por convulsiones y déficits cognitivos sutiles. El tratamiento se rige por la agudeza y la gravedad de los síntomas, y suele consistir en una combinación de restricción de líquidos por vía oral y líquidos hipertónicos por vía intravenosa. Una corrección demasiado rápida de la hiponatremia puede provocar una complicación neurológica irreversible conocida como síndrome de desmielinización osmótica.
• Hipervolemia: aumento del volumen del líquido extracelular que se produce debido a un aumento del Na⁺ corporal total. La presentación clínica incluye hipertensión, edema pulmonar, ascitis, edema con fóvea en las extremidades inferiores y aumento de peso. Las etiologías más comunes son la insuficiencia cardíaca, cirrosis e insuficiencia renal. En estas enfermedades, los mecanismos de regulación del Na⁺ están alterados y el aumento del Na⁺ corporal total no se excreta. El tratamiento es con diuréticos de asa, lo que provoca un aumento de las pérdidas de Na⁺ y agua en la orina.
• Hipovolemia: disminución del volumen del líquido extracelular que se produce debido a una disminución del Na⁺ corporal total. La presentación clínica incluye hipotensión, disminución de la turgencia de la piel, sequedad de las membranas mucosas, signos vitales ortostáticos y pérdida de peso. Las etiologías más comunes son la diarrea, el uso de diuréticos, las hemorragias, la mala ingesta de líquidos por vía oral y la acumulación de líquidos en 3er espacio. El tratamiento incluye la administración de líquidos isotónicos por vía intravenosa, como NaCl al 0,9% o eritrocitos empaquetados.