Respuesta corta: la estructura tubular de la nefrona contiene segmentos que concentran el plasma sanguíneo filtrado mediante multiplicación en contracorriente. Este sistema es altamente complejo, autorregulador y depende en gran medida de la ósmosis, la presión arterial y el transporte activo primario y secundario. El sistema culmina en un gran conjunto de tubos con agua selectiva y permeabilidad a los solutos que pasan a través de un compartimiento hiperosmolar. La permeabilidad de estos tubos, o “conductos colectores”, está sujeta a la regulación por retroalimentación del sistema endrocrino que controla cuán permeables son, y por lo tanto, cuán concentrada o diluida termina la orina. El control en cada uno de estos pasos individuales da como resultado una orina que está más o menos diluida que el plasma sanguíneo. “El bucle de henle prepara el gradiente, y la glándula pituitaria le dice a los túbulos colectores si lo explotan o no”. *
Respuesta larga: Para tener una idea general, comencemos pensando en el sistema circulatorio:
La sangre está expuesta (a través de una barrera) al gas atmosférico en los pulmones. La sangre está expuesta (a través de una barrera) a alimentos y agua digeridos en el intestino. La sangre está expuesta (a través de una barrera) a nutrientes y productos de desecho secretados en el hígado. Cada una de estas interacciones cambia la composición química y / o el volumen de la sangre, que debe permanecer relativamente constante. ¿Cómo se mantiene esta constancia? La sangre está expuesta (a través de una barrera) a un sistema de filtración selectiva de tubos en los riñones que funcionan para mantener un volumen sanguíneo y una composición química casi constantes.
Los riñones (en los humanos) pueden diluir la orina aproximadamente 10 veces. Curiosamente, solo pueden concentrarla unas 4 veces. Esto varía en el mundo animal, de hecho, hay un ejemplo clásico de un ratón con saltos Spinifex en Australia que puede concentrar la orina alrededor de 20 veces. Esto permite que estos animales nunca beban agua. De hecho, ganan peso en agua al comer grano seco.
Este podría ser un buen momento para verificar mi respuesta sobre la ultraestructura renal en ¿Cuál es la unidad funcional del riñón? ¿Qué hace?
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Entonces, ¿cómo funciona esto? Haré todo lo posible aquí, pero tenga en cuenta que se han escrito libros enteros sobre el tema. Tampoco hay una versión de esta historia, ya que varía según el estado de hidratación (Diuresis vs antidiuresis). Comencemos mirando el nephron:
Hay 4 cosas que necesitamos saber para entender cómo se forman la orina hipertónica e hipotónica: 1.) las permeabilidades relativas al agua y los solutos en cada segmento de los túbulos 2.) el gradiente osmótico entre la luz del túbulo y el intersticio local en una dado el segmento 3.) los mecanismos de transporte activo que son responsables de generar el gradiente, y 4.) los mecanismos de intercambio que sostienen el gradiente entre el sistema tubular y el intersticio .. Examinaremos cada uno de los siguientes:
1.) El fluido en el túbulo contorneado proximal es isoosmótico (~ 290mOsm / L) y la permeabilidad al agua y solutos aquí es compleja, ya que esta es la región involucrada en la reabsorción, secreción y modificación del pH.
El fluido en el delgado lazo descendente se vuelve hiperosmótico en un gradiente hacia la médula renal (con un máximo de ~ 1400 mOsm / L) y esta región es generalmente permeable al agua y solutos.
El fluido en las extremidades ascendentes delgadas y gruesas se vuelve hipoosmótico en un gradiente hacia la corteza renal (mínimo alrededor de 200 mOsm / L) y esta región es en gran medida impermeable al agua, pero permeable a los solutos como una región importante de transporte activo que se atribuye trabajo de establecer el multiplicador en contracorriente.
El fluido en el túbulo contorneado distal puede estar muy diluido durante la diuresis (con un mínimo de ~ 30 mOsm / L) y es selectivamente permeable a los iones.
Por último, el líquido en el conducto colector puede variar en osmolaridad debido a los efectos de la hormona endocrina y la acción Autacoid (30-1400 mOsm / L dependiendo de MUCHOS factores). La permeabilidad al agua está bajo estricta regulación, y es el punto de control final por el cual el cuerpo decide entre la orina concentrada o diluida. El factor regulador canónico aquí es la vasopresina.
2.) / 4.) Para abordar el gradiente osmótico y el mecanismo de contracorriente juntos, sugiero que revisen este muy agradable video instructivo, ya que es difícil de explicar en el texto:
3.) Entonces, ¿cómo se establece esta diferencia de potencial aproximada de 200mOsm / L?
La versión más simple (y quizás la más ficticia) es que la bomba de ATPasa de potasio sódico, localizada preferentemente en el lado basolateral, intercambia 2 Na por una K, a expensas de un ATP por unidad de actividad. Esto conduce a un gradiente electroquímico y un potencial Na relativamente alto dentro de las células epiteliales en el miembro ascendente grueso. El cotransportador Na / 2Cl / K permite el flujo de Na a la célula con su gradiente electroquímico. El potencial energético para lograr este flujo neto de Na se combina con la actividad de Na / K ATPasa, ya que crea el gradiente. Como puede imaginarse, los riñones son órganos muy exigentes energéticamente.
Por último, diluir el contenido de orina en el conducto colector. Aquí se produce un fenómeno importante que es el mecanismo central del cuerpo para controlar la dilución o concentración de la orina una vez que llega a la vejiga.
Esto se logra mediante la alteración de la expresión y la actividad de los canales que hacen que los conductos colectores sean más permeables al agua y a los solutos como el Na y la urea que se produce de forma anatómica específica. Es decir, la permeabilidad al agua se incrementa en un gradiente hacia la médula, de modo que el agua se extrae hacia el compartimiento hiperosmótico establecido por el mecanismo de contracorriente.
¿A dónde va toda esta agua una vez que está en la médula? Es llevado a la sangre venosa por los vasos rectos. Se evita que el gradiente hiperosmótico se elimine mediante un control cuidadoso del flujo sanguíneo a través de los vasos rectos (solo obtiene aproximadamente el 5% del flujo plasmático renal).
Así que ahí lo tienes … Espero que esto haya sido útil. Tenga en cuenta que hay algunas complejidades que omití por brevedad y simplicidad:
1.) Autorregulación del flujo sanguíneo renal y la función del aparato yuxtaglomerular
2.) Contribución del flujo sanguíneo en los vasos rectos al multiplicador en contracorriente
3.) Acciones de hormonas distintas de la vasopresina
4.) Heterogeneidad en las estructuras de diferentes nefrones; diferencias funcionales entre las nefronas corticales y yuxtamedulares.
5.) Urea ciclismo ..
Aquí hay una buena crítica para leer más si estás interesado [1].
* crédito a Ian Jenkins por esa declaración ..
Notas a pie de página
[1] La fisiología de la concentración urinaria: una actualización
