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Nefrona es la unidad estructural y funcional básica del riñón vertebrado, con numerosas unidades de filtrado que realizan casi todas las funciones del riñón. La función principal de los neprhons es regular la concentración de agua y sustancias solubles como las sales de sodio al filtrar la sangre, reabsorber lo que se necesita y excretar el resto como orina. Una nefrona elimina los desechos del cuerpo, regula el volumen sanguíneo y la presión arterial, controla los niveles de electrolitos y metabolitos, y regula el pH de la sangre.

Las funciones de las nefronas son vitales para la vida. En los seres humanos, puede haber un millón de nefronas en cada riñón. Estos están involucrados en una coordinación intrincada con otros sistemas para proporcionar homeostasis al cuerpo, eliminar desechos y retener nutrientes importantes. Por ejemplo, en presencia de la hormona antidiurética (ADH o vasopresina), los conductos en las nefronas se vuelven permeables al agua y facilitan su reabsorción, concentrando y reduciendo así el volumen de la orina. Sin embargo, cuando el organismo debe eliminar el exceso de agua, como después de beber en exceso, la producción de ADH disminuye y el túbulo colector se vuelve menos permeable al agua, volviendo la orina diluida y abundante.

El colapso de esta coordinación armoniosa puede provocar la incapacidad de disminuir la producción de ADH de manera adecuada, lo que lleva a la retención de agua y la dilución peligrosa de los fluidos corporales, lo que a su vez puede causar daños neurológicos graves. No producir ADH (o la incapacidad de los conductos colectores para responder) puede causar micción excesiva.

Debido a su importancia en la regulación de los fluidos corporales, la nefrona es un objetivo común de los medicamentos que tratan la presión arterial alta y el edema. Estos medicamentos, llamados diuréticos, inhiben la capacidad de la nefrona para retener agua, aumentando así la cantidad de orina producida.

Visión general

Un riñón es un órgano excretor en forma de frijol en los vertebrados. Parte del sistema urinario, un riñón filtra y excreta desechos de la sangre, principalmente desechos nitrogenados provenientes del metabolismo de proteínas y aminoácidos. Uno de esos desechos es la urea, que se excreta, junto con el agua, como orina. Los dos riñones en los seres humanos se encuentran en la parte posterior del abdomen, en las regiones lumbares, con uno a cada lado de la columna vertebral.

La unidad funcional básica del riñón es la nefrona. En los humanos, un riñón adulto normal contiene de 800,000 a un millón de nefronas dentro de la corteza y la médula (Guyton y Hall 2006). Las nefronas regulan el agua y la materia soluble (especialmente los electrolitos) en el cuerpo filtrando primero la sangre bajo presión y luego reabsorbiendo algunos fluidos y moléculas necesarios en la sangre mientras secretan otras moléculas innecesarias.

La acción de las nefronas está regulada por el sistema endocrino por hormonas como la hormona antidiurética, la aldosterona y la hormona paratiroidea (Maton et al. 1993).

Dos clases generales de nefronas son las nefronas corticales y las nefronas yuxtamedulares, que se clasifican según la ubicación de su corpúsculo renal asociado. Las nefronas corticales tienen su corpúsculo renal en la corteza renal superficial, mientras que los corpúsculos renales de las nefronas yuxtamedulares se encuentran cerca de la médula renal. La nomenclatura de las nefronas corticales varía, y algunas fuentes distinguen entre nefronas corticales superficiales y nefronas mediocorticales.

El término nefrona proviene del griego νεφρός nefros, que significa "riñón". El campo médico que estudia los riñones y las enfermedades que los afectan se llama nefrología.

Anatomía

Distribución de los vasos sanguíneos en la corteza del riñón.El glomérulo es rojo; La cápsula de Bowman es blanca.

Cada nefrona está compuesta por un componente de filtración inicial (el "corpúsculo renal") y un túbulo especializado para la reabsorción y secreción (el "túbulo renal"). El corpúsculo renal filtra grandes solutos de la sangre, entregando agua y pequeños solutos al túbulo renal para su modificación.

Corpúsculo renal

Compuesto por un glomérulo y una cápsula de Bowman, el corpúsculo renal (o Corpúsculo de Malpighian) es el comienzo de la nefrona. Es el componente de filtrado inicial de la nefrona.

El glomérulo es un mechón capilar que recibe el suministro de sangre de una arteriola aferente de la circulación renal. La presión sanguínea glomerular proporciona la fuerza impulsora para que el agua y los solutos se filtren fuera de la sangre hacia el espacio creado por la cápsula de Bowman. El resto de la sangre (solo aproximadamente 1/5 de todo el plasma que pasa a través del riñón se filtra a través de la pared glomerular hacia la cápsula de Bowman) pasa a la arteriola eferente más estrecha. Luego se mueve hacia los vasos rectos, que están recogiendo capilares entrelazados con los túbulos contorneados a través del espacio intersticial, en el que también ingresarán las sustancias reabsorbidas. Esto luego se combina con vénulas eferentes de otras nefronas en la vena renal y se une al torrente sanguíneo principal.

La cápsula Bowman, también llamada cápsula glomerular, rodea el glomérulo. Se compone de una capa interna visceral formada por células especializadas llamadas podocitos, y una capa externa parietal compuesta de una sola capa de células planas llamada epitelio escamoso simple. Los fluidos de la sangre en el glomérulo se filtran a través de la capa visceral de los podocitos, y el filtrado glomerular resultante se procesa a lo largo de la nefrona para formar orina.

Túbulo renal

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El túbulo renal es la porción de la nefrona que contiene el líquido tubular filtrado a través del glomérulo. Después de pasar a través del túbulo renal, el filtrado continúa hacia el sistema de conductos colectores, que no forma parte de la nefrona.

Los componentes del túbulo renal son:

  • Túbulo proximal
  • Asa de Henle
    • Miembro descendente del asa de Henle
    • Miembro ascendente del asa de Henle
      • Delgado miembro ascendente del asa de Henle
      • Grueso miembro ascendente del asa de Henle
  • Túbulo contorneado distal

El asa de Henle, también llamada asa de nefrona, es un tubo en forma de U que se extiende desde el túbulo proximal. Consiste en una extremidad descendente y una extremidad ascendente.

Aparato yuxtaglomerular

El aparato yuxtaglomerular es una región especializada de la nefrona responsable de la producción y secreción de la hormona renina, implicada en el sistema renina-angiotensina. Este aparato se produce cerca del sitio de contacto entre la extremidad ascendente gruesa y la arteriola aferente. Contiene tres componentes: la mácula densa, las células yuxtaglomerulares y las células mesangiales extraglomerulares.

Las funciones

La fisiología de la nefrona es compleja y es explotada por muchas drogas llamadas diuréticos.

La nefrona realiza casi todas las funciones del riñón. La mayoría de estas funciones se refieren a la reabsorción y secreción de varios solutos como iones (por ejemplo, sodio), carbohidratos (por ejemplo, glucosa) y aminoácidos (como glutamato). Las propiedades de las celdas que recubren la nefrona cambian dramáticamente a lo largo de su longitud; en consecuencia, cada segmento de la nefrona tiene funciones altamente especializadas.

El túbulo proximal como parte de la nefrona se puede dividir en una porción contorneada inicial y una porción recta (descendente) siguiente (Boron y Boulpaep 2005). El líquido en el filtrado que ingresa al túbulo contorneado proximal se reabsorbe en los capilares peritubulares, incluyendo aproximadamente dos tercios de la sal y el agua filtradas y todos los solutos orgánicos filtrados (principalmente glucosa y aminoácidos).

El asa de Henle, que es el tubo en forma de U que se extiende desde el túbulo proximal, comienza en la corteza, recibe el filtrado desde el túbulo recto proximal, se extiende hacia la médula como la extremidad descendente y luego regresa a la corteza como la ascendente extremidad para vaciar en el túbulo contorneado distal. La función principal del asa de Henle es concentrar la sal en el intersticio, el tejido que rodea el asa.

Diferencias considerables distinguen las extremidades descendentes y ascendentes del asa de Henle. La extremidad descendente es permeable al agua pero completamente impermeable a la sal y, por lo tanto, solo contribuye indirectamente a la concentración del intersticio. A medida que el filtrado desciende más profundamente en el intersticio hipertónico de la médula renal, el agua fluye libremente de la extremidad descendente por ósmosis hasta que la tonicidad del filtrado y el intersticio se equilibran. Las extremidades descendentes más largas permiten más tiempo para que el agua salga del filtrado, por lo que las extremidades más largas hacen que el filtrado sea más hipertónico que las extremidades más cortas.

A diferencia del miembro descendente, el miembro ascendente del asa de Henle es impermeable al agua, una característica crítica del mecanismo de intercambio a contracorriente empleado por el asa. El miembro ascendente bombea activamente sodio fuera del filtrado, generando el intersticio hipertónico que impulsa el intercambio a contracorriente. Al pasar a través del miembro ascendente, el filtrado se vuelve hipotónico ya que ha perdido gran parte de su contenido de sodio. Este filtrado hipotónico se pasa al túbulo contorneado distal en la corteza renal.

El túbulo contorneado distal tiene una estructura y función diferente a la del túbulo contorneado proximal. Las células que recubren el túbulo tienen numerosas mitocondrias para producir suficiente energía (ATP) para que tenga lugar el transporte activo. Gran parte del transporte de iones que tiene lugar en el túbulo contorneado distal está regulado por el sistema endocrino. En presencia de la hormona paratiroidea, el túbulo contorneado distal reabsorbe más calcio y excreta más fosfato. Cuando hay aldosterona, se reabsorbe más sodio y se excreta más potasio. El péptido natriurético auricular hace que el túbulo contorneado distal excrete más sodio. Además, el túbulo también secreta hidrógeno y amonio para regular el pH.

Después de viajar a lo largo del túbulo contorneado distal, solo queda aproximadamente el 1 por ciento del agua, y el contenido de sal restante es insignificante.

Sistema de conductos colectores

Cada túbulo contorneado distal entrega su filtrado a un sistema de conductos colectores, cuyo primer segmento es el túbulo colector. El sistema de conductos colectores comienza en la corteza renal y se extiende profundamente en la médula. A medida que la orina desciende por el sistema de conductos colectores, pasa por el intersticio medular, que tiene una alta concentración de sodio como resultado del circuito del sistema multiplicador de contracorriente de Henle.

Aunque el conducto colector normalmente es impermeable al agua, se vuelve permeable en presencia de la hormona antidiurética (ADH). La ADH afecta la función de las aquaporinas, lo que resulta en la reabsorción de las moléculas de agua a medida que pasa a través del conducto colector. Las aquaporinas son proteínas de membrana que conducen selectivamente las moléculas de agua al tiempo que evitan el paso de iones y otros solutos. Se pueden reabsorber hasta tres cuartos del agua de la orina a medida que sale del conducto colector por ósmosis. Por lo tanto, los niveles de ADH determinan si la orina se concentrará o se diluirá. Un aumento en la ADH es una indicación de deshidratación, mientras que la suficiencia de agua produce una baja ADH que permite la orina diluida.

Las porciones más bajas del conducto colector también son permeables a la urea, lo que permite que parte ingrese a la médula del riñón, manteniendo así su alta concentración (que es muy importante para la nefrona).

La orina sale de los conductos colectores medulares a través de las papilas renales, desembocando en los cálices renales, la pelvis renal y finalmente en la vejiga urinaria a través del uréter.

Debido a que tiene un origen diferente durante el desarrollo de los órganos urinarios y reproductivos que el resto de la nefrona, el conducto colector a veces no se considera parte de la nefrona. En lugar de originarse en el blastema metanefrogénico, el conducto colector se origina en la yema ureteral.

Imágenes Adicionales

  • Tejido renal

  • Glomérulo

Referencias

  • Boron, W. F. y E. L. Boulpaep. 2005 Fisiología médica: un enfoque celular y molecular. Filadelfia, Pensilvania: Elsevier Saunders. ISBN 1416023283.
  • Guyton, A. C. y J. E. Hall. 2006 Libro de texto de fisiología médica. Filadelfia, Pensilvania: Elsevier Saunders. ISBN 0721602401.
  • Maton, A., J. Hopkins, C. W. McLaughlin, S. Johnson, M. Quon Warner, D. LaHart y J. D. Wright. 1993. Biologia Humana y Salud. Englewood Cliffs, Nueva Jersey: Prentice Hall. ISBN 0139811761.
Sistema urinario, fisiología: fisiología renal y fisiología de base ácida Filtración Ultrafiltración - Intercambio contracorriente Hormonas que afectan la filtración Hormona antidiurética (ADH) - Aldosterona - Péptido natriurético auricular Endocrina Renina - Eritropoyetina (EPO) - Calcitriol (Vitamina D activa) aclaramiento - Ratio de aclaramiento renal - Ratio de reducción de urea - Kt / V - Kt / V estandarizado - Producto de hemodiálisis Fisiología de base ácida Balance hídrico - Diagrama de Darrow Yannet - Agua corporal - Líquido intersticial - Líquido extracelular - Líquido intracelular / Citosol - Plasma - Líquido transcelular - Exceso de base - Diagrama de Davenport - Brecha aniónica Sistema de amortiguación / compensación de bicarbonato - Compensación respiratoria - Compensación renal

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