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Buenos días. Hoy disfrutaremos sobre el manejo renal de sodio.
Los objetivos del siguiente vídeo son: discutir el balance de sodio, sus mecanismos de transporte a nivel renal y la regulación neuronal del mismo.
Un concepto fundamental es que el sodio constituye el principal bastión del líquido extracelular, lo que le permite intervenir en la regulación del volumen de líquido extracelular y osmolaridad plasmática. Participa en los mecanismos reguladores de la presión arterial, excitabilidad celular y la amortiguación del estado ácido-base.
El líquido existente en el interior de las células es el líquido intracelular, es decir, es el compartimiento intracelular. Y el líquido del exterior de las células es el que ocupa el compartimiento extracelular. El organismo mantiene estrictamente el volumen y la composición de ambos compartimientos. El agua corporal total es la suma de los volúmenes del líquido intracelular y del líquido extracelular. El líquido extracelular es rico en sodio y cloro, mientras que el líquido intracelular es rico en potasio.
En la imagen está representado los compartimientos de líquidos de un varón adulto prototipo de 70 kilos, en donde el agua corporal total representa el 60% de su peso, es decir, 42 litros, que está distribuido en el líquido extracelular y el líquido intracelular.
Regulando la cantidad de sodio que se elimina por orina, se logra mantener el volumen de líquido extracelular. Además, el sodio es muy importante para mantener la osmolaridad plasmática. Se excreta una cantidad muy baja del total de sodio filtrado para mantener el equilibrio de sodio en el organismo. La cantidad del mismo que ingresa debe ser exactamente igual a la cantidad que egresa diariamente.
Como vemos, por ejemplo, si la ingesta es de 120 milimoles por día, se absorbe en el tubo digestivo 110.000 milimoles por día, que se distribuirá entre el líquido extracelular y el líquido intracelular. El egreso de sodio por el tubo digestivo es de aproximadamente 5 a 10 milimoles por día. A través de las glándulas sudoríparas egresa de 10 a 15 milimoles por día y a nivel renal, de la relación entre el sodio filtrado y el reabsorbido por día, determina una expresión final de 100.000 milimoles por día.
Como vemos, así logramos un balance neutro entre el ingreso y el egreso de este catión en el organismo. Ingresa 120.000 milimoles por día, ingresan 120 mil limones por día, logrando mantener el volumen de líquido extracelular y la osmolaridad plasmática.
Como ya hemos mencionado, cuando el ingreso y el egreso de sodio son equivalentes, hablamos de un balance neutro, es decir, que ingresó una equis cantidad de sodio y egresó la misma cantidad de sodio. Si el ingreso es menor que el egreso, hablamos de un balance negativo, es decir, existe una falta de sodio en el organismo. Y cuando el ingreso es mayor que el egreso, hablamos de un balance positivo, es decir, estamos reteniendo sodio. Esto va a repercutir en lo que es el volumen de líquido extracelular.
El manejo renal de sodio involucra a la filtración a nivel glomerular, a la reabsorción a nivel tubular y la excreción, que será el resultado de los dos mecanismos anteriores. Como ya vimos, el manejo renal de sodio es filtración, reabsorción y excreción. Por lo tanto, tenemos una carga filtrada, que es el producto entre la concentración plasmática de sodio y la velocidad de filtrado glomerular. Una carga reabsorbida, que es la diferencia entre la carga filtrada y la carga excretada. Y la carga excretada, que es el producto entre la concentración urinaria de sodio y el volumen minuto urinario.
El sodio es filtrado libremente a través de los capilares glomerulares y luego reabsorbido por los túbulos de la nefrona. En este esquema se muestran los porcentajes aproximados de reabsorción en los diferentes segmentos hasta llegar a una excreción de menos del 1%, que corresponde a una reabsorción neta que es de más del 99% de la carga filtrada.
El mayor porcentaje de reabsorción de sodio se produce en el tubo contorneado proximal, dos terceras partes de la carga filtrada, aproximadamente el 67%. En la rama ascendente de Henle se reabsorbe el 25% de la carga filtrada de sodio. En el tubo contorneado distal se reabsorbe el 5% y en el colector el 3%. Siendo el tubo contorneado distal y colector los sectores donde se ajusta la reabsorción de sodio por mecanismos reguladores, como por ejemplo la aldosterona, que aseguran el equilibrio final del sodio.
Los recuadros amarillos indican el porcentaje y cantidad absoluta de sodio reabsorbido en cada segmento y los recuadros verdes la fracción de carga filtrada que permanece en la luz de los segmentos.
En los capilares peritubulares, las fuerzas de Starling favorecen la absorción, precedidos por los capilares glomerulares y la arteriola eferente. Las proteínas plasmáticas se concentran y así aumentan la presión oncótica capilar peritubular hasta 35 milímetros de mercurio. La resistencia de la arteria eferente disminuye la presión hidrostática hasta 20 milímetros de mercurio. La presión oncótica intersticial oscila entre 4 y 8 milímetros de mercurio. De presión hidrostática intersticial es de 6 a 10 milímetros de mercurio, lo que genera una gran presión neta de reabsorción.
La excreción fraccional es la extracción o porcentaje de la cantidad total de sustancia filtrada que aparece en la orina final. Se calcula con la carga excretada por 100, dividido la carga filtrada. En el caso del sodio, la excreción fraccional es menor al 1%, ya que la mayor parte del sodio filtrado se reabsorbe.
La reabsorción de sodio puede ser por vía transcelular o por vía paracelular. La vía transcelular atraviesa la membrana apical y basolateral hasta llegar a la sangre, depende del gradiente electroquímico, canales iónicos y transportadores apicales y basolaterales. Mientras que en la vía paracelular, los iones se mueven fuera de las células a través de las uniones estrechas entre ellas, depende de fuerzas electroquímicas trans-epiteliales y de las propiedades de permeabilidad de las uniones estrechas.
La primera mitad del tubo contorneado proximal presenta cotransportadores en la membrana apical que reabsorben sodio junto con aminoácidos, glucosa, fosfatos, sulfatos, nitratos. Son electrógenos y transportan una carga positiva a la célula, así la concentración de sodio intracelular y el voltaje negativo de la membrana apical favorecen la captación de otros solutos. Además, existe un contratransportador que permite la entrada de sodio y salida de protones. El cloro se reabsorbe por vía paracelular. En la membrana basolateral, la bomba sodio-potasio ATPasa y el transporte sodio-bicarbonato permiten el paso de sodio de la célula a la sangre. Al final del tubo contorneado proximal se reabsorbe cloro por vía transcelular. Se intercambia cloro con bases como el bicarbonato, mediado por un intercambiador aniónico SLC26A6, y además hay un intercambiador sodio-protón, los que neutralizan las bases en la luz, manteniendo el gradiente para que el intercambio de cloro con bases se mantenga. A nivel basolateral, el cloro sale por un canal y un transportador potasio-cloro, mientras que el sodio mantiene la bomba sodio-potasio ATPasa.
En la rama ascendente gruesa hay dos vías de transporte: transcelular y paracelular. La vía transcelular consta de dos mecanismos para reabsorber sodio: cotransporte sodio-potasio-dos-cloro, que es un mecanismo electroneutro, y uno contratransporte sodio-protón.
Para la vía paracelular es fundamental el voltaje trans-epitelial positivo, debido a la mayor permeabilidad de la membrana apical al potasio. Esto favorece que la luz sea positiva y permite el pasaje paracelular de sodio. A nivel basolateral se mantiene la bomba sodio-potasio ATPasa, que mueve sodio de la célula a la sangre, y un canal de cloro, un canal de potasio y un contratransporte bicarbonato-cloro que mantiene el gradiente para el contratransporte sodio-protón de la membrana apical.
En el tubo contorneado distal, la reabsorción de sodio está mediada por un transportador sodio-cloro electroneutro a nivel apical. A nivel basolateral presenta la bomba sodio-potasio ATPasa y un canal para el cloro y otro canal para potasio.
En el tubo colector cortical, las células principales permiten el ingreso de sodio en la membrana apical con los canales ENaC. Además, hay canales de potasio que permiten su secreción hacia la luz. A nivel basolateral existe la bomba sodio-potasio ATPasa y un canal de potasio que permite la salida de potasio de la célula hacia el intersticio. En las células intercalares, existe un intercambio cloro-bicarbonato que pueden determinar un ciclo. Ese intercambio cloro-bicarbonato es sodio dependiente a través del NCE. A nivel basolateral está la bomba de protones y canal de cloro.
La regulación hormonal del sodio es muy importante, ya que el mismo cumple funciones tales como mantener el volumen de líquido extracelular e interviene en la osmolaridad plasmática, como ya vimos. Entonces, existen diferentes factores que actúan, como sea el balance glomerulo-tubular, sistema renina-angiotensina-aldosterona, sistema nervioso simpático, la hormona antidiurética, péptido natriurético auricular, entre otros.
El balance glomerulo-tubular es cuando se altera la tasa de filtrado glomerular y la carga de sodio, los túbulos proximales responden reabsorbiendo una fracción relativamente constante de la carga de sodio, impidiendo cambios notables en la excreción de sodio y es independiente de la regulación hormonal y nerviosa. Como explicamos, el balance glomerulo-tubular asegura que se reabsorba una fracción constante de la carga filtrada en el tubo contorneado proximal, aunque la carga filtrada aumente o disminuya. Esta fracción o porcentaje de reabsorción es constante, se mantiene en aproximadamente el 67% de la carga filtrada.
La variación en la tasa de filtrado glomerular conduce a cambios en la presión hidrostática y oncótica del capilar peritubular. Los mecanismos peritubulares intervienen cuando los cambios en la tasa de filtrado glomerular se asocian con cambios en la extracción de filtrado. Si se aumenta la tasa de filtrado glomerular con un flujo plasmático glomerular constante, aumenta la fracción de filtrado. Por ejemplo, en una vasoconstricción de la arteriola eferente, vamos a tener un aumento en la presión hidrostática del capilar glomerular, lo que lleva a un aumento en la tasa de filtrado glomerular, provocando que la presión oncótica del capilar peritubular aumente y la presión hidrostática del capilar peritubular disminuya, lo que genera un aumento en la fuerza neta de reabsorción.
Como dijimos anteriormente, cuando hay una vasoconstricción en la arteriola eferente, se produce un aumento en la velocidad de filtrado glomerular, provocando una disminución en la presión hidrostática del capilar peritubular y un aumento en la presión oncótica del capilar peritubular, lo que genera un aumento en la reabsorción de sodio y agua. Cuando hay una dilatación de la arteriola eferente, disminuye la velocidad de filtrado glomerular, provocando un aumento de la presión hidrostática del capilar peritubular y una disminución en la presión oncótica del capilar peritubular, generando una disminución en la reabsorción de sodio y agua.
Hay factores humorales que contribuyen al balance glomerulo-tubular. Al aumentar el flujo a lo largo del tubo contorneado proximal, aumenta la concentración luminal de solutos como glucosa, aminoácidos y carbonato, los que acoplados con el sodio, aumentan su reabsorción. Y algunos factores humorales como la angiotensina, que es filtrada, y también aumenta la reabsorción de sodio.
Ante un descenso de la presión arterial, la función renal se activa el sistema renina-angiotensina-aldosterona. Se secreta renina de las células granulares del aparato yuxtaglomerular. Los diferentes estímulos son: la disminución de la presión arterial, efecto simpático, la disminución de la concentración de cloruro de sodio a nivel de la mácula densa, la disminución de la presión de perfusión renal, la prostaglandina E2, prostaglandina I1 y la endotelina. También hay factores que disminuyen la liberación de renina, como sea la angiotensina II, vasopresina, tromboxano A2, el aumento del potasio plasmático y el óxido nítrico.
La angiotensina es una globulina sintetizada por el hígado. Sobre actúa la renina, escinde un enlace peptídico próximo al extremo C-terminal de la angiotensinógeno, liberando angiotensina I. La enzima convertidora de la angiotensina (ECA) se encuentra en el endotelio de todo, fundamentalmente en el endotelio pulmonar. Elimina los dos aminoácidos del extremo C-terminal de la angiotensina I, formando angiotensina II. La angiotensina II procede de tres fuentes: angiotensina II sistémica de la circulación, de los vasos renales que generan angiotensina II a partir de la angiotensina I, y de las células del túbulo proximal, que contienen ECA y renina y secretan angiotensina II.
La angiotensina II libera aldosterona, es vasoconstrictora de los vasos renales y sistémicos, potencia la retroalimentación túbulo-glomerular, potencia el intercambiador sodio-protón, hipertrofia renal y estimula la sed y la liberación de vasopresina.
Aquí resumimos los mecanismos por los cuales la angiotensina II es un favorecedor de la reabsorción de sodio: al ser un vasoconstrictor predominantemente de la arteriola eferente, aumenta la fracción de filtrado y eso hace que aumente la presión oncótica del capilar peritubular y disminuya la presión hidrostática del capilar peritubular, favoreciendo la reabsorción de sodio a nivel proximal. Disminuye el flujo medular y estimula la secreción de aldosterona, que favorece la reabsorción de sodio. Estimula la secreción de hormona antidiurética, la sed y estimula la reabsorción de sodio en el túbulo proximal, asa de Henle, porque activa el intercambiador sodio-protón, y activa a nivel del colector los ENaC.
En condiciones normales, menos del 10% de la carga de sodio filtrada estaba bajo el control de la aldosterona. La aldosterona actúa uniéndose a los receptores mineralocorticoides citoplasmáticos, que se trasladan al núcleo y aumentan la transcripción y producción de proteínas. Así, algunos de los efectos es el aumento de los canales ENaC apicales, el aumento de los canales de potasio, aumento de la actividad de la bomba sodio-potasio ATPasa, aumento del metabolismo mitocondrial, el aumento en la quinasa inducida por suero y glucocorticoides (SGK), que inhibe la ubiquitina ligasa Nedd4-2, provocando una menor endocitosis de los ENaC y así lograr un aumento en la reabsorción de sodio y secreción de potasio.
Acá podemos observar cómo la acción de la aldosterona provoca una disminución en la excreción urinaria de sodio y cloro, y un aumento de la excreción urinaria de potasio y de amonio.
Las terminales simpáticas liberando adrenalina, la cual ejerce dos efectos sobre la absorción de sodio. El estímulo simpático provoca una disminución en el flujo sanguíneo renal y en la tasa de filtrado glomerular, con lo cual disminuye la carga filtrada de sodio y lleva a disminuir la excreción de sodio. Por otro lado, la estimulación de los receptores alfa-adrenérgicos de los túbulos proximales estimulan el contratransportador sodio-protón apical y la bomba sodio-potasio ATPasa, favoreciendo la reabsorción de sodio, cloro y agua.
La hormona antidiurética produce orina con alta osmolaridad y retiene agua. Sin embargo, también estimula la reabsorción de sodio. Estimula en la rama ascendente gruesa el transportador sodio-potasio-dos-cloro y los canales de potasio apicales, y en el tubo colector aumenta los canales de sodio, favoreciendo la reabsorción de sodio.
El péptido natriurético auricular estimula a tres niveles. Actúa sobre un receptor guanilato ciclasa que genera GMP cíclico. Los principales efectos son hemodinámicos: produce una vasodilatación renal, generando un aumento en el flujo sanguíneo de la corteza y de la médula. El aumento de flujo sanguíneo de la corteza lleva a un aumento en la tasa de filtrado glomerular y de la carga de sodio en el túbulo proximal y rama ascendente gruesa. El aumento de flujo sanguíneo de la médula lleva a un lavado del intersticio, la médula va disminuyendo su osmolaridad y reduciendo a la larga la reabsorción de sodio. El efecto combinado del aumento del flujo cortical y medular es un aumento en la carga de sodio a nivel distal que lleva a la excreción de sodio. Además de los efectos hemodinámicos, a nivel del colector y médula interna, inhibe directamente el transporte de sodio.
El aumento del volumen sanguíneo, de la presión arterial y la disminución del tono simpático son estímulos para liberar el péptido natriurético auricular. El mismo es un vasodilatador, por lo tanto, a nivel cardiovascular como a nivel renal vemos que existe vasodilatación. A nivel endocrino, es un inhibidor de la renina, aldosterona y antidiurética. Y a nivel renal, vemos que produce los efectos hemodinámicos antes mencionados para lograr una natriuresis.