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11.2: El sistema urinario y la homeostasis - Biología

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Objetivos de aprendizaje

Al final de esta sección, podrá:

  • Describir el papel de los riñones en la activación de la vitamina D
  • Describir el papel de los riñones en la regulación de la eritropoyesis.
  • Proporcione ejemplos específicos para demostrar cómo responde el sistema urinario para mantener la homeostasis en el cuerpo.
  • Explicar cómo el sistema urinario se relaciona con otros sistemas del cuerpo para mantener la homeostasis.
  • Predecir factores o situaciones que afectan el sistema urinario y que podrían alterar la homeostasis.
  • Predecir los tipos de problemas que ocurrirían en el cuerpo si el sistema urinario no pudiera mantener la homeostasis.

Todos los sistemas del cuerpo están interrelacionados. Un cambio en un sistema puede afectar a todos los demás sistemas del cuerpo, con efectos leves o devastadores. Un fallo de la continencia urinaria puede ser embarazoso e inconveniente, pero no pone en peligro la vida. La pérdida de otras funciones urinarias puede resultar fatal. La falta de síntesis de vitamina D es un ejemplo.

Síntesis de vitamina D

Para que la vitamina D se active, debe sufrir una reacción de hidroxilación en el riñón, es decir, se debe agregar un grupo –OH al calcidiol para producir calcitriol (1,25-dihidroxicolecalciferol). La vitamina D activada es importante para la absorción de Ca++ en el tracto digestivo, su reabsorción en el riñón y el mantenimiento de concentraciones séricas normales de Ca++ y fosfato. El calcio es de vital importancia para la salud ósea, la contracción muscular, la secreción de hormonas y la liberación de neurotransmisores. Ca inadecuado++ conduce a trastornos como la osteoporosis y osteomalacia en adultos y raquitismo en niños. Los déficits también pueden resultar en problemas con la proliferación celular, la función neuromuscular, la coagulación de la sangre y la respuesta inflamatoria. Investigaciones recientes han confirmado que los receptores de vitamina D están presentes en la mayoría, si no en todas, las células del cuerpo, lo que refleja la importancia sistémica de la vitamina D. Muchos científicos han sugerido que se la denomine hormona en lugar de vitamina.

Eritropoyesis

La EPO es una proteína de 193 aminoácidos que estimula la formación de glóbulos rojos en la médula ósea. El riñón produce el 85 por ciento de la EPO circulante; el hígado, el resto. Si se mueve a una altitud mayor, la presión parcial de oxígeno es menor, lo que significa que hay menos presión para empujar el oxígeno a través de la membrana alveolar y hacia el glóbulo rojo. Una forma en que el cuerpo compensa es fabricar más glóbulos rojos aumentando la producción de EPO. Si comienza un programa de ejercicios aeróbicos, sus tejidos necesitarán más oxígeno para hacer frente y el riñón responderá con más EPO. Si los eritrocitos se pierden debido a un sangrado severo o prolongado, o si se producen insuficientemente debido a una enfermedad o desnutrición severa, los riñones vienen al rescate produciendo más EPO. La insuficiencia renal (pérdida de la producción de EPO) se asocia con anemia, lo que dificulta que el cuerpo pueda hacer frente al aumento de la demanda de oxígeno o suministrar oxígeno de forma adecuada incluso en condiciones normales. La anemia reduce el rendimiento y puede poner en peligro la vida.

Regulación de la presión arterial

Debido a la ósmosis, el agua sigue donde Na+ Guías. Gran parte del agua que los riñones recuperan de la orina formada sigue a la reabsorción de Na+. La estimulación con ADH de los canales de acuaporinas permite regular la recuperación de agua en los conductos colectores. Normalmente, se recupera toda la glucosa, pero la pérdida del control de la glucosa (diabetes mellitus) puede provocar una diéresis osmótica lo suficientemente grave como para producir una deshidratación grave y la muerte. Una pérdida de la función renal significa una pérdida del control efectivo del volumen vascular, lo que conduce a hipotensión (presión arterial baja) o hipertensión (presión arterial alta), que puede provocar un derrame cerebral, un ataque cardíaco y la formación de aneurismas.

Los riñones cooperan con los pulmones, el hígado y la corteza suprarrenal a través del sistema renina-angiotensina-aldosterona. El hígado sintetiza y secreta el angiotensinógeno precursor inactivo. Cuando la presión arterial es baja, el riñón sintetiza y libera renina. La renina convierte el angiotensinógeno en angiotensina I y la ECA producida en el pulmón convierte la angiotensina I en angiotensina II biológicamente activa (Figura 1). El efecto inmediato y a corto plazo de la angiotensina II es aumentar la presión arterial al provocar una vasoconstricción generalizada. La angiotensina II también estimula la corteza suprarrenal para que libere la hormona esteroide aldosterona, lo que provoca la reabsorción renal de Na+ y su recuperación osmótica de agua asociada. La reabsorción de Na+ ayuda a elevar y mantener la presión arterial a largo plazo.

Regulación de la osmolaridad

La presión arterial y la osmolaridad se regulan de manera similar. La hipoosmolaridad severa puede causar problemas como lisis (ruptura) de las células sanguíneas o edema generalizado, que se debe a un desequilibrio de solutos. La concentración inadecuada de solutos (como proteínas) en el plasma hace que el agua se mueva hacia un área de mayor concentración de solutos, en este caso, el espacio intersticial y el citoplasma celular. Si los glomérulos del riñón están dañados por una enfermedad autoinmune, es posible que se pierdan grandes cantidades de proteína en la orina. La disminución resultante de la osmolaridad sérica conduce a un edema generalizado que, si es grave, puede provocar una inflamación cerebral dañina o mortal. Pueden surgir condiciones hipertónicas severas con deshidratación severa por falta de ingesta de agua, vómitos severos o diarrea incontrolada. Cuando el riñón no puede recuperar suficiente agua de la orina que se forma, las consecuencias pueden ser graves (letargo, confusión, calambres musculares y, finalmente, la muerte).

Recuperación de electrolitos

El sodio, calcio y potasio deben regularse estrechamente. El papel de Na+ y Ca++ La homeostasis se ha discutido extensamente. Fallo de K+ La regulación puede tener graves consecuencias sobre la conducción nerviosa, la función del músculo esquelético y, lo que es más importante, sobre la contracción y el ritmo del músculo cardíaco.

Regulación del pH

Recordemos que las enzimas pierden su conformación tridimensional y, por tanto, su función si el pH es demasiado ácido o básico. Esta pérdida de conformación puede ser consecuencia de la rotura de enlaces de hidrógeno. Aleje el pH del óptimo para una enzima específica y puede obstaculizar gravemente su función en todo el cuerpo, incluida la unión de hormonas, la señalización del sistema nervioso central o la contracción del miocardio. La función renal adecuada es esencial para la homeostasis del pH.

Conexiones cotidianas: células madre y reparación del daño renal

Las células madre son células no especializadas que pueden reproducirse por división celular, a veces después de años de inactividad. En determinadas condiciones, pueden diferenciarse en células específicas de tejido o de órgano con funciones especiales. En algunos casos, las células madre pueden dividirse continuamente para producir una célula madura y reemplazarse a sí mismas. La terapia con células madre tiene un enorme potencial para mejorar la calidad de vida o salvar la vida de personas que padecen enfermedades debilitantes o potencialmente mortales. Se han realizado varios estudios en animales, pero dado que la terapia con células madre aún está en su infancia, se han realizado experimentos limitados en humanos.

La lesión renal aguda puede ser causada por varios factores, incluidos los trasplantes y otras cirugías. Afecta del 7 al 10 por ciento de todos los pacientes hospitalizados, lo que resulta en la muerte del 35 al 40 por ciento de los pacientes hospitalizados. En estudios limitados que utilizan células madre mesenquimales, ha habido menos casos de daño renal después de la cirugía, se ha reducido la duración de las estancias hospitalarias y ha habido menos reingresos después del alta.

¿Cómo funcionan estas células madre para proteger o reparar el riñón? Los científicos no están seguros en este momento, pero alguna evidencia ha demostrado que estas células madre liberan varios factores de crecimiento de forma endocrina y paracrina. A medida que se realicen más estudios para evaluar la seguridad y la eficacia de la terapia con células madre, nos acercaremos a un día en el que la lesión renal sea poco común y los tratamientos curativos sean de rutina.

Revisión del capítulo

Los efectos de la falla de partes del sistema urinario pueden variar desde inconvenientes (incontinencia) hasta fatales (pérdida de filtración y muchos otros). Los riñones catalizan la reacción final en la síntesis de vitamina D activa que a su vez ayuda a regular el Ca++. La hormona renal EPO estimula el desarrollo de eritrocitos y promueve una cantidad adecuada de O2 transporte. Los riñones ayudan a regular la presión arterial a través de Na+ y retención y pérdida de agua. Los riñones trabajan con la corteza suprarrenal, los pulmones y el hígado en el sistema renina-angiotensina-aldosterona para regular la presión arterial. Regulan la osmolaridad de la sangre regulando tanto los solutos como el agua. Tres electrolitos están regulados más estrechamente que otros: Na+, Ca++y K+. Los riñones comparten la regulación del pH con los pulmones y los tampones plasmáticos, de modo que las proteínas pueden preservar su conformación tridimensional y, por tanto, su función.

Autocomprobación

Responda la (s) pregunta (s) a continuación para ver qué tan bien comprende los temas tratados en la sección anterior.

Preguntas de pensamiento crítico

  1. ¿Cómo causa edema la falta de proteínas en la sangre?
  2. ¿Qué tres electrolitos están regulados más de cerca por el riñón?

[revel-answer q = ”962202 ″] Mostrar respuestas [/ revel-answer]
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  1. La proteína tiene propiedades osmóticas. Si no hay suficiente proteína en la sangre, el agua será atraída hacia el espacio intersticial y el citoplasma celular, lo que resultará en un edema tisular.
  2. Los tres electrolitos que están regulados más de cerca por el riñón son el calcio, el sodio y el potasio.

[/ respuesta-oculta]

Glosario

osteomalacia: ablandamiento de los huesos debido a la falta de mineralización con calcio y fosfato; la mayoría de las veces debido a la falta de vitamina D; en los niños, la osteomalacia se denomina raquitismo; no confundir con osteoporosis

Referencias

Bagul A, Frost JH, Drage M. Células madre y su papel en la lesión por reperfusión por isquemia renal. Am J Nephrol [Internet]. 2013 [consultado el 15 de abril de 2013]; 37 (1): 16-29. Disponible en: http://www.karger.com/Article/FullText/345731


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