Reviews: Fisiología renal

How Does the Kidney Filter Plasma? Karl Tryggvason1 and

Jorma Wartiovaara2

1Division of Matrix Biology, Department of

Medical Biochemistry and Biophysics, Karolinska Institute,

Stockholm, Sweden;

and 2Institute of Biotechnology, University of Helsinki,

Helsinki, Finland (2005)

The Mammalian Urine

Concentrating Mechanism:

Hypotheses and Uncertainties Anita T. Layton,1 Harold E. Layton,1

William H. Dantzler,2 and Thomas L. Pannabecker2

1Department of Mathematics,

Duke University,

Durham, North Carolina; and

2Department of Physiology,

College of Medicine,

University of Arizona, Tuscon, Arizona

Integrantes:

Jair Noe Goñi.Yenny Aybar Flores.

Revisión e introducción de nuevos conceptos:

• Controversia acerca de los mecanismos renales (pocos conocidos).

• Naturaleza exacta del filtro glomerular (debate).

• Importancia destacada del diafragma de hendidura del podocito en la filtración.

FUNCIONES DE LOS RIÑONES

Formación de Orina

Control de la Volemia

Control de la Presión Arterial

Sistémica

Control de Equilibrio Acido-

Base

Control de la Concentración de electrolitos

Control de la Osmolaridad plasmática

Función Endocrino

(Eritropoyetina, SRAA, PG, Cininas)

Filtración del plasma

Macromoléculas largas y albúmina.

Restricciones:Restricciones:

AnteriorAnterior

Diafragma de Diafragma de hendidura del hendidura del

podocitopodocito ((Karnovsky)

Actuales:Actuales:

FILTRACIÓN GLOMERULAR

• Es el paso de fluido y solutos a través del filtro glomerular.

• Material que se filtra: PLASMA

• Lugar del proceso: GLOMÉRULO

• Filtrado resultante: ULTRAFILTRADO

SANGRE

ULTRAFILTRADO = Componente de sangre - Iones - Proteínas – H2O

¿Es importante el glomérulo?

¿Sí? ¿No?

¿Por qué?

Problemas:

• Proteinuria ( 150 mg/día, uso de albúmina)

• Falla renal y daño glomerular.

• Otras enfermedades y complicaciones…

• Mutaciones en Colágeno IV, sin mayores complicaciones.

¿Permeabilidad selectiva?

• Uso de sondas catiónicas: Ferritina & lisozima. (Presencia de sitios aniónicos en GBM)

• Partículas catiónicas de Au, cél. Endoteliales y podocitos, porción central de la matriz.

• Contribuyen a la parte aniónica: Perlecan, largo heparan sulfato proteoglicano & Agrina. (GAG), sialoproteínas [Presencia de grupos sulfato y de grupos de ácido urónico]

Avances y estudios recientes:• Planteamiento de la estructura/modelo de filtro

zipper – like (Diafragma de hendidura)

• Papel de endotelio fenestrado & su glucálix.

• GAG shots: flujo sanguíneo & permeabilidad.

(heparan sulfato & hialuronato) = proteinuria

• Estudios con hialuronidasa, heparanasa & condroitinasa.

• Shots intrav. y perfusión renal proteinuria.

• Más estudios para importancia en filt. (GAG)

GBM (Memb. Basal glomerular): Estructura extracelularPrincipales componentes: colágeno tipo IV 3ple-helicoidal (α1&2 chains – bbs, luego 3-5 α), proteoglicanos, laminina, entactina. •Orina primaria túbulo proximal; sangre no filtrada retorna.•Diafragma de hendidura del podocito: uniforme, poroso, Diafragma de hendidura del podocito: uniforme, poroso, componentes específicos.componentes específicos.

Más complicaciones (Por mutaciones)

• En colágeno IV tipo adulto: deformación estructural GBM & Síndrome de Alport (hered. ♂♂!) Hematuria & prot.

• Gene targetting: Cél. Madre embryo para generar ratones heparan sulfato deficiente – perlecan, resultados: inesperados (√)

Presencia de cataratas prueba de funciones importantes del perlecan. (Pero otros proteog. Podrían compensar esto)

Más complicaciones (Por mutaciones)

• Laminina: glicoproteína heterotrimérica, importante en adhesión, dif. celular, func. estructural.

• Forma fetal: 10 (α5:β1:ɣ1) 11 (α5:β2:ɣ1), mutaciones en la forma 11 Sínd. Nefrótico.

• Importante para la integridad de la barrera de filtración.

• Entactina conecta: Colágeno IV & laminina, Entactina conecta: Colágeno IV & laminina, estruct. porosa pero no específica.estruct. porosa pero no específica.

¿Rol de proteoglicanos?

¿Fundamental?

¿Superfluo?

…

Diafragma de hendidura del Diafragma de hendidura del podocitopodocito

• Membrana porosa de tamaño selectivo, alteraciones proteinuria.

• Estructura porosa ordenada, tamaño < álbumina.

• Importancia del aislamiento de un gen (codif. de nefrina) del síndrome nefrótico congénito síndrome nefrótico congénito => proteinuria & ausencia del diaf.

• Podocina importante en procesos del podocito (prot. Integral de memb.) (NPHS2 mutado)(NPHS2 mutado)

Importancia de ciertas proteínas:

• Así mismo: Neph1, FAT (prot. transmembrana), ZO-1 (Zonulaint.) forman parte del diafragma.

• CD2APCD2AP Nefrina y podocina.• NefrinaNefrina y Neph 1Neph 1: dom extracelulares forma

homo/heterodímeros, dom. Intracelular con podocinapodocina.

• Síndrome nefrótico congénito, proteinuria.Síndrome nefrótico congénito, proteinuria.

Supuesto mecanismo:• Moléculas de nefrina Moléculas de nefrina de 2 procesos podocíticos

vecinos interactúeninteractúen en el centro de la hendidurahendidura. (det. ancho)

• Uso de técnicas tomográficas electrónicas.• Riñones deficientes de nefrina, estruct. distinta, son 2-

3 capas. Poros pequeños.• Localización exacta: tomografía inmunoelectrónica,

data protéica cristalográfica, tomografía electrónica combinada con microscopía inmunoelectrónica => 3d struct.

Vista de la hendidura de filtración:

GBM juega un papel importante aún, más estudios…

FILTRACIÓN: salida de líquido de los capilares glomerulares al túbulo renal

FILTRACIÓN

Sustancia a eliminar

Sustancia que no debe ser eliminada

REABSORCIÓN

REABSORCIÓN: transporte de las sustancias desde el interior del túbulo hacia la sangre

Sustancia a eliminar

Sustancia que no debe ser eliminada

SECRECIÓN

SECRECIÓN: transporte de las sustancias desde la sangre al interior del túbulo

Sustancia a eliminar

Sustancia que no debe ser eliminada

EXCRECIÓN: eliminación de las sustancias al exterior con la orina

EXCRECIÓN

FORMACIÓN DE ORINA

1. FILTRACIÓN

2. REABSORCIÓN

3. EXCRECIÓN

ORINA

GLOMÉRULO RENAL

TÚBULO RENAL

300300

1200

100

400

300

600

200

400

900 700

H20

H20

H20

H20

H20

H20

H20

NaCl

NaCl

NaCl

NaCl

NaCl

100

100

100

100

900

1200100

H20NaCl

H20NaCl

H20NaCl

H20NaCl

H20NaCl

H20NaCl

H20NaCl

H20NaCl900

600

1200

900

400

400

300

300 300

600Urea

Urea

300

400

600

Asa de Henle: Mecanismo de Contracorriente

Túbulo colector

Osmolalidad del líquido intersticial

(mOsm)

Corteza

Médulaexterna

Hacia la vena

Sangre de la arteriola aferente

= Transporte activo

= Transporte pasivo

ASA DE HENLE VASA RECTA

Médulainterna