Aparato Yuxtaglomerular, Temas 3,4,5,6.

Aparato yuxtaglomerular El aparato yuxtaglomerular comprende la mácula densa, las células yuxtaglomerulares y las células mesangiales extraglomerulares. La porción terminal del túbulo recto distal de la nefrona se ubica en contigüidad directa con las arteriolas aferentes y eferentes, y junto a algunas células mesangiales extraglomerulares en el polo vascular del corpúsculo renal. En este sitio, la pared del túbulo contiene células que forman la denominada mácula densa. Con el microscopio óptico, las células de la mácula densa se distinguen porque son más estrechas y a menudo más altas que las otras células del túbulo distal. Los núcleos de estas células aparecen muy juntos, al extremo de parecer parcialmente superpuestos, de ahí el nombre de mácula densa. En esta misma región, se modifican las células musculares lisas de la arteriola aferente contigua (y, a veces, la arteriola eferente). Contienen gránulos de secreción y sus núcleos son esféroidales, a diferencia del núcleo alargado típico de las células musculares lisas. Se requieren colorantes especiales para observar las vesículas de secreción de estas células yuxtaglomerulares en la microscopía óptica. En ciertas situaciones fisiológicas (baja ingesta de sodio) o patológicas (reducción del volumen de sangre circulante por hemorragia o baja perfusión renal debido a la compresión de las arterias renales), las células yuxtaglomerulares son responsables de la activación del sistema renina–angiotensina–aldosterona (RAAS). Este sistema desempeña un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis sódica y la hemodinámica renal. Los gránulos de las células yuxtaglomerulares contienen una aspartil proteasa, denominada renina, que es sintetizada, almacenada y liberada hacia la sangre por estas células musculares lisas modificadas. En la sangre, la renina cataliza la hidrólisis de una α2-globulina circulante, el angiotensinógeno, para producir el decapéptido angiotensina I.

El aparato yuxtaglomerular funciona no sólo como un órgano endocrino que secreta renina sino también como un detector del volumen sanguíneo y de la composición del líquido tubular. Las células de la mácula densa verifican la concentración de Na en el líquido tubular y regulan tanto la velocidad de filtración glomerular como la liberación de renina por las células yuxtaglomerulares. Se cree que la reducción de la concentración de Na en el túbulo contorneado distal es un estímulo para las moléculas que transportan iones singulares que se expresan en la membrana apical de las células de la mácula densa. Estas moléculas incluyen cotransportadores de Na/K/2Cl, intercambiadores Na/H y conductos de K regulados por pH y calcio. La activación de las vías de transporte a través de la membrana modifica la concentración iónica intracelular en las células de la mácula densa e inicia los mecanismos de señalización mediante la liberación de varios mediadores como ATP, adenosina, óxido nítrico (NO) y prostaglandinas (PGE2). Estas moléculas actúan en forma paracrina y señalizan tanto las células yuxtaglomerulares subyacentes de la arteriola aferente para que secreten renina, como las células musculares lisas vasculares para que se contraigan. Un incremento del volumen sanguíneo suficiente para causar el estiramiento de las células yuxtaglomerulares en la arteriola aferente, puede constituir un estímulo que cierra el circuito de realimentación y detiene la secreción de renina.

Función Tubular Renal A medida que el ultrafiltrado glomerular atraviesa el túbulo urinífero y los conductos colectores del riñón, sufre cambios que incluyen tanto la absorción activa y pasiva, como la secreción. • Ciertas sustancias del ultrafiltrado se reabsorben, algunas en forma parcial (p. ej. agua, sodio y bicarbonato) y otras por completo (p. ej., glucosa). • Otras sustancias (p. ej., creatinina y bases y ácidos orgánicos) se añaden al ultrafiltrado (es decir, la orina primaria) mediante la actividad secretora de las células tubulares. Por lo tanto, el volumen del ultrafiltrado se reduce de modo sustancial y la orina se torna hiperosmótica. Las asas de Henle largas y los túbulos conectores y los conductos colectores que transcurren paralelos a los vasos sanguíneos de disposición similar, es decir los vasos rectos, son el fundamento para el mecanismo multiplicador de contracorriente. Este mecanismo contribuye a la concentración de la orina que, en consecuencia, se torna hiperosmótica.

Túbulo Contorneado Proximal El túbulo contorneado proximal es el sitio inicial y principal de reabsorción. El túbulo contorneado proximal recibe el ultrafiltrado desde el espacio urinario de la cápsula de Bowman. Las células cúbicas del túbulo contorneado proximal poseen especializaciones superficiales complejas asociadas con las células que se encargan de la absorción y del transporte de líquidos. Estos túbulos presentan las siguientes características: • Un borde en cepillo, compuesto por microvellosidades rectas, muy juntas y bastante largas. • Un complejo de unión, compuesto por uniones herméticas (zonula occludens) angostas, que aíslan el espacio intercelular lateral de la luz el túbulo, y una zonula adherens que mantiene la adhesión entre las células vecinas. • Pliegues o plegamientos ubicados en las superficies laterales de las células, que son grandes evaginaciones aplanadas que se alternan con evaginaciones similares de células contiguas. • Extensa interdigitación de las evaginaciones basales de células contiguas. • Estriaciones basales, que consisten en mitocondrias alargadas concentradas en las evaginaciones basales y orientadas en sentido vertical con respecto a la superficie basal. En los preparados histológicos bien fijados, las estriaciones basales y el borde en cepillo apical contribuyen a distinguir las células del túbulo contorneado proximal de las células de otros túbulos. En la base misma de las células de los túbulos contorneados proximales, en las evaginaciones interdigitadas, hay haces de microfilamentos de 6 nm.

Estos filamentos de actina pueden tener un papel en la regulación del movimiento de los líquidos desde el espacio extracelular basolateral a través de la lámina basal del túbulo hacia el capilar peritubular contiguo. Él túbulo contorneado proximal recupera la mayoría de los líquidos del ultrafiltrado. De los 180 l/día de ultrafiltrado que ingresa en las nefronas, alrededor de 120 l/día, o el 65% del ultrafiltrado, es reabsorbido por el túbulo contorneado proximal. Dos proteínas principales tienen a su cargo la reabsorción de líquidos en los túbulos contorneados proximales: • ATPasa de Na/K (bomba de sodio), una proteína transmembrana que se localiza en los pliegues laterales de la membrana plasmática. Es responsable de la reabsorción de Na, que es la fuerza impulsora principal para la reabsorción de agua en el túbulo contorneado proximal. Al igual que en los epitelios del intestino y de la vesícula biliar, este proceso es impulsado por el transporte activo de Na hacia el espacio lateral intercelular. El transporte activo de Na es seguido por la difusión pasiva de Cl para mantener la neutralidad electroquímica. La acumulación de NaCl en los espacios intercelulares laterales crea un gradiente osmótico que extrae agua de la luz y la envía hacia el compartimento intercelular. Este compartimento se distiende a medida que se incrementa la cantidad de líquido que contiene; los pliegues laterales se separan para permitir esta distensión. • Acuaporina 1 (AQP-1), una pequeña proteína transmembrana (30 kDa) que funciona como un canal acuoso molecular en la membrana celular de los túbulos contorneados proximales. El desplazamiento del agua a través de estos conductos de membrana no necesita la alta energía de las bombas ATPasa Na/K. Para demostrar la presencia de estas proteínas se pueden utilizar métodos inmunocitoquímicos.

El túbulo contorneado proximal también reabsorbe casi la totalidad de los aminoácidos, los monosacáridos y los pequeños polipéptidos. Al igual que en el intestino, las microvellosidades de las células del túbulo contorneado proximal están cubiertas por un glucocáliz bien desarrollado que contiene varias ATPasas, peptidasas y altas concentraciones de disacaridasas. El túbulo contorneado proximal recupera casi el 100 % de la glucosa mediante el uso de cotransportadores de Na glucosa (SGLT2) que en forma simultánea absorben Na y glucosa de la luz del túbulo. La absorción de glucosa por las células epiteliales genera una alta concentración intracelular de glucosa que activa la familia de los transportadores de glucosa (GLUT2). Los GLUT2 transportan glucosa a través de la membrana basolateral hacia el tejido conjuntivo, donde ingresa en la luz de los vasos sanguíneos. El túbulo contorneado proximal también recupera alrededor del 98 % de los aminoácidos filtrados. Éstos son absorbidos por varios transportadores de aminoácidos que intercambian iones Na, H y K (transportadores de aminoácidos ácidos) o iones Na y H (transportadores de aminoácidos básicos y neutros). El borde en cepillo en el túbulo contorneado proximal se asemeja al borde estriado del intestino delgado ya que posee muchas peptidasas que degradan proteínas grandes en proteínas pequeñas y polipéptidos.

Los pequeños polipéptidos son recuperados en un proceso similar al de la glucosa que emplea los cotransportadores de péptidos asociados al H de la superficie apical (PepT1 and PepT2). Una vez dentro de la célula, los polipéptidos se degradan con facilidad y se transportan a través de la membrana basolateral como aminoácidos libres.

Túbulo Recto Proximal Las células del túbulo recto proximal (es decir, la rama descendente gruesa del asa de Henle) no son tan especializadas para la absorción como las del túbulo contorneado proximal. Son más cortas, con un borde en cepillo menos desarrollado y con evaginaciones laterales y basolaterales que se presentan en menor cantidad y son menos complejas. Las mitocondrias son más pequeñas que en las células del segmento contorneado y se distribuyen en forma aleatoria en el citoplasma. Se encuentran menos invaginaciones apicales y vesículas endocíticas; como también menor cantidad de lisosomas. Las células del túbulo recto proximal están destinadas a recuperar la glucosa remanente que escapó a la recuperación en los túbulos contorneados proximales antes de que ingrese en el segmento delgado del asa de Henle. Están dotadas con cotransportadores de glucosa de alta afinidad asociados a Na (SGLT1) que en forma simultánea absorben Na y glucosa de la luz del túbulo. Estas células también poseen transportadores de glucosa GLUT1 complementarios en las membranas basolaterales para transportar glucosa fuera de la célula y hacia la matriz extracelular.

Segmento delgado del asa de Henle Como ya se mencionó, la longitud del segmento delgado varía según la ubicación de la nefrona en la corteza. Las nefronas yuxtamedulares poseen las ramas más largas mientras que las nefronas corticales tienen las más cortas. Además, en el segmento delgado hay diversos tipos celulares. En el microscopio óptico es posible detectar al menos dos clases de túbulos de segmento delgado; uno de ellos con el epitelio más plano que el otro. El examen microscópico electrónico de los segmentos delgados de varias nefronas permite observar diferencias adicionales, concretamente, la existencia de cuatro tipos de células epiteliales.

Túbulo Recto Distal El túbulo recto distal es parte de la rama ascendente del asa de Henle. El túbulo recto distal (rama gruesa ascendente), como ya se mencionó, es parte de la rama ascendente del asa de Henle e incluye las porciones medular y cortical, con esta última ubicada en los rayos medulares. El túbulo recto distal, al igual que la rama delgada ascendente, transporta iones desde la luz tubular hacia el intersticio. La membrana celular apical en este segmento posee transportadores electroneutros (simportadores) que permiten que los iones Cl, Na y K ingresen en la célula desde la luz. El Na es transportado activamente a través de los extensos pliegues basolaterales por las ATPasa de Na/K (bombas de sodio). El Cl y el K se difunden hacia afuera del espacio intracelular por los conductos de Cl y K. Algunos iones K se cuelan de nuevo hacia el líquido tubular a través de los conductos de K, lo cual hace que la luz tubular tenga carga positiva con respecto al intersticio. Este gradiente positivo proporciona la fuerza impulsora para la reabsorción de muchos otros iones, como Ca2 y Mg2.

Túbulo contorneado distal La estructura y la función del túbulo contorneado distal dependen de la distribución y absorción de Na. El túbulo contorneado distal, que se localiza en el laberinto cortical, tiene más o menos una tercera parte de la longitud (5 mm) del túbulo contorneado proximal. Comienza a una distancia variable de la mácula densa y se extiende hacia el túbulo conector, que comunica la nefrona con el conducto colector cortical. Las células del túbulo contorneado distal se parecen a las del túbulo recto distal (rama gruesa ascendente) pero son bastante más altas y carecen de un borde en cepillo bien desarrollado. En forma similar a lo que ocurre en el túbulo recto distal, el epitelio del túbulo contorneado distal también es bastante impermeable al agua. El segmento inicial del túbulo contorneado distal es el sitio primario para la reabsorción del Ca2 regulada por la hormona paratiroidea.

Las células del túbulo contorneado distal presentan la mayor actividad de ATPasa Na/K en sus membranas basolaterales que cualquier otro segmento de la nefrona, lo que provee el impulso del transporte iónico. Este túbulo corto tiene a su cargo las siguientes funciones: • Reabsorción de Na y secreción de K hacia el ultrafiltrado para conservar el Na. • Reabsorción de iones bicarbonato, con la secreción concomitante de iones H, lo que conduce a una mayor acidificación de la orina. • Reabsorción de cloruro (Cl), que es mediada por los transportadores de Na/Cl sensibles a la tiazida. • Secreción de amonio en respuesta a la necesidad de los riñones de excretar ácido y generar bicarbonato.

Túbulo conector El túbulo conector corresponde a una región de transición entre el túbulo contorneado distal y el conducto colector cortical. Los túbulos conectores de las nefronas subcapsulares se unen en forma directa al conducto colector cortical, mientras que los túbulos conectores de las nefronas mediocorticales y yuxtamedulares primero se fusionan con otros túbulos conectores para formar un túbulo conector arqueado antes de unirse con el conducto colector cortical. El epitelio de este segmento sufre una transición gradual desde el túbulo contorneado distal hasta el conducto colector; dicho epitelio consiste en células entremezcladas de ambas regiones (es decir, células principales del conducto colector cortical con células del tubo contorneado distal). Estudios morfológicos y fisiológicos demostraron que los túbulos conectores desarrollan un papel importante en la secreción de K (muy probablemente a consecuencia de la presencia de las células principales), que en parte está regulada por los mineralocorticoides secretados por la corteza suprarrenal.

Conductos colectores corticales y medulares Los conductos colectores corticales y medulares determinan la osmolalidad final de la orina mediante la reabsorción de agua. El conducto colector medular externo también es el sitio de reabsorción de la urea mediante el transporte facilitado que utiliza el transportador de urea A1 (UT-A1). Los conductos colectores están formados por epitelio simple. Los conductos colectores corticales poseen células aplanadas, cuya forma oscila de plana a cúbica. Los conductos colectores medulares tienen células cúbicas en transición hacia cilíndricas a medida que los conductos incrementan su tamaño. Los conductos colectores se distinguen con facilidad de los túbulos proximales y distales en virtud de los límites celulares que pueden observarse en el microscopio óptico. La aldosterona no funciona en el túbulo contorneado distal sino en los túbulos conectores y los conductos colectores. Con fundamento en las experiencias con micropuntura, se llegó a la conclusión de que las células del túbulo contorneado distal eran el blanco principal de la aldosterona. Sin embargo, nuevas metodologías de investigación molecular muestran que la aldosterona actúa fundamentalmente sobre las células principales (claras) de los conductos colectores. Como ya se mencionó, las células principales no están presentes en el túbulo contorneado distal, pero aparecen de manera dispersa en los túbulos conectores. Por lo tanto, la aldosterona, similar a la ADH, actúa sobre los conductos colectores corticales y medulares, que están revestidos sobre todo por las células principales. La razón de esta confusión se relaciona con el hecho de que el líquido tubular recolectado mediante micropuntura, con frecuencia ha tenido contacto con las células de los túbulos conectores y los conductos colectores corticales, lo que da la impresión de que el tratamiento experimental con aldosterona tiene efecto sobre el túbulo contorneado distal.

Células Intersticiales El tejido conjuntivo del parénquima renal, denominado tejido intersticial, rodea las nefronas, los conductos y los vasos sanguíneos y linfáticos. Este tejido aumenta considerablemente en cantidad desde la corteza (donde corresponde aproximadamente al 7 % del volumen) hasta la región interna de la médula y la papila (donde puede llegar a más del 20 % del volumen). En la corteza, se reconocen dos tipos de células intersticiales: las células que se parecen a fibroblastos, situadas entre la membrana basal de los túbulos y los capilares peritubulares contiguos, y algunos macrófagos. En su relación estrecha con la base de las células epiteliales tubulares, los fibroblastos del intersticio renal se asemejan a los fibroblastos subepiteliales del intestino. Estas células sintetizan y secretan el colágeno y los glucosaminoglucanos de la matriz extracelular del intersticio. En la médula, las células intersticiales principales se parecen a los miofibroblastos. Se orientan paralelas a los ejes longitudinales de las estructuras tubulares y desempeñarían algún papel en la compactación de estas estructuras. Las células contienen haces prominentes de filamentos de actina, un retículo endoplásmico rugoso (RER) abundante, un complejo de Golgi bien desarrollado y lisosomas. Las inclusiones lipídicas prominentes en el citoplasma parecen aumentar y disminuir en relación con el estado de diuresis.

Histofisiología Del Riñón La capacidad para excretar orina hiperosmótica depende del sistema multiplicador de contracorriente en el que participan tres estructuras, a saber: • Asa de Henle, que actúa como un multiplicador de contracorriente. El ultrafiltrado se desplaza dentro de la rama descendente del segmento delgado del asa hacia la papila renal y regresa hacia la unión corticomedular dentro de la rama ascendente del segmento delgado. Los gradientes osmóticos de la médula se establecen a lo largo del eje del asa de Henle. • Vasos rectos, que forman asas paralelas al asa de Henle. Actúan como intercambiadores de contracorriente de agua y solutos entre la parte descendente (arteriolas rectas) y la parte ascendente (vénulas rectas) de los vasos rectos. Los vasos rectos contribuyen a mantener el gradiente osmótico de la médula. • El conducto colector; actúa en la médula como un dispositivo equilibrador osmótico. El ultrafiltrado modificado en los conductos colectores puede lograr mayor equilibrio con el intersticio medular hiperosmótico. El nivel de equilibrio depende de la activación de los conductos acuosos dependientes de ADH (AQP-2). El asa de Henle crea y mantiene un gradiente de concentración iónica en el intersticio medular que aumenta desde el límite corticomedular hasta la papila renal. Como ya se mencionó, la rama delgada descendente del asa de Henle es libremente permeable al agua, mientras que la rama ascendente es impermeable al agua. Además, las células de la rama delgada ascendente añaden Na y Cl al intersticio.

Irrigación Sanguínea Cada riñón recibe una rama grande de la aorta abdominal denominada arteria renal. La arteria renal se ramifica dentro del seno renal y emite arterias interlobulares hacia el parénquima del riñón. Estas arterias transcurren entre las pirámides hasta la corteza y después se curvan para seguir un trayecto arqueado a lo largo de la base de la pirámide entre la médula y la corteza. Por consiguiente, las arterias interlobulares se denominan arterias arcuatas. Las arterias interlobulillares son ramificaciones de las arterias arcuatas y ascienden a través de la corteza hacia la cápsula.

Si bien los límites entre los lobulillos no están definidos, las arterias interlobulillares, cuando están incluídas en un corte perpendicular al vaso, se ubican a mitad de camino entre rayos medulares contiguos que están en el laberinto cortical. A medida que atraviesan la corteza hacia la cápsula, las arterias interlobulillares emiten ramas denominadas arteriolas aferentes, una hacia cada glomérulo. Una arteriola aferente individual puede originarse directamente de la arteria interlobulillar, o un tronco común derivado de ella puede ramificarse para formar varias arteriolas aferentes. Algunas arterias interlobulillares terminan cerca de la periferia de la corteza, mientras otras ingresan a la cápsula renal para proveerle su irrigación. Las arteriolas aferentes dan origen a los capilares que forman el glomérulo. Los capilares glomerulares se reúnen para formar una arteriola eferente que, a su vez, da origen a una segunda red de capilares denominados capilares peritubulares. La distribución de estos capilares difiere según provengan de un glomérulo cortical o de un glomérulo yuxtamedular.