19.3: Riñones
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Aquí se muestra en medio de una cama de verduras mixtas un bistec y un pudín de riñón. Más a menudo hecho en un pastel, este sabroso platillo es uno de los favoritos británicos. Los riñones en el menú suelen provenir de ovejas, cerdos o vacas. En estos animales como en el animal humano, los riñones son los principales órganos de excreción.
Ubicación de los Riñones
Los dos riñones en forma de frijol están ubicados en lo alto de la parte posterior de la cavidad abdominal, uno a cada lado de la columna vertebral. Ambos riñones se asientan justo debajo del diafragma, el gran músculo respiratorio que separa las cavidades abdominal y torácica. Como se puede ver en la Figura\(\PageIndex{2}\), el riñón derecho es ligeramente más pequeño y más bajo que el riñón izquierdo. El riñón derecho está detrás del hígado, y el riñón izquierdo está detrás del bazo. La ubicación del hígado explica por qué el riñón derecho es más pequeño y más bajo que el izquierdo.
Anatomía Renal
La forma de cada riñón le da un lado convexo y un lado cóncavo. Esto se puede ver claramente en el diagrama detallado de la anatomía renal que se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\). El lado cóncavo es donde la arteria renal ingresa al riñón y la vena renal y el uréter salen del riñón. Esta zona del riñón se llama hilio. Todo el riñón está rodeado de tejido fibroso duro, llamado cápsula renal, que a su vez está rodeada por dos capas de grasa protectora y amortiguadora.
Internamente, cada riñón se divide en dos capas principales: la corteza renal externa y la médula renal interna (ver Figura\(\PageIndex{3}\)). Estas capas toman la forma de muchos lóbulos renales en forma de cono, cada uno contiene una corteza renal que rodea una porción de la médula llamada pirámide renal. Dentro de las pirámides renales se encuentran las unidades estructurales y funcionales de los riñones, las diminutas nefronas. Entre las pirámides renales se encuentran proyecciones de corteza llamadas columnas renales. La punta o papila de cada pirámide vacía la orina en un cáliz menor (cámara). Varios cálices menores se vacían en un cáliz mayor, y este último se desvía en la cavidad en forma de embudo llamada pelvis renal, que se convierte en el uréter a medida que sale del riñón.
Circulación Renal
La circulación renal es una parte importante de la función principal del riñón de filtrar los productos de desecho de la sangre. La sangre se suministra a los riñones a través de las arterias renales. La arteria renal derecha suministra el riñón derecho, y la arteria renal izquierda suministra el riñón izquierdo. Estas dos arterias se ramifican directamente desde la aorta, que es la arteria más grande del cuerpo. Cada riñón mide solo unos 11 cm (4.4 in.) de largo y tiene una masa de apenas 150 gramos (5.3 oz), sin embargo recibe alrededor del 10 por ciento de la producción total de sangre del corazón. La sangre se filtra a través de los riñones aproximadamente 20 veces cada hora, las 24 horas del día, día tras día.
Como se indica en la Figura\(\PageIndex{4}\), cada arteria renal transporta sangre con productos de desecho al riñón. Dentro del riñón, la arteria renal se ramifica en arterias cada vez más pequeñas que se extienden a través de las columnas renales entre las pirámides renales. Estas arterias, a su vez, se ramifican en arteriolas que penetran en las pirámides renales. La sangre en las arteriolas pasa a través de las nefronas, las estructuras que realmente filtran la sangre. Después de que la sangre pasa por las nefronas y se filtra, la sangre limpia se mueve a través de una red de vénulas que convergen en pequeñas venas. Las venas pequeñas se funden en unas cada vez más grandes y finalmente en la vena renal, que lleva la sangre limpia lejos del riñón a la vena cava inferior.
Estructura y función de la nefrona
La ilustración anterior da una indicación de la compleja estructura de una nefrona. La nefrona es la unidad estructural y funcional básica del riñón, y cada riñón típicamente contiene al menos un millón de ellos. A medida que la sangre fluye a través de una nefrona, muchos materiales se filtran de la sangre, los materiales necesarios se devuelven a la sangre y los materiales restantes forman orina. La mayoría de los productos de desecho retirados de la sangre y excretados en la orina son subproductos del metabolismo. Por fin la mitad de los desechos es urea, un producto de desecho producido por el catabolismo proteico. Otro residuo importante es el ácido úrico, producido en el catabolismo de ácidos nucleicos.
Componentes de una nefrona
El diagrama de la Figura\(\PageIndex{5}\) muestra con mayor detalle los componentes de una nefrona. El corpúsculo renal es una estructura filtrante que consiste en una red de capilares llamada glomérulo (plural, glomérulos) y cápsula de Bowman, un espacio que rodea al glomérulo. La cápsula de Bowman es la estructura inicial de una nefrona. Desde la cápsula de Bowman se extiende el túbulo renal. El extremo proximal (cápsula de Bowman más cercana) del túbulo renal se llama túbulo proximal (enrollado). A partir de aquí, el túbulo renal continúa como asa (conocida como asa de Henle), que a su vez se convierte en el túbulo contorneado distal. Este último finalmente se une con un conducto colector. Como puede ver en el diagrama, los capilares peritubulares rodean la longitud total del túbulo renal.
La función de una nefrona
El diagrama simplificado de una nefrona en la Figura\(\PageIndex{6}\) muestra cómo funciona la nefrona. La sangre ingresa a la nefrona a través de una arteriola llamada arteriola aferente. Parte de la sangre pasa a continuación por los capilares del glomérulo. Cualquier sangre que no pase por el glomérulo, así como la sangre después de pasar por los capilares glomerulares, continúa a través de una arteriola llamada arteriola eferente. La arteriola eferente sigue el túbulo renal de la nefrona, donde continúa desempeñando papeles en el funcionamiento de la nefrona.
Filtración
A medida que la sangre de la arteriola aferente fluye a través de los capilares glomerulares, se encuentra bajo presión. Debido a la presión, el agua y los solutos son filtrados fuera de la sangre y hacia el espacio hecho por la cápsula de Bowman. Esta es la etapa de filtración de la función nefrona. Las sustancias filtradas, llamadas filtradas, pasan a la cápsula de Bowman y de ahí al extremo proximal del túbulo renal. En esta etapa, el filtrado incluye agua, sales, sólidos orgánicos como nutrientes y productos de desecho del metabolismo como la urea.
Reabsorción y Secreción
A medida que el filtrado se mueve a través del túbulo renal, algunas de las sustancias que contiene se reabsorben del filtrado de nuevo a la sangre en la arteriola eferente (vía capilares peritubulares). Esta es la etapa de reabsorción de la función nefrona. Alrededor de dos tercios de las sales filtradas y el agua y todos los solutos orgánicos filtrados (principalmente glucosa y aminoácidos) son reabsorbidos del filtrado por la sangre en los capilares peritubulares. La reabsorción ocurre principalmente en el túbulo convolucionado proximal y el asa de Henle.
En el extremo distal del túbulo renal, generalmente se produce alguna reabsorción adicional. Esta es también la región del túbulo donde se agregan otras sustancias de la sangre al filtrado en el túbulo. La adición de otras sustancias al filtrado de la sangre se llama secreción. Tanto la reabsorción como la secreción en el túbulo contorneado distal están en gran parte bajo el control de hormonas endocrinas que mantienen la homeostasis del agua y las sales minerales en la sangre. Estas hormonas funcionan controlando lo que se reabsorbe en la sangre desde el filtrado y lo que se secreta de la sangre hacia el filtrado para convertirse en orina. Por ejemplo, la hormona paratiroidea provoca que se reabsorba más calcio en la sangre y que se secrete más fósforo en el filtrado.
Recogida de Orina y Excreción
Para cuando el filtrado haya pasado por todo el túbulo renal, se ha convertido en el residuo líquido conocido como orina. La orina se vacía desde el extremo distal del túbulo renal hacia un conducto colector. A partir de ahí, la orina fluye hacia conductos colectores cada vez más grandes. A medida que la orina fluye a través del sistema de conductos colectores, más agua puede ser reabsorbida de él. Esto ocurrirá en presencia de hormona antidiurética del hipotálamo. Esta hormona hace que los conductos colectores sean permeables al agua, permitiendo que las moléculas de agua pasen a través de ellos a los capilares por ósmosis al tiempo que impide el paso de iones u otros solutos. Tanto como tres cuartas partes del agua pueden ser reabsorbidas de la orina en los conductos colectores, haciendo que la orina se concentre más.
La orina finalmente sale de los conductos colectores más grandes a través de las papilas renales. Vacía en los cálices renales y finalmente en la pelvis renal (ver Figura\(\PageIndex{3}\). A partir de ahí, viaja a través del uréter hasta la vejiga urinaria para su eventual excreción del cuerpo. Cada día se excreta un promedio de aproximadamente 1.5 litros de orina. Normalmente, la orina es de color amarillo o ámbar (Figura\(\PageIndex{7}\)). Cuanto más oscuro es el color, generalmente más concentrada es la orina.
Otras Funciones de los Riñones
Además de filtrar la sangre y formar orina para la excreción de desechos solubles, los riñones tienen varias funciones vitales para mantener la homeostasis en todo el cuerpo. La mayoría de estas funciones están relacionadas con la composición o volumen de orina que forman los riñones. Estas funciones incluyen mantener el equilibrio adecuado de agua y sales en el cuerpo, la presión arterial normal y el rango correcto de pH sanguíneo. A través de los procesos de absorción y secreción por las nefronas, más o menos agua, iones salinos, ácidos o bases se devuelven a la sangre o se excretan en la orina según sea necesario para mantener la homeostasis.
Hormonas Renales
- La aldosterona es secretada por la corteza suprarrenal. La aldosterona hace que los riñones aumenten la reabsorción de iones de sodio y agua del filtrado a la sangre. Esto devuelve a la normalidad la concentración de iones de sodio en la sangre. El aumento de agua en la sangre también aumenta el volumen sanguíneo y la presión arterial.
- El calcitriol es secretado por los riñones en respuesta a bajos niveles de calcio en la sangre. Esta hormona estimula la captación de calcio por el intestino, elevando así los niveles sanguíneos de calcio.
- La eritropoyetina es secretada por los riñones en respuesta a bajos niveles de oxígeno en la sangre. Esta hormona estimula la eritropoyesis, que es la producción de glóbulos rojos en la médula ósea. Los glóbulos rojos adicionales aumentan el nivel de oxígeno transportado en la sangre.
La insuficiencia renal es una complicación de trastornos comunes que incluyen diabetes mellitus e hipertensión. Casi medio millón de estadounidenses tienen enfermedad renal terminal y necesitan recibir un riñón donado o tener hemodiálisis frecuente, un procedimiento médico en el que la sangre se filtra artificialmente a través de una máquina. El trasplante generalmente tiene mejores resultados que la hemodiálisis, pero la demanda de órganos supera con creces la oferta. En un momento dado, más de 100 mil personas en Estados Unidos están en lista de espera para un trasplante de riñón, pero cada año menos de 20,000 las reciben. Todos los días mueren 13 estadounidenses mientras esperan el riñón de un donante.
Durante la última década, el Dr. William Fissell, especialista en riñón de la Universidad de Vanderbilt, ha estado trabajando para crear un riñón implantable parcialmente biológico y parcialmente artificial. Utilizando microchips como los que se utilizan en las computadoras, ha producido un riñón artificial lo suficientemente pequeño como para implantarse en el cuerpo del paciente en lugar del riñón fallido. Según el doctor Fissell, el riñón artificial es “... un dispositivo bio-híbrido que puede imitar un riñón para eliminar suficientes productos de desecho, sal y agua para mantener a un paciente fuera de [hemo] diálisis”.
El sistema de filtración en el riñón artificial consiste en una pila de 15 microchips. Los poros diminutos en los microchips actúan como un andamio para el crecimiento de células renales vivas que pueden imitar las funciones naturales del riñón. Las células vivas forman una membrana para filtrar la sangre del paciente como lo haría un riñón biológico, pero con menor riesgo de rechazo por parte del sistema inmunológico del paciente debido a que están incrustadas dentro del dispositivo. El nuevo riñón no necesita una fuente de energía porque utiliza la presión natural de la sangre que fluye a través de las arterias para empujar la sangre a través del sistema de filtración. Una parte importante del diseño del órgano artificial se dedicó a afinar la dinámica de fluidos para que la sangre fluya a través del dispositivo sin coagularse.
El riñón implantable recibió la aprobación rápida para las pruebas en personas por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos debido a los beneficios potencialmente salvavidas del dispositivo. Se espera que el riñón artificial sea probado en ensayos piloto para 2018. El doctor Fissell dice que tiene una larga lista de pacientes ansiosos por ser voluntarios para los ensayos.
Revisar
- ¿Dónde se localizan los riñones?
- Contraste la arteria renal y la vena renal.
- Describir la estructura del riñón.
- Identificar las funciones de una nefrona.
- Describa en detalle lo que sucede con los fluidos (sangre, filtrado y orina) a medida que pasan por las partes de una nefrona.
- Usa el ejemplo del sistema renina-angiotensina-aldosterona para ilustrar cómo los riñones controlan la homeostasis con la ayuda de hormonas endocrinas.
- Identificar dos hormonas endocrinas secretadas por los riñones y las funciones que controlan.
- Ponga las siguientes estructuras en orden de cómo sale la orina del riñón, desde la más temprana hasta la última:
conductos colectores; túbulo renal; pelvis renal; cálices renales
- Nombra dos regiones en el riñón donde se reabsorba el agua.
- Verdadero o Falso. Una vez que el filtrado ingresa al túbulo renal, no se le agregan sustancias.
- Verdadero o Falso. Algunas sustancias son reabsorbidas en el extremo distal del túbulo renal.
- ¿La sangre en los capilares glomerulares es más o menos filtrada que la sangre en los capilares peritubulares? Explique su respuesta.
- ¿Cuántas nefronas hay por riñón?
A. Uno
B. Trece
C. Por lo menos mil
D. Por lo menos un millón
- Si se bloquea el flujo sanguíneo a los riñones, ¿qué crees que pasaría?
- El bucle de Henle es parte de la:
A. glomérulo
B. túbulo renal
C. conducto colector
D. uréter
Explora más
Otro investigador que trabaja en un riñón implantable es el cirujano Anthony Atala. En esta fascinante charla TED, muestra cómo una impresora 3D que utiliza células vivas puede imprimir potencialmente un riñón trasplantable. El Dr. Atala ya utilizó tecnología similar para diseñar una vejiga de reemplazo para un paciente joven, al que se le presenta durante la plática.
Atribuciones
- Bistec y pudín de riñón por Annie Mole de Londres, Reino Unido; CC BY 2.0, vía Wikimedia Commons
- Vasos del abdomen de Henry Gray () Anatomía del Cuerpo Humano, Dominio Público, vía Wikimedia Commons
- Anatomía Renal por personal de Blausen.com (2014). “Galería Médica de Blausen Medical 2014”. WikiRevista de Medicina 1 (2). DOI: 10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons
- Riñón por CNX OpenStax, CC BY 4.0, vía Wikimedia Commons
- Flujo sanguíneo en la nefrona por OpenStax College, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons
- Fisiología de Nefrona por Madhero88, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons
- Orina por Alianza de Saneamiento Sustentable, CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
- Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0