Tema 5: El aparato excretor Tema 5. El aparato excretor ÍNDICE 1. EL APARATO EXCRETOR. GENERALIDADES. HOMEOSTASIS. ....................................................1 1.1. HOMEOSTASIS ...........................................................................................................................................2 2. ANATOMÍA DEL APARATO EXCRETOR ..............................................................................................2 2.1. LOS RIÑONES.........................................................................................................................................2 2.2. LAS VÍAS EXCRETORAS ..............................................................................................................................3 3. ESTRUCTURA DE LA NEFRONA .............................................................................................................3 4. FUNCIONES DE LOS RIÑONES ................................................................................................................4 5. FISIOLOGÍA DE LA NEFRONA.................................................................................................................4 5.1. LA FILTRACIÓN ..........................................................................................................................................4 5.2. REABSORCIÓN TUBULAR............................................................................................................................5 5.3. SECRECIÓN TUBULAR ................................................................................................................................6 6. COMPOSICIÓN DE LA ORINA..................................................................................................................7 7. LAS GLÁNDULAS SUDORÍPARAS. EL SUDOR.....................................................................................8 8. PRINCIPALES ENFERMEDADES DE LOS ÓRGANOS EXCRETORES ............................................9 Tema 5. El aparato excretor 1. El aparato excretor. Generalidades. Homeostasis. La EXCRECIÓN es el proceso mediante el cual el organismo elimina los productos de desecho procedentes de las reacciones metabólicas que tienen lugar en las células. Estos residuos, cuando alcanzan cierta concentración, pueden resultar tóxicos para las propias células, por lo que han de ser expulsados fuera del organismo para que la composición del medio interno se mantenga dentro de unos límites tolerables. En el proceso de excreción participan los siguientes órganos: Riñones. Son nuestros principales órganos excretores y desempeñan un papel fundamental el mantenimiento de la constancia del medio interno, ya que regulan no solamente su volumen, sino también la concentración de muchos compuestos. Pulmones. Expulsan al exterior los gases producidos en la respiración celular, es decir, el dióxido de carbono y el vapor de agua. Glándulas sudoríparas. Vierten al exterior el sudor, un líquido de composición semejante a la orina, aunque más diluido. El sudor, además de ser un producto de excreción, tiene misión termorreguladora, pues al evaporarse sobre la piel absorbe calor de ésta, haciendo disminuir su temperatura. Hígado. Además de sus importantes funciones metabólicas, actúa como órgano de excreción de algunas sustancias, como los pigmentos biliares (procedentes de la destrucción de la hemoglobina) y determinados fármacos, que se excreta n con la bilis. Órganos implicados en la excreción de vertebrados Producto eliminado Origen del producto Órgano productor Órgano excretor Medio de excreción Urea Degradación de aminoácidos Hígado Riñones Orina Ácido úrico Degradación de purinas Hígado Hígado Orina Pigmentos biliares Degradación de hemoglobina Hígado Aparato digestivo Heces Agua Respiración celular Todas las células Riñones, piel, pulmones Orina, sudor, vapor de agua CO2 Respiración celular Todas las células Pulmones Aire espirado Hay que distinguir excreción, secreción y defecación: EXCRECIÓN es el proceso mediante el cual el organismo elimina los productos de desecho procedentes de las reacciones metabólicas que tienen lugar en las células. SECRECIÓN es la producción por el metabolismo celular de sustancias útiles al organismo, como pueden ser las ENZIMAS o las HORMONAS. DEFECACIÓN: consiste en la expulsión del cuerpo de las sustancias que no han sido digeridas. Las materias fecales no son un producto del metabolismo. Para que el medio interno esté en condiciones adecuadas para la vida de las células, sus características (composición, concentración, temperatura, pH, etc.) han de mantenerse constantes, dentro de límites muy estrechos; si experimenta variaciones, son inmediatamente corregidas mediante mecanismos reguladores. 1 ANATOMÍA APLICADA El conjunto de mecanismos de control que mantienen la constancia del medio interno se denomina HOMEOSTASIS. Prácticamente todos los órganos realizan funciones que contribuyen a mantener el equilibrio homeostático. Especial importancia tienen en este equilibrio homeostático la piel, el hígado, los riñones y los pulmones. 1.1. Homeostasis Los mecanismos homeostáticos mantienen el medio interno (la concentración de determinados componentes, la temperatura, el pH, el contenido en agua, etc.) en unas condiciones relativamente constantes, a pesar de las continuas variaciones que experimenta el medio externo. Entre tantos mecanismos homeostáticos, destacamos la glucemia, que debe mantenerse en torno a un gramo de glucosa por litro de sangre; la temperatura corporal, próxima a los 36,5 ºC, o el pH del plasma sanguíneo, cuyo valor debe permanecer cercano a 7,41. Los mecanismos homeostáticos detectan pequeños desequilibrios en el valor de estos parámetros y desencadenan respuestas que tienden a corregirlos. Actividades 1. ¿Qué relación existe entre los aparatos excretor y circulatorio? 2. De las siguientes acciones indica cuáles considerarías excreción, secreción o defecación. Razona la respuesta: • Eliminación del dióxido de carbono por los pulmones • Eliminación de heces • Llorar • Expulsión de bilis por el hígado • Producción de leche por las mamas 3. ¿De qué moléculas proceden los aminoácidos y las purinas que el hígado transforma en urea y ácido úrico y que posteriormente son eliminados por la orina? 4. ¿Por qué es necesario que el medio interno se mantenga constante? ¿Cómo se logra? 2. Anatomía del aparato excretor El aparato excretor está constituido por: Los ÓRGANOS excretores: los RIÑONES. Las VÍAS excretoras: URÉTERES, VEJIGA de la orina y URETRA. 2.1. LOS RIÑONES Son los órganos excretores más importantes del organismo y juegan un papel decisivo en la regulación del medio interno. Los riñones son dos órganos de unos 10 ó 12 cm de longitud, con forma de habichuela, rojizos y envueltos por una cubierta de células adiposas. Se disponen simétricamente a ambos lados de la columna vertebral, entre la XII vértebra dorsal y la 111 lumbar. Sobre cada 2 Tema 5. El aparato excretor riñón se encuentran las glándulas suprarrenales, de misión endocrina. Por su parte cóncava, denominada hilio, entra la arteria renal y salen el uréter y la vena renal. La arteria renal es una rama de la aorta y lleva sangre cargada de desechos hacia el riñón. Ya dentro de éste, se subdivide formando arteriolas, cada una de las cuales irriga un glomérulo. Las dos arterias renales reciben alrededor de una cuarta parte del volumen de sangre bombeado por el corazón. Toda la sangre del cuerpo pasa por los riñones unas 20 veces cada hora. La vena renal es la vía por la que sale del riñón la sangre libre de desechos. En cada riñón hay más de un millón de estructuras minúsculas, denominadas nefronas, que son las unidades funcionales encargadas de depurar la sangre. La sección longitudinal de un riñón permite apreciar en él las siguientes zonas: Cápsula renal: Es la capa más externa; se compone de una fina membrana de tejido conjuntivo fibroso muy resistente. La zona cortical (corteza): área externa de cerca de 1 cm de espesor, de color rojizo y aspecto granuloso. A intervalos regulares emite prolongaciones radiales (columnas renales) hacia el interior. La médula área interna, repleta de vasos sanguíneos; su aspecto es estriado radialmente. La médula está dividida por las columnas renales en sectores (entre 8 y 18), denominados pirámides renales o de Malpighi, cuyas puntas miran hacia el interior del riñón. La pelvis renal: cavidad interna del riñón. En su parte más externa, en el lado de la médula, se divide en varias cámaras o cálices renales, en forma de copa o embudo, coincidentes con las puntas de las pirámides medulares. En la pelvis renal se va acumulando la orina antes del salir del riñón. 2.2. Las vías excretoras Comunican los riñones con el exterior. URÉTERES: Son conductos de unos 25 cm de longitud; se originan en la pelvis renal, y en su porción final se curvan hacia delante, desembocando en la vejiga urinaria. LA VEJIGA URINARIA: Bolsa dilatable situada en la base de la cavidad abdominal, detrás del pubis. Su capacidad normal es de unos 350 cc, pero sus paredes pueden distenderse ampliamente, llegando a retener más de un litro de orina. URETRA: Conducto que lleva la orina desde la vejiga al exterior. En la mujer es de unos 6 cm de longitud. En el hombre, la uretra recorre el interior del pene, de ahí que tenga una longitud mayor (15-20 cm). En el comienzo de la uretra existe un doble esfínter muscular, uno de fibras lisas y otro de fibras estriadas, que controlan la micción (salida de la orina al exterior). 3. Estructura de la nefrona Las nefronas son las unidades funcionales del riñón de los vertebrados y el lugar donde se lleva a cabo el paso de las sustancias de desecho desde las vías circulatorias sanguíneas hasta los túbulos renales. En la nefrona se distinguen las siguientes partes: 3 ANATOMÍA APLICADA El glomérulo, formado por una densa red de tubos capilares apelotonados que proceden de una arteriola aferente y que dan lugar, después, a una arteriola eferente. Por la arteriola aferente llega constantemente sangre al glomérulo y por la arteriola eferente sale de él, tras haberse realizado el proceso de la filtración. La cápsula de Bowmann. Es una especie de bolsa que rodea al glomérulo. El conjunto de un glomérulo con su cápsula de Bowmann se denomina corpúsculo de Malpighi. El túbulo contorneado proximal. Es el conducto sinuoso que sigue a la cápsula de Bowmann. El asa de Henle. Es un tubo muy fino en forma de U. El túbulo contorneado distal. Desemboca al final en uno de los túbulos renales o colectores que hay en la médula renal. Los túbulos colectores desembocan finalmente en los cálices renales. Los túbulos contorneados, el asa de Henle y los túbulos colectores están rodeados por una compleja red de capilares sanguíneos. El glomérulo, la cápsula de Bowmann y los túbulos contorneados de la mayoría de las nefronas, se encuentran en la corteza, cerca de la superficie del riñón, mientras que el asa de Henle y los túbulos colectores se dirigen hacia el interior de la médula renal, aunque existen variaciones según el tamaño del asa de Henle. 4. Funciones de los riñones Además de la función de excreción de productos metabólicos de desecho, los riñones realizan otras funciones importantes para el organismo: Regulación del equilibrio hídrico y electrolítico. Regulación del equilibrio ácido - base. Regulación de la formación de eritrocitos (mediante la síntesis de eritropoyetina) Regulación de la presión arterial. Síntesis de glucosa a partir de aminoácidos (gluconeogénesis) 5. Fisiología de la nefrona La nefrona es la unidad funcional del riñón; tiene la misión de filtrar la sangre y liberarla de los residuos metabólicos. Cada riñón está formado por cerca de 1.200.000 nefronas. En la nefrona ocurren los siguientes procesos: la filtración, la reabsorción y la secreción. 5.1. La filtración Consiste en el paso de plasma sanguíneo desde el capilar glomerular al interior de la cápsula de Bowmann, debido principalmente a la presión de la sangre en los capilares glomerulares, que son especialmente permeables. La presión se mantiene elevada debido a que el calibre de la arteriola eferente es menor que el de la aferente. El filtrado glomerular tiene una composición muy parecida a la del plasma, pero sin proteínas ni células sanguíneas. 4 Tema 5. El aparato excretor El filtrado, compuesto por agua, glucosa, urea, aminoácidos, sales minerales y otras pequeñas moléculas, fluye por los túbulos. Si este filtrado se eliminase directamente sería ruinoso para el organismo, ya que se perdería gran cantidad de agua y sustancias nutritivas. Por esta razón, casi todas las sales, glucosa, aminoácidos, vitaminas y el agua deben ser reabsorbidas, pasando de nuevo a la sangre. La velocidad de filtración aumenta al incrementarse la presión arterial. En condiciones fisiológicas normales, diariamente son filtrados en los riñones unos 180 litros. 5.2. Reabsorción tubular La mayor parte del agua y sustancias disueltas que se filtran por el glomérulo son reabsorbidas y pasan a los capilares peritubulares ingresando nuevamente a la sangre. Estos capilares terminan confluyendo en la vena renal, que sale del riñón llevando sangre libre de residuos. El líquido restante, que llega al final del tubo colector, es una solución concentrada de urea y otras sustancias de desecho no reabsorbidas, que dará lugar a la orina. En el túbulo proximal se reabsorbe del 65 al 70% del filtrado glomerular. Esto se produce gracias a la absorción activa de sodio en este segmento, que arrastra de forma pasiva el agua. Además de sodio yagua, en este segmento de reabsorbe gran parte del bicarbonato, de la glucosa y de los aminoácidos filtrados por el glomérulo. El asa de Henle, por sus características específicas, crea un intersticio medular con una osmolaridad creciente a medida que nos acercamos a la papila renal; en este segmento se reabsorbe un 25% del cloruro sódico y un 15% del agua filtrados, de tal forma que el contenido tubular a la salida de este segmento es hipoosmótico respecto al plasma (contiene menos concentración de solutos). Finalmente, en el túbulo distal, además de secretarse potasio e hidrogeniones (estos últimos contribuyen a la acidificación de la orina), se reabsorben fracciones variables de un 10% del sodio y un 15% del agua restantes del filtrado glomerular. El riñón filtra unos 120 mL de plasma por minuto, mientras que en ese tiempo, sólo se forma aproximadamente 1 mL de orina, lo que significa que 119 mL de agua con sustancias en disolución son reabsorbidos. Aunque la cantidad de orina producida varía entre 500 y 2.300 mL diarios, sólo hay una oscilación inferior al 1% en el contenido de líquido del organismo. Si la capacidad de filtración disminuye por debajo del 20% aparecen los síntomas de la insuficiencia renal crónica, que puede desembocar en la muerte. La filtración glomerular y la reabsorción tubular están estrechamente controladas ya que de ellas dependen equilibrios homeostáticos muy importantes, como la presión sanguínea, el equilibrio hidroelectolítico y el pH. La reabsorción de agua en el túbulo contorneado distal y en el tubo colector depende de la hormona antidiurética (ADH) producida por la neurohipófisis. Existe, como se ha dicho, un gradiente de potencial osmótico desde la corteza renal (300 mOsm/L) hasta la parte interna de la médula (1200 mOsm/L). En esas condiciones el agua sale de la rama descendente del asa de Henle y vuelve a entrar en la rama ascendente cuya porción gruesa es bastante permeable al agua. En esta parte del asa ascendente, además, son 5 ANATOMÍA APLICADA reabsorbidos activamente iones, principalmente Na+, K+ y Cl-, con lo que el filtrado se vuelve hipoosmótico. En ausencia de ADH las paredes de los túbulos distal y colector son impermeables eliminándose un gran volumen de orina muy diluida. En cambio, la presencia de ADH hace que se reabsorba rápidamente agua en estos túbulos con lo que se produce una orina concentrada. La aldosterona producida por las glándulas suprarrenales también contribuye a la formación de orina concentrada: la aldosterona incrementa la reabsorción de Na+ en el túbulo colector lo que provoca, en presencia de ADH, una mayor retención de agua. Por otra parte, el sistema renina - angiotensina regula la presión arterial y la tasa de filtración glomerular. La renina es producida por las células yuxtaglomerulares: un conjunto de células especializadas situadas al lado de la mácula densa en el contacto entre la porción final del asa de Henle y la arteriola aferente del glomérulo. Las células de la mácula densa son sensibles a la concentración de NaCl en el líquido tubular. Una disminución del flujo de líquido y de la concentración de NaCl en el túbulo distal, a la altura de la mácula densa, hacen que las células yuxtaglomerulares produzcan renina. Esta hormonal actúa sobre el agiotensinógeno del plasma induciendo la formación de angiotensina II que produce los siguientes efectos: constriñe las arteriolas eferentes aumentando la presión en el glomérulo; induce la secreción de aldosterona en la cápsula suprarrenal; estimula la sensación de sed, y estimula la liberación de ADH por la hipófisis. 5.3. Secreción tubular Así como existe la capacidad de reabsorber sustancias, el túbulo renal también es capaz de secretar otras, como iones que se encuentran en exceso (creatinina, Na+), o de ciertas sustancias químicas, como la penicilina, pasando desde el torrente sanguíneo a la luz tubular. La secreción tubular libera al cuerpo de ciertos materiales y controla el pH sanguíneo. Actividades 6 5. Algunas sustancias del plasma sanguíneo son filtradas para posteriormente ser reabsorbidas, ¿no supone esto un gasto energético superfluo? Explícalo razonadamente. 6. Describe el recorrido de una sustancia de contraste para realizar una radiografía de las vías excretoras, desde que es inyectada en una vena del brazo hasta que es expulsada con la orina. 7. ¿Como sería la orina si los túbulos renales fuesen totalmente permeables? ¿Y si fuesen impermeables? 8. Las aves tienen asas de Henle muy cortas mientras que en los mamíferos son muy largas. ¿Cómo será la salinidad de la orina en las aves si la comparamos con la de los humanos? 9. ¿Por qué crees que un naufrago sediento no puede beber agua del mar y sin embargo los cetáceos (ballenas) si que la pueden beber? Razona la respuesta. 10. El siguiente cuadro expresa las relaciones existentes entre filtración y reabsorción medidas durante 24 horas en una persona. Analiza la tabla y contesta a las cuestiones: Producto Cantidad filtrada Cantidad excretada Porcentaje reabsorbido Agua 180 L 1.5 L 99% Sodio 630 g 3.2 g 99.5% Urea 56 g 28 g 50% Glucosa 180 g 0g 100% • Si cada día se producen 180 litros de filtrado glomerular ¿por qué la cantidad de orina formada durante las mismas 24 horas es únicamente de 1,5 litros? • ¿Qué sustancia es la más filtrada y reabsorbida? ¿Y la que menos? • ¿Por qué no hay glucosa en la orina? ¿Qué significado tendría el que se detectara glucosa en orina? • ¿Qué sucede con los iones sodio? Tema 5. El aparato excretor 6. Composición de la orina La orina de los mamíferos es un líquido amarillento que se produce como resultado de la filtración, reabsorción y secreción en las nefronas. El pH de la orina varía ligeramente según el régimen alimenticio, siendo algo más ácido en un régimen carnívoro. La orina se compone de agua (95%), sales minerales (2%) y sustancias orgánicas (3%). Las sales minerales más importantes son los cloruros, (10 gramos por litro de orina), fosfatos, sulfatos y una pequeña cantidad de sales amoniacales. Las sustancias orgánicas más importantes son las de tipo nitrogenado como la urea, el ácido úrico, el ácido hipúrico y la creatinina. La urea, que se encuentra en la orina en una concentración de 20 g por litro, procede del amoniaco (NH3) producido en el catabolismo proteico. En el hígado se combina con dióxido de carbono (C02) para dar urea. El ácido úrico se origina en el catabolismo de las bases nitrogenadas. El ácido hipúrico es de origen alimenticio (abunda en las frutas). La creatinina también procede del catabolismo proteico. La orina también contiene pigmentos, como la urobilina, procedente de la degradación de la hemoglobina en el hígado, que le confiere su color característico. También se pueden encontrar productos de degradación de ciertas hormonas y medicamentos, como la penicilina. Composición de la sangre y la orina Composición de la sangre y la orina Sangre Orina Células Hematíes, leucocitos y plaquetas Sólo en ciertas enfermedades Agua 900 g/L 950 g/L NaCl 7g 8 a 15 g Potasio 0,2 g 2a3g Sulfatos 0,02 g 2g Fosfatos 0,04 g 2g Proteínas 80 g 0g Lípidos 6g 0g Glucosa 1g 0g Urea 0,3 g 20 g Ácido úrico 0,03 g 0,6 g Amoníaco 0,001 g 0,5 g Rojo (hemoglobina) Amarillo (Urobilina procedente de la degradación de la hemoglobina) Color En la orina pueden encontrarse diferentes sustancias a causa de alguna enfermedad o debido a que se hallen en la sangre en una concentración superior a lo normal. Tal es el caso de diferentes medicamentos, de la glucosa (glucosuria), de la albúmina (albuminuria), de las sales, de los pigmentos biliares e incluso de sustancias sólidas como los cálculos renales y la arenilla. Diariamente se excretan entre 1.000 y 1.500 cc de orina. La orina pasa de las nefronas a la pelvis renal y al uréter, desde donde llega a la vejiga gracias a las contracciones musculares de las paredes del uréter. La vejiga, que tiene una capacidad de 0,5 1, recibe la 7 ANATOMÍA APLICADA orina a través de un goteo continuo. Su expulsión está controlada por un anillo muscular, o esfínter, que rodea el cuello de la vejiga. Actividades 11. La tabla siguiente muestra las cantidades de agua y sustancias en disoluci6n que contienen 100 litros de sangre arterial cuando ingresa en los riñones, las del filtrado glomerular y las de la sangre venosa que sale por las venas renales una vez realizada la excreci6n: Componentes Sangre arterial Filtrado glomerular Sangre venosa Agua 100 L 50 L 99 L Cloruros 370 g 195 L 364 g Glucosa 70 g 35 g 70 g Urea 30 g 15 g 20 g Ácido úrico 4g 2g 3,5 g Calcio 1O g 5g 9,85 g Creatinina 1g 0,5 g 0,5 g Orina Orina (%) a) Deduce qué cantidad de agua y sustancias disueltas tendrá la orina formada a partir de los 100 l. de sangre arterial. b) Calcula para cada sustancia el porcentaje que se excreta. c) ¿Después del agua, cuál es la sustancia más abundante en la orina? ¿Por qué? d) ¿Por qué la cantidad de glucosa que contiene la sangre venosa es la misma que la que contiene la sangre arterial? 12. En los adultos, la ingesta excesiva diaria de proteínas, provoca un incremento de la cantidad de urea contenida en la orina, sin embargo en los niños y adolescentes ese aumento es mucho menor. ¿A qué crees que es debido? 7. Las glándulas sudoríparas. El sudor. Las glándulas sudoríparas de los mamíferos son glándulas de secreción externa compuestas por un conjunto de túbulos apelotonados, situados en la dermis, y un tubo excretor que atraviesa la epidermis y desemboca en la superficie de la piel. Existen dos tipos de glándulas sudoríparas: las glándulas ecrinas, que están en toda la piel, son muy numerosas y funcionan durante toda la vida; y las glándulas apocrinas, que se encuentran sobre todo en las axilas, pubis y areola mamaria y comienzan a funcionar en la pubertad. La sustancia excretada por las glándulas sudorípadas se denomina sudor, y se compone de agua (99 %), sales minerales (0,6 %), -sobre todo cloruro sódico- y sustancias orgánicas (0,4 %), como la urea, la creatinina y diversas sales de ácido úrico. El sudor tiene dos funciones: En primer lugar, contribuir a la excreción de sustancias de desecho del catabolismo (urea y ácido úrico principalmente). 8 Tema 5. El aparato excretor En segundo lugar, y más importante aún, regular la temperatura corporal impidiendo que se eleve excesivamente. En el ejercicio muscular se produce un calor que podría elevar la temperatura del animal hasta extremos peligrosos; sin embargo, este calor sirve para evaporar agua y formar sudor, con lo que la temperatura corporal se mantiene constante. La excreción de sudor depende de la temperatura ambiental, del ejercicio muscular e incluso del propio funcionamiento del riñón. El volumen de líquido transpirado varía desde unos 0,5 litros en un día frío, hasta 2 a 3 litros en uno caluroso. Cuando se realizan trabajos físicos bajo una temperatura ambiental elevada, se pueden excretar de 3 a 4 litros de sudor en una hora. TERMORREGULACIÓN Entre las numerosas adaptaciones homeostáticas de nuestro organismo, destaca la homeotermia, es decir la capacidad de mantener constante la temperatura del cuerpo. A esta función contribuyen la estructura de la piel, la presencia de pelo y procesos fisiológicos como la sudoración y el hecho de tiritar. La piel y sus estructuras anejas constituyen una "capa aislante" que hace que nuestro cuerpo se caliente o se enfríe con mayor dificultad. Si la temperatura ambiental es baja, la temperatura de la sangre disminuye ligeramente y estimula unos receptores específicos del hipotálamo, que ponen en funcionamiento una serie de procesos que conducen a aumentar la temperatura corporal. Estas reacciones son: la vasoconstricción periférica (para disminuir el riego sanguíneo en la superficie del cuerpo y evitar que la sangre se enfríe), la disminución de la actividad de las glándulas sudoríparas, el aumento del ritmo metabólico de las células y la tiritera. Con ello se consigue generar calor y evitar el descenso de la temperatura corporal. Si, por el contrario, la temperatura aumenta, se producen respuestas contrarias a las anteriores, como son la vasodilatación, el aumento de la sudoración y la disminución del ritmo metabólico. La sudoración aprovecha el elevado calor de vaporización del agua para refrigerar nuestro organismo. Cuando la temperatura del aire que nos rodea es elevada, existe el peligro de que aumente excesivamente la temperatura corporal, por lo que las glándulas sudoríparas eliminan más cantidad de sudor a la superficie de la piel. El calor que desprendemos se utiliza para evaporar el agua del sudor, que pasa a la atmósfera. 8. Principales enfermedades de los órganos excretores GLOMERULONEFRITIS, es una inflamación del riñón que afecta a los glomérulos. Existen múltiples formas, de causas diversas, pero la mayoría son mediadas por complejos inmunes. Una de las más frecuentes es la producida por la reacción inmunológica a una toxina liberada por una bacteria estreptocóccica, que ha infectado otra parte del cuerpo, habitualmente la faringe. Los glomérulos están tan inflamados, tumefactos y congestionados con sangre que las membranas endoteliocapsulares se hacen muy permeables, permitiendo el paso de células sanguíneas y proteínas al filtrado. Como consecuencia, la orina contiene muchos eritrocitos (hematuria) y gran cantidad de proteínas (proteinuria). El proceso puede curarse o pueden producirse cambios permanentes dando lugar a una insuficiencia renal crónica. PIELONEFRITIS, es una inflamación de uno o ambos riñones, que afecta a las nefronas y a la pelvis renal. Suele ser una complicación de una infección de otra localización, en las mujeres a menudo, por una infección de las vías urinarias inferiores. En el 75% de los casos la responsable es la bacteria Echerichia coli. En los casos agudos cursa con fiebre, escalofríos y dolor en el lado afectado. Si se cronifica puede ser asintomática y a la larga producir una importante afectación de la función renal. 9 ANATOMÍA APLICADA CISTITIS: Es una inflamación de la pared de la vejiga urinaria producida por infecciones bacterianas, agentes químicos o lesión mecánica. Los síntomas más frecuentes son quemazón durante la micción o micción dolorosa, tenesmo (deseo continuo, doloroso e ineficaz de orinar) y micción frecuente (polaquiuria). SÍNDROME NEFRÓTICO, consiste en la presencia de proteínas en la orina (proteinuria), principalmente albúmina, que causa edema e hiperlipidemia (niveles plasmáticos elevados de colesterol, fosfolípidos y triglicéridos). La proteinuria se debe a un aumento de la permeabilidad de la membrana endolteliocapsular, lo cual permite la pérdida de proteínas de la sangre en la orina. La pérdida de albúmina causa una disminución de su nivel plasmático cuando la síntesis hepática no consigue compensar las pérdidas. El edema asociado al síndrome nefrótico, generalmente localizado alrededor de los ojos, tobillos, pies y abdomen, se debe a que la pérdida de albúmina plasmática causa un descenso de la presión coloidosmótica sanguínea, esto produce un movimiento de líquido desde la sangre hacia los espacios intersticiales. Algunas causas de síndrome nefrótico son la diabetes mellitus, artritis reumatoide, lupus, linfomas, leucemias, infecciones, fármacos e hipertensión. INSUFICIENCIA RENAL, es una disminución o interrupción de la función renal. Puede ser aguda o crónica. En la insuficiencia renal aguda, hay un cese brusco de la función renal, produciéndose una hiperazoemia (aumento de urea y elementos nitrogenados en sangre), y escasez del flujo urinario (oliguria o anuria). Las causan pueden ser por un riego sanguíneo inadecuado del riñón (hemorragias, insuficiencia cardiaca y hepática, septicemias), enfermedades renales que afecten a los glomérulos o a los túbulos renales y cálculos renales. El pronóstico de los pacientes con insuficiencia renal aguda depende del proceso que la haya desencadenado. En la insuficiencia renal crónica, hay una disminución progresiva y generalmente irreversible de la filtración glomerular. La insuficiencia renal crónica puede deberse a una glomerulonefritis crónica, pielonefritis, enfermedad poliquística, pérdida traumática del tejido renal y suele desarrollarse en tres estadios, en el primer estadio, hay una disminución de la reserva renal, se produce la destrucción de nefronas, hasta el 75%, el paciente no suele tener síntomas, pues las restantes nefronas asumen la función. En una segunda fase, aparece la insuficiencia renal, disminuye el filtrado glomerular y aumentan los niveles plasmáticos de productos de desecho nitrogenados y de creatinina. En el estadio final aparece una insuficiencia renal terminal, cuando se han perdido el 90% de las nefronas, los niveles plasmáticos de productos de desecho aumentan más, se produce oliguria y el paciente es candidato de diálisis o transplante renal. Los efectos más frecuentes de la insuficiencia renal son: edema debido a la retención de sales yagua; acidosis debida a la incapacidad de los riñones para excretar sustancias ácidas; aumento del nitrógeno ureico en sangre y elevación de los niveles de potasio que pueden causar una parada cardiaca. Suele desarrollarse anemia debido a que los riñones dejan de producir eritropoyetina necesaria para la producción de eritrocitos. Se produce osteomalacia debido a que los riñones ya no pueden convertir la vitamina D en su forma activa para la absorción de calcio en el intestino delgado. ENFERMEDAD POLIQUÍSTICA, es el trastorno hereditario más frecuente. El tejido renal contiene numerosos quistes que aumentan de tamaño, comprimen el tejido normal y producen una insuficiencia renal. DIABETES INSÍPIDA, se caracteriza por la excreción de un gran volumen (5-15 litros/día) de orina muy diluida, junto con una sed extrema (polidipsia). La causa de la diabetes insípida es un defecto de la producción de ADH (diabetes insípida central) o una insensibilidad de las células principales de los túbulos colectores renales a la estimulación por ADH (diabetes insípida nefrogénica). El tratamiento de la 10 Tema 5. El aparato excretor diabetes insípida central es la administración de ADH en vaporizador nasal. Lógicamente los que tienen diabetes insípida nefrogénica no responden a este tratamiento. CÁLCULOS RENALES, se producen por cristalización de sales presentes en la orina. Pueden formarse en cualquier porción del aparato excretor. Los trastornos más frecuentes que causan la formación de cálculos, son la ingesta de una cantidad excesiva de calcio, aumento del ácido úrico en sangre, una disminución de la ingesta de agua, una orina anormalmente ácida o básica y la hiperactividad de las HEMODIÁLlSIS: EL RIÑÓN ARTIFICIAL Los riñones están expuestos a enfermedades, como infecciones, inflamaciones y algunos problemas congénitos, que impiden la realización de sus funciones normales, entre las que destaca filtrar la sangre para eliminar sus impurezas. Si el problema es transitorio, se denomina fracaso o insuficiencia renal aguda; el riñón recupera su función y sólo de manera temporal es necesario recurrir a la diálisis o técnicas similares. Esto sucede, por ejemplo, al tomar medicamentos que dañen al riñón (nefrotóxico) cuya supresión hace que el órgano se recupere. Hay también enfermedades que afectan al riñón de manera permanente, como la hipertensión arterial, la diabetes, o las infecciones y cálculos renales, que pueden llevar a la insuficiencia renal crónica, siendo la única alternativa la sustitución del riñón, ya sea mediante un trasplante o la realización de la diálisis. La diálisis -del griego "dyalisis", disolución- permite separar de la sangre sustancias tóxicas. Se basa en la propiedad que tienen las membranas semipermeables de permitir el paso de sustancias disueltas, cuando su concentración es diferente a ambos lados. Un riñón artificial (hemodiálisis), es en esencia, una máquina que recibe sangre a través de un tubo conectado a una arteria del paciente. Dentro de la máquina, la sangre fluye a través de un tubo de diálisis, que permite que las moléculas de pequeño tamaño, como la urea, se difundan a través de su pared. La sangre, exenta de urea, regresa al paciente a través de un tubo conectado a una vena. El tubo de diálisis está sumergido en un líquido similar al plasma sanguíneo, que carece de sustancias de desecho, por lo que sólo los residuos, y no las sustancias útiles, se difunden fuera de la sangre, y son eliminados por la máquina. La hemodiálisis presenta graves inconvenientes, las células sanguíneas pueden lesionarse, hay que añadir anticoagulantes, que pueden provocar hemorragias y la técnica requiere mucho tiempo. Posteriormente, se descubrió que el peritoneo (diálisis peritoneal), que es una membrana muy irrigada por la sangre, puede hacer las funciones de filtro. En la diálisis peritoneal, el líquido de diálisis se introduce en el abdomen del afectado, extrayéndolo después, esta técnica es más fácil y puede realizarse en casa, pero tiene mucho más riesgo de infección por el catéter permanente. 11 ANATOMÍA APLICADA glándulas paratiroideas. Los componentes habituales de los cálculos son cristales de oxalato cálcico, ácido úrico y fosfato cálcico. Los cálculos pueden no dar síntomas o, si se quedan bloqueados, pueden producir un cólico nefrítico, el cual se caracteriza por un dolor muy intenso. También pueden producir infecciones urinarias e insuficiencia renal. Los cálculos pueden eliminarse solos, requerir intervención quirúrgica o pueden resolverse por litotricia: mediante ondas de choque el cálculo se fragmenta en trozos más pequeños que pueden ser eliminados por la orina. LECTURA Prohibida la venta de una hierba china La Aristolochia es una hierba china que se vende en las herboristerías por sus supuestas propiedades adelgazantes. No obstante, la Agencia Española del Medicamento ha ordenado su prohibición debido a que puede provocar nefropatías graves y enfermedades renales que, en algunos casos, desembocan en diálisis permanente o en trasplante de riñón. Las Aristoloquiáceas forman una familia de plantas herbáceas y leñosas de más de 400 especies. Las medicinas tradicionales china, japonesa y ayurvédica (de La India) usan este producto para elaborar diferentes remedios fitoterapéuticos. Sin embargo, su contenido en ácido aristolóquico hace que estas hierbas sean letales para el riñón. Diferentes pruebas realizadas a consumidores de estas hierbas revelaron que su uso prolongado provoca pérdida masiva de túbulos corticales, así como fibrosis intersticial en este órgano. Asimismo, estas hierbas elevan el riesgo de padecer cáncer urotelial. A pesar de que ninguna especialidad farmacéutica las emplea en España, la Agencia del Medicamento ha comprobado que su venta como producto adelgazan te está muy extendido en las herboristerías de nuestro país. Estas hierbas ya han provocado problemas similares en Taiwan, Japón, Reino Unido y Francia. A.R. El Mundo Salud, 23 de Septiembre de 2000, n" 401 Actividad: Busca información y averigua cuál puede ser el mecanismo de acción del ácido aristolóquico sobre el riñón. 12 Tema 5. El aparato excretor Actividades finales 13. La gráfica muestra el resultado de unos experimentos realizados para investigar las funciones del hígado y los riñones. • Línea K: riñones extirpados a las 8 horas. • Línea L: riñones extirpados a las 2 horas e hígado extirpado a las 8 horas. • Línea M: higado extirpado a las 2 horas y riñones extirpados a las 8 horas. a) Explica cuál sería la concentración de la urea en la sangre a las 20 horas, si no se extirpara ninguno de los órganos. b) Calcula la concentración de la urea en la sangre a las 20 horas, para cada una de las gráficas L y M. c) Utilizando tus conocimientos sobre las funciones del hígado y el riñón, explica las diferencias entre las gráficas L y M. 14. Cita todos los órganos o aparatos que intervienen en la excreción e indica que productos son eliminados en cada uno de ellos. 15. Indica las diferencias existentes entre excreción, secreción y defecación y cita ejemplos de productos que sean eliminados por los tres procesos. 16. ¿Qué es la Homeostasis? 17. Indica las funciones de los riñones. 18. Explica las diferencias entre la reabsorción tubular y la secreción tubular, producidas en la nefrona. 19. Identifica los siguientes esquemas y pon nombre a las partes señaladas mediante líneas. 20. Cita las partes de una nefrona y qué funciones se realizan en cada una de ellas. 21. Describe el recorrido de una molécula de urea desde que se forma en el hígado hasta que es eliminada por la orina. 22. ¿Cuáles son las principales sustancias orgánicas presentes habitualmente en la orina? ¿A partir de qué compuestos se originan? 13 ANATOMÍA APLICADA 23. En el siguiente dibujo, indica qué sustancias se reabsorben, son bombeadas y segregadas en cada una de las partes de la nefrona y del tubo colector durante la formación de la orina final y si el paso se realiza mediante transporte activo o pasivo. • Para facilitar la esquematización del proceso puedes utilizar los siguientes símbolos: Transporte activo Transporte pasivo Agua: H20 Aminoácidos: aa Potasio: K+ Hidrógeno: H+ Sodio: Na+ Bicarbonato: HC03 Glucosa: G Cloro: ClFosfatos: PO4 24. En un supuesto experimento científico para estudiar el funcionamiento de los riñones, se recoge la orina que produce un perro a intervalos de 10 minutos, durante una hora y media. En un momento de la experiencia se le da a beber una cierta cantidad de agua. Al día siguiente, se repite la prueba pero a los 50 minutos se le inyecta una solución salina isotónica con el plasma. Al tercer día la inyección contiene una solución salina hipertónica con el plasma sanguíneo. Los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla: Orina excretada (en mL/min) Tiempo (en minutos) 1r día Sin inyección 2º día Con inyección isotónica 3r día Con inyección hipertónica 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2 2 2 10 10 10 9 9 9 9 2 2 2 10 9 9 9 9 8.5 8.5 2 2 2 10 10 9 4 4 4 4 a) Representa en un eje de coordenadas las gráficas correspondientes a los datos obtenidos durante la experiencia. Sitúa en el eje de ordenadas la orina excreta da y en el eje de abcisas los tiempos. b) ¿En qué momento aproximadamente bebe agua? c) La primera orina del día ¿cuándo será más salada, antes o después de beber? Razona la respuesta. d) ¿Por qué disminuye la cantidad de orina producida después de inyectarle la solución salina hipertónica? 14