Multiplicación a contracorriente renal

Definitions & Key takeaways

Kidney countercurrent multiplication refers to the process in which energy is used to create an osmotic gradient that enables the reabsorption of water from the tubular fluid, so that urine can be concentrated. Countercurrent multiplication creates this gradient by actively moving sodium chloride from the tubular fluid into the interstitial space deep within the kidneys.

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Introduction0:00–0:36

Si se observa una sección transversal del riñón se aprecian dos partes principales: la corteza, exterior, y la médula, interior.
Si se amplía la imagen, hay millones de pequeñas unidades funcionales llamadas nefronas que van desde la corteza exterior hasta la médula y vuelven a salir a la corteza Estas nefronas desempeñan la función principal del riñón, que consiste en eliminar las sustancias nocivas del organismo filtrando la sangre.
Cada nefrona está formada por el glomérulo, formado por un pequeño grupo de capilares, donde comienza la filtración de la sangre.

Renal Tubule0:36–1:51

Lo que se filtra en el túbulo se llama filtrado, y el resto sale del glomérulo por la arteriola eferent Curiosamente, la sangre que sale de estos glomérulos no entra en las vénulas.
En su lugar, las arteriolas eferentes se dividen en capilares por segunda vez. Estos capilares peritubulares se reúnen y en ese punto la sangre entra en las vénulas y finalmente drena de nuevo en el sistema venoso El túbulo renal es una estructura con varios segmentos: el túbulo contorneado proximal, el asa de Henle en forma de U con una rama descendente y otra ascendente y el túbulo contorneado distal, que se enrolla y se retuerce de nuevo, antes de vaciarse en el conducto colector, que recoge la orina final.
Si se amplía este túbulo de la nefrona se observa que está revestido por células con borde en cepillo que tienen dos superficie Una de ellas es la superficie apical, que da al lumen tubular y está revestida de microvellosidades, que son pequeñas proyecciones que aumentan la superficie de la célula para ayudar a la reabsorción de solutos.
La otra es la superficie basolateral, que da a los capilares peritubulares, que discurren a lo largo de la nefron La osmolaridad de la orina es su concentración, y se mide en osmoles por litro, que son las partículas de soluto que existen en un litro de orin Para concentrar la orina, o aumentar su osmolaridad, las nefronas utilizan el gradiente corticopapilar, que es un gradiente de concentración que va desde la corteza hasta la papila, que es el extremo más interno de la médula.

Corticopapillary Gradient1:51–3:15

En otras palabras, hay muchos solutos en el intersticio, con más solutos en la parte inferior que en la superior Así que a medida que un túbulo se sumerge más profundamente en la médula, el intersticio circundante se vuelve cada vez más hipertónico en relación con el lumen del túbulo, y eso impulsa cada vez más agua fuera del túbulo a medida que se profundiza.
El gradiente corticopapilar es muy importante porque evita la pérdida innecesaria de agua, es como un mecanismo de reciclaje de agua.
El gradiente corticopapilar se establece por dos mecanismos clave: el reciclaje de la urea, que ayuda a introducirla en el intersticio, y la multiplicación a contracorriente, que ayuda a introducir los electrólitos en el interstici Centrémonos en la multiplicación a contracorriente y empecemos con la sangre que llega a la nefrona con una osmolaridad de 300 mOsm/l.

Countercurrent Multiplication3:15–3:54

Vamos a utilizar estos cuadros morados para indicar la osmolaridad de la sangr Al pasar por el túbulo proximal, la osmolaridad casi no cambia, por lo que sigue siendo de 300 mOsm/l al entrar en el asa de Henle Vamos a centrarnos sobre todo en el asa de Henle, así que vamos a acercarnos un poco para mostrar las ramas ascendente y descendente.
Vamos a suponer que la osmolaridad es de 300 mOsm/l en todas partes, tanto en el túbulo como en el intersticio. El primer paso de la multiplicación a contracorriente se llama efecto simple, e implica a la rama ascendente, así que vamos a pasar a ese lado.

Single Effect3:54–5:56

Las células tubulares a lo largo de la rama ascendente tienen cotransportadores de Na+K+2Cl- en la superficie apical, y transportan un sodio al interior de la célula por su gradiente de concentración, y eso impulsa el movimiento de un potasio y dos cloruros al interior de la célula también.
En la superficie basolateral de la célula tubular, una Na/K ATPasa utiliza el ATP para bombear tres iones de sodio al líquido intersticial a cambio de dejar entrar dos iones de potasio en la célula Esto ayuda a mantener la baja concentración de sodio dentro de la célula.
Finalmente, tanto el cloruro como el potasio se desplazan desde la célula hacia el líquido intersticial también, de forma pasiva a través de sus propios canales por sus gradientes de concentración.
Esencialmente, aquí hay solutos que se están transportando hacia el espacio intersticial, pero como la rama ascendente es impermeable al agua, el líquido tubular se vuelve más diluido a medida que los solutos salen, y pasa de 300 a 200 mOsm/l.
El volumen en el líquido tubular es mucho menor que el volumen en el intersticio, pero si este proceso ocurre una y otra vez, el líquido intersticial se volverá más concentrado y aumentará de 300 a 400 mOsm/l.
Ahora, en la rama descendente, los cuadros del líquido tubular tienen una osmolaridad de 300 mOsm/l pero a diferencia de la rama ascendente, la rama descendente es permeable al agua y a los solutos, lo que significa que el túbulo se equilibrará con el intersticio.
Por el proceso de ósmosis, el agua se desplazará desde el túbulo al intersticio y los solutos se difundirán en la otra dirección, desde el intersticio al túbulo.
Una vez alcanzado el equilibrio, la osmolaridad en la rama descendente pasará de 300 a 400 mOsm/l. El segundo paso de la multiplicación a contracorriente se denomina flujo de líquido, y consiste en la entrada de nuevo líquido en el riñón y su paso por las nefronas.

Flow of Fluid5:56–7:30

Para ilustrar esto, introduzcamos dos nuevos cuadros de 300 mOsm/l en la rama descendente y desplacemos todo, y saquemos dos cuadros de la rama ascendente hacia el túbulo contorneado distal.
Después de esto, recuerde que también existe el efecto único en la rama ascendente, el sodio es reabsorbido de las cajas de líquido tubular y trasladado al líquido intersticial.
Así, en los dos cuadros cercanos a la parte inferior de la rama ascendente, la osmolaridad bajará de 400 a 300 mOsm/l, y del mismo modo los bloques de 200 bajarán a 150, y los de 300 y 400 subirán a 350 y 450.
Todos se transfieren a la rama descendente. La razón por la que estos bloques de 150 no bajan hasta los 100 mOsm/l es que a medida que la concentración de iones cae, es cada vez más difícil para esos cotransportadores de Na+K+2Cl- encontrar y mover iones, ya no hay tantos alrededor.
Después de otro paso de flujo de líquido se llega a algo que empieza a parecerse a un gradiente, y si se sigue repitiendo este ciclo una y otra vez, el gradiente corticopapilar básicamente toma forma con una concentración posible de 1.200 mOsm/l en la médula interna donde hay una concentración muy alta de iones de sodio y muy poca agua, y de 300 mOsm/l en la corteza externa donde la concentración de sodio y agua es similar a la de la sangre.
El tamaño del gradiente depende de la longitud del asa, por lo que ciertos roedores, como las ratas canguro que viven en el desierto, tienen un asa de Henle relativamente larga, lo que permite que la osmolaridad en la curva alcance más de 3.000 mOsm/l.

Countercurrent Exchange7:30–9:20

Es importante tener en cuenta que hay otro proceso llamado intercambio a contracorriente que tiene lugar en los capilares peritubulares que viajan junto al túbulo descendente y ascendente.
Los capilares peritubulares son permeables tanto al agua como a los solutos. La sangre tiene una osmolaridad de 300 mOsm/l.
A lo largo de la rama descendente del túbulo, el agua se difunde fuera de la sangre hacia el líquido intersticial mientras que los solutos se difunden hacia dentro, y si esta sangre simplemente se llevara los solutos, destruiría el gradiente corticopapilar.
Para contrarrestarlo, los capilares peritubulares también ascienden junto al asa ascendente. Puesto que el gradiente corticopapilar disminuye a medida que subimos por la rama ascendente, el soluto extra en la sangre difunde de nuevo fuera del vaso y hacia el intersticio, y el agua se difunde de nuevo hacia el va Por lo tanto, cuando la sangre sale del asa de Henle, tiene una osmolaridad de 325 mOsm/l, que es solo ligeramente superior a la que tenía cuando entró.
En otras palabras, el agua se secreta en el túbulo pero luego se reabsorbe y vuelve a la circulación sistémica, y los solutos se reabsorben en la circulación pero luego se secretan de nuevo en el intersticio, y de los que se reabsorbió solo se pierde un poco del soluto que forma el gradiente corticopapilar Esto ayuda a mantener el gradiente que costó mucha energía crear.
La cantidad de soluto que se pierde de esta manera depende de la velocidad del flujo sanguíneo. Normalmente, la sangre fluye lentamente a través de los capilares peritubulares y eso da tiempo a que la difusión pasiva mantenga el gradiente.
Pero si el flujo sanguíneo aumenta, hay menos tiempo para la difusión de los solutos fuera de los capilares peritubulares en la rama ascendente y más solutos serán llevados de vuelta a la circulación sistémica.
##Resumen Como breve resumen... La multiplicación a contracorriente es la repetición continua de un solo proceso en dos pasos que aumenta gradualmente el gradiente corticopapilar.

Review9:20–10:01

En la primera parte, el efecto único, los electrólitos pasan de la orina al intersticio en la rama ascendente, que es impermeable al agua, por lo que la orina se vuelve más diluida.
En la rama descendente, tanto los electrólitos como el agua pueden difundirse a través de ella, por lo que se produce un equilibrio con el intersticio.
La segunda parte es el flujo de líquido, que empuja el líquido de diferentes concentraciones de un lado a otro, estableciendo el gradiente corticopapilar en el que hay un aumento de la osmolaridad en la médula, que en última instancia ayuda a que se reabsorba cada vez más agua de los tú bulos.