Filtración Glomerular

Descripción General de la Anatomía y Fisiología Renal

Descripción general

La TFG es la tasa de filtración del plasma a través de la membrana glomerular. La filtración es uno de los cuatro mecanismos principales involucrados en la regulación del agua, los electrolitos y la excreción de desechos:

1. Filtración: El plasma se filtra en los capilares glomerulares, creando un filtrado que pasa a través de los túbulos renales.
2. Reabsorción: Los solutos deseables y el agua se reabsorben desde las luces de los túbulos hacia la sangre.
3. Secreción: Los productos de desecho se secretan intencionalmente.
4. Excreción: El filtrado restante se excreta como orina.

Otras funciones renales:

• Regulación hemodinámica (renina, prostaglandinas, bradicinina)
• Producción de eritrocitos (eritropoyetina)
• Metabolismo óseo

Capas del riñón

• Corteza:
  • Capa exterior
  • Ubicación de los glomérulos y túbulos contorneados proximales y distales
  • Osmolalidad más baja (aproximadamente 300 mOsm/kg)
• Médula externa: capa intermedia, entre la corteza y la médula interna
• Médula interna:
  • Capa más profunda
  • Contiene las asas de Henle
  • Osmolalidad más alta (hasta 1 200 mOsm/kg)

Flujo sanguíneo

El flujo sanguíneo renal es el siguiente (en orden):

• Aorta → arteria renal → arteria interlobar → arteria arcuata → arteria interlobulillar
• Arteriola aferente
• Capilares glomerulares:
  • La sangre se filtra en los capilares glomerulares.
  • El filtrado ingresa al espacio de Bowman (finalmente se convierte en orina).
• Arteriola eferente
• Capilares peritubulares y vasa recta:
  • Capilares peritubulares: rodean los túbulos proximal y distal
  • Vasa recta: rodean las asas de Henle
  • Los capilares peritubulares y vasa recta son el comienzo de la circulación venosa.
• Vena interlobulillar → vena arcuata → vena interlobular → vena renal → vena cava

Nefronas

Las nefronas son las unidades funcionales del riñón.

• Segmentos de nefrona (en el orden en que fluye el filtrado):
  • Cápsula de Bowman
  • Túbulo contorneado proximal
  • Túbulo recto proximal
  • Asa de Henle, a su vez dividida en:
    • Rama descendente delgada
    • Rama ascendente delgada
    • Rama ascendente gruesa
  • Túbulo contorneado distal
  • Conducto colector
• Tipos de nefronas:
  • Corticales (o superficiales): Las asas de Henle penetran solo hasta la capa externa de la médula renal.
  • Yuxtamedulares:
    • Nefronas cuyas asas penetran por completo hacia la capa interna en la médula renal
    • Permiten el ↑ concentración de la orina (debido a la ↑ osmolaridad en la médula interna)

Definiciones

• Flujo sanguíneo renal:
  • Velocidad a la que la sangre sistémica llega al riñón
  • Aproximadamente equivale a 1 000 ml/min, o 20%–25% del gasto cardíaco
  • El volumen total de sangre llega a los riñones aproximadamente cada 5 minutos.
• Flujo plasmático renal:
  • Porción del flujo sanguíneo renal que es solo plasma (sin células ni proteínas)
  • Es la porción de la sangre que se filtra a través de la membrana glomerular.
  • Flujo plasmático renal (aproximado) = flujo sanguíneo renal × (1 – hematocrito)
  • Aproximadamente 600 ml/min (suponiendo un flujo sanguíneo renal de 1 000 ml/min y un hematocrito del 40%)
• Fracción de filtración:
  • Fracción del flujo plasmático renal que realmente se mueve a través de la membrana glomerular
  • Fracción de filtración = TFG / flujo plasmático renal
  • Aproximadamente el 20% en circunstancias normales

Tasa de Filtración Glomerular

Tasa de filtración glomerular

La TFG es el volumen de plasma filtrado por el glomérulo por unidad de tiempo. Es el indicador de laboratorio más importante de la función renal.

• Normal = 90–120 ml/min en personas sanas
  • Varía con la edad, el sexo y la masa muscular
  • A menudo estandarizado según el área de superficie corporal
  • Es la suma de todas las tasas de filtración en todas las nefronas en funcionamiento:
    • Es una evaluación aproximada del número de nefronas en funcionamiento
    • ↓ TFG indica enfermedad renal.
• Proceso:
  • El plasma se mueve desde los capilares glomerulares a través de la barrera glomerular.
  • El filtrado resultante (la orina primaria) se acumula en el espacio de Bowman y sale por la luz del túbulo.
  • La sangre restante, dentro de los capilares, sale a través de la arteriola eferente.
• Ecuación 1: TFG = flujo plasmático renal × fracción de filtración
  • Asumiendo parámetros normales:
    • Flujo plasmático renal = 600 ml/min
    • Fracción de filtración = 20%
  • TFG = flujo plasmático renal × fracción de filtración → 600 ml/min × 20% = 120 ml/min
• La TFG es una función de:
  • Fuerzas capilares renales (fuerzas de Starling): presión hidrostática y oncótica dentro de los capilares y el espacio de Bowman
  • Propiedades de la barrera glomerular

Fuerzas de Starling

Ecuación 2: TFG = K_f [ (P_GC – P_BS ) – (π_GC – π_BS) ]:

• K_f: barrera de filtración; medida del área superficial y la permeabilidad glomerular
• P_GC: presión hidrostática capilar glomerular
• P_BS: presión hidrostática en el espacio de Bowman
• π_GC: presión oncótica capilar glomerular
• π_BS: presión oncótica del espacio de Bowman

Barrera glomerular

La barrera glomerular es la estructura de filtración de la nefrona que rodea los capilares glomerulares e incluye las siguientes 3 capas:

• Endotelio capilar:
  • Paredes de los vasos capilares
  • Fenestrado: contiene pequeñas ventanas, de aproximadamente 100 nm de tamaño
  • Recubierto con glicosaminoglicanos aniónicos y glicoproteínas
• Membrana basal glomerular:
  • Capa intermedia formada por el endotelio capilar y las láminas basales de los podocitos
  • Carga negativa → favorece la filtración de cationes
• Epitelio (podocitos):
  • Adherido a la membrana basal glomerular por múltiples procesos podocitarios
  • Los procesos podocitarios se interdigitan, formando espacios (o poros) de aproximadamente 40 nm de tamaño.
  • Los poros están cubiertos por una membrana llamada diafragma de hendidura:
    • Una forma única de unión intercelular
    • Consta de múltiples proteínas, incluida la nefrina
    • Ayuda en la función de filtración

Regulación de la Tasa de Filtración Glomerular

El riñón tiene múltiples niveles de mecanismos reguladores de la TFG:

• Autorregulación del flujo sanguíneo renal en general
• Constricción y dilatación relativas de las arteriolas aferentes y eferentes
• Retroalimentación tubuloglomerular
• Mecanismos de ajuste fino: paracrino, endocrino y neural

Autorregulación del flujo sanguíneo renal

El flujo sanguíneo renal se autorregula a través de un proceso reflejo localizado llamado respuesta miogénica.

• Respuesta miogénica: ↑ presión arterial estira las arteriolas aferentes → activa los canales iónicos dirigidos hacia adentro → despolarización → contracción de las arteriolas
  • ↑ Presión arterial sistémica → vasoconstricción de la arteriola aferente → ↓ flujo sanguíneo renal
  • ↓ Presión arterial sistémica → vasodilatación de la arteriola aferente → ↑ flujo sanguíneo renal
• Mantiene el flujo sanguíneo renal relativamente constante dentro de un rango de presión arterial media normal (el rango de autorregulación)
• El flujo sanguíneo renal estable permite que los otros mecanismos reguladores (en lugar de la presión arterial sistémica) regulen la TFG.

Hemodinámica glomerular

La regulación primaria de la filtración glomerular ocurre dentro del propio glomérulo al contraer y dilatar las arteriolas aferentes y eferentes. Esto afecta la presión hidrostática dentro de los capilares glomerulares.

• Parámetros principales:
  • Flujo sanguíneo renal
  • Presión de ultrafiltrado (P_UF), que se correlaciona con la presión hidrostática capilar glomerular (P_GC)
  • TFG
  • Flujo tubular: se refiere a la orina primaria filtrada que sale del espacio de Bowman.
• Arteriola aferente:
  • Piense en términos de cómo el cambio de flujo de entrada de sangre afecta la presión subsecuente.
  • Constricción:
    • Disminuye todos los parámetros
    • ↓ Entrada → ↓ flujo sanguíneo renal → ↓ P_UF →↓ TFG → ↓ flujo tubular
  • Dilatación:
    • Aumenta todos los parámetros
    • ↑ Entrada → ↑ flujo sanguíneo renal → ↑ P_UF → ↑ TFG → ↑ flujo tubular
• Arteriola eferente:
  • Piense en términos de cómo el cambio en el flujo de salida de sangre afecta la presión precedente
  • Constricción: ↓ flujo de salida → ↑ P_UF → ↑ TFG → ↑ flujo tubular pero ↓ flujo sanguíneo renal
  • Dilatación: ↑ flujo de salida → ↓ P_UF → ↓ TFG → ↓ flujo tubular pero ↑ flujo sanguíneo renal
• Sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA):
  • ↓ Presión arterial → ↓ estiramiento de la arteriola aferente → desencadena la liberación de renina de las células yuxtaglomerulares dentro de las arteriolas aferentes
  • ↑ Renina → ↑ angiotensina I → ↑ angiotensina II:
    • Vasoconstricción sistémica → ↑ presión arterial para mantener flujo sanguíneo renal
    • Vasoconstricción de las arteriolas aferente y eferente, pero con más constricción de la eferente → ↑ P_GC → ↑ TFG pero ↓ en el flujo sanguíneo renal
    • Estimula la aldosterona → ↑ reabsorción de Na y agua → ↑ en la presión arterial sistémica y flujo sanguíneo renal
  • ↑ Presión arterial tiene los efectos opuestos.

Retroalimentación tubuloglomerular

Las células de la mácula densa dentro de los túbulos pueden detectar el flujo tubular y ajustar la secreción de sustancias que afectan la TFG. Este proceso se denomina retroalimentación tubuloglomerular.

• Células de la mácula densa (ubicadas en los túbulos distales):
  • Detectan el flujo relativo de NaCl, que se correlaciona directamente con la TFG
  • ↑ Flujo de NaCl = ↑ TFG
  • Las células de la mácula densa pueden:
    • Secretar adenosina
    • Estimular de forma independiente las células yuxtaglomerulares para que secreten renina (activar el SRAA)
• Adenosina: ↓ TFG
  • Constriñe las arteriolas aferentes
  • Dilata las arteriolas eferentes
• Renina: ↑ TFG (ver SRAA arriba)
• Ejemplos:
  • ↑ TFG → ↑ flujo tubular de NaCl → las células de la mácula densa detectan ↑ flujo → liberan adenosina (e inhiben la renina) → TFG ↓ (se normaliza)
  • ↓ TFG → ↓ flujo tubular de NaCl → las células de la mácula densa detectan ↓ flujo → estimulan la liberación de renina (e inhiben la adenosina) → TFG ↑ (se normaliza)

Mecanismos de ajuste fino

• Mecanismos paracrinos:
  • Arteriolas vasoconstrictoras (↓ flujo sanguíneo renal):
    • Endotelinas
    • Leucotrienos
  • Vasodilatadores de arteriolas (↑ flujo sanguíneo renal):
    • Óxido nítrico (NO, por sus siglas en inglés)
    • Prostaglandinas
• Mecanismos endocrinos:
  • Angiotensina II: ↑ presión hidrostática glomerular por constricción preferencial de la arteriola eferente → ↑ TFG pero ↓ flujo sanguíneo renal
  • Péptido natriurético auricular: vasodilatación de la arteriola aferente → ↑ TFG y ↑ flujo sanguíneo renal
• Mecanismos neurales:
  • Vasoconstricción de las arteriolas mediada por el sistema nervioso simpático → ↓ flujo sanguíneo renal
  • Epinefrina, norepinefrina

Aclaramiento

El aclaramiento describe la cantidad de volumen de plasma que se elimina por completo de una sustancia en particular por unidad de tiempo. El aclaramiento es igual a la TFG en sustancias que se filtran libremente (no bloqueadas por la barrera glomerular), y que no se reabsorben ni se secretan.

Fórmula de aclaramiento renal

C_x = U_x ⋅ V/P_x

• Cx es el aclaramiento de la sustancia x (e.g., creatinina).
• U_x es la concentración en orina de la sustancia x.
• P_x es la concentración plasmática de la sustancia x.
• V es la tasa de flujo de orina.

Sustancias utilizadas para medir el aclaramiento

• Inulina:
  • Un polisacárido no endógeno (debe administrarse por vía intravenosa)
  • Un indicador ideal de la TFG porque es:
    • Filtrada libremente
    • No reabsorbida
    • No secretada
  • Se utiliza con fines de investigación, pero no se utiliza comúnmente en la práctica clínica.

• Creatinina:
  • Un subproducto del metabolismo muscular
  • Buen indicador de la TFG:
    • Filtrada libremente
    • No reabsorbida
    • Secretada en pequeñas cantidades: ligera tendencia a sobrestimar la TFG (porque una parte se elimina por secreción en lugar de filtración)
  • Estándar clínico para la estimación de la TFG y la función renal en general:
    • Producto endógeno del metabolismo muscular.
    • Se mide fácilmente en análisis de sangre de rutina (e.g., panel metabólico básico)
    • Se puede ajustar fácilmente para disminuir la ligera imprecisión secundaria al efecto de secreción.
• Hipurato de para-amino:
  • Indicador ideal para flujo plasmático renal (libremente filtrado, no reabsorbido, completamente secretado)
  • No endógeno (debe administrarse por vía intravenosa)
  • No se usa comúnmente en la práctica clínica

Evaluación Clínica de la TFG

Recolección de orina de 24 horas para depuración de creatinina

• Estándar clínico de oro para la evaluación de la TFG
• Puede ser poco práctica:
  • El paciente debe estar motivado para recolectar toda la orina durante 24 horas.
  • Tarda varios días en obtener resultados
  • Común tener colecciones de orina incompletas, que son difíciles de interpretar
• A veces se realiza si se desea una medición de TFG muy precisa (e.g., antes de comenzar la diálisis)

Creatinina sérica

La creatinina sérica es típicamente lo que se usa para la determinación de la TFG, debido a su facilidad de recolección y rápido tiempo de respuesta.

• Existe una relación logarítmica inversa entre la creatinina sérica y la TFG.
  • Aumento en creatinina de 1 a 2 = aproximadamente 50% de disminución en la TFG, pero
  • Aumento de creatinina de 4 a 5 = disminución relativamente pequeña de la TFG
  • Implicaciones clínicas:
    • Los pequeños cambios en la creatinina sérica deben ser vigilados con atención.
    • A menudo se considera la diálisis/trasplante una vez que la creatinina sérica es consistentemente > 4 mg/dL.
• La creatinina sérica puede estar falsamente elevada: no tiene ↑ correspondiente en nitrógeno de urea (BUN, por sus siglas en inglés) sérico
  • ↓ Secreción tubular de creatinina: trimetoprim, cimetidina
  • Interferencia en ensayos de laboratorio: acetoacetato (en cetoacidosis diabética), cefoxitina, flucitosina
  • ↑ Producción de creatinina: ingesta excesiva de creatina (suplemento dietético), lesión del músculo esquelético
• La creatinina sérica puede tener cambios verdaderos en varias circunstancias comunes, además de IRA o ERC:
  • Embarazo:
    • Disminuye ligeramente durante el 1er y 2do trimestre
    • Vuelve al valor previo al embarazo en el 3er trimestre
  • Envejecimiento:
    • Aumenta muy lentamente con la edad
    • La TFG puede disminuir de 0,5–1 ml/min/año en adultos sanos.
  • Diabetes:
    • La creatinina sérica disminuye temprano en el curso de la enfermedad debido a la hiperfiltración.
    • Con el tiempo, la hiperfiltración causa daño y da como resultado un aumento de la creatinina sérica.
  • Masa muscular muy baja: cirrosis, desnutrición, amputación:
    • A menudo tienen creatinina sérica < 0,5 al inicio del seguimiento
    • Las ecuaciones para calcular la TFG sobreestimarán la verdadera función renal.
    • Pequeños cambios (e.g., creatinina sérica 0,5 → 1) representan una lesión renal aguda grave en estos pacientes (comúnmente pasados por alto por los médicos).

Tasa de filtración glomerular estimada a partir de la creatinina sérica

• Indicador clínico más común de la TFG
• Se han desarrollado y validado varias fórmulas:
  • Cockcroft-Gault, Modificación de la dieta en la enfermedad renal (MDRD, por sus siglas en inglés), Colaboración Epidemiológica de la Enfermedad Renal Crónica (CKD-EPI, por sus siglas en inglés)
  • Variables necesarias: creatinina sérica, edad, sexo, raza (se correlaciona con la masa muscular)
  • Nota: la ecuación CKD-EPI revisada en el 2021:
    • Ya no incluye la raza
    • Ahora es la recomendada por la National Kidney Foundation para estimar la TFG
  • Las fórmulas son precisas solo en condiciones de estado basal:
    • Preciso en ERC
    • No preciso en IRA
  • En la práctica, se utilizan calculadoras en línea simples para este cálculo.
• La TFG estimada se usa para estratificar la enfermedad renal crónica:
  • Estadio 1: TFG ≥ 90 ml/min/1,73 m²
  • Estadio 2: TFG 60–89 ml/min/1,73 m²
  • Estadio 3: TFG 30–59 ml/min/1,73 m²
  • Estadio 4: TFG 15–29 ml/min/1,73 m²
  • Estadio 5: TFG < 15 ml/min/1,73 m²
• TFG estimada también se usa comúnmente para ajustar las dosis de medicamentos para la función renal.

Relevancia Clínica

La filtración glomerular se usa más comúnmente para evaluar la función renal general y para estratificar la ERC. Además, existen procesos patológicos específicos del glomérulo que alteran la filtración. Las enfermedades generalmente se clasifican como nefróticas (principalmente proteinuria) o nefríticas (principalmente hematuria).

• Vasculitis por anticuerpos anticitoplasmáticos: esta vasculitis es una vasculitis necrosante que afecta a los pequeños vasos, incluidos los capilares del glomérulo.
• Síndrome de Alport: condición genética que resulta en colágeno tipo IV anormal, que afecta la membrana basal glomerular, además de la cóclea y el ojo, lo que lleva a una disfunción renal progresiva, pérdida auditiva neurosensorial y anomalías oculares.
• Enfermedad anti-membrana basal glomerular (enfermedad de Goodpasture): esta rara vasculitis de vasos pequeños con anticuerpos circulantes policlonales dirigidos contra antígenos dentro de la membrana basal glomerular da como resultado una glomerulonefritis rápidamente progresiva y/o hemorragia alveolar.
• Enfermedad de cambios mínimos: una de las principales causas del síndrome nefrótico causado por la fusión (retracción, ensanchamiento y acortamiento) de los procesos podocitarios en los podocitos: la causa subyacente de la enfermedad de cambios mínimos no está clara, pero la evidencia sugiere que la disfunción de las células T puede desempeñar un papel causal. El tratamiento generalmente involucra glucocorticoides.
• Nefropatía membranosa: una causa común de síndrome nefrótico resultante del engrosamiento de la membrana basal glomerular debido a depósitos inmunes de anticuerpos IgG dirigidos contra antígenos en los procesos podocitarios de los podocitos.