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Capítulo 40 REGULACIÓN DEL VOLUMEN PLASMÁTICO Y DEL
VOLUMEN EXTRACELULAR. ROL DEL RIÑÓN
Luis A. Juncos, Arnaldo López-Ruiz, Luis I. Juncos
INTRODUCCIÓN
Los organismos multicelulares requieren de un sistema cir- culatorio que transporte nutrientes esenciales a células y sis- temas distantes. Para realizar esta función eficientemente, el líquido que contiene esos nutrientes debe ser transportado en volúmenes adecuados que permitan mantener la viabili- dad celular. Los organismos con actividad metabólica muy dinámica como los mamíferos, poseen sistemas circulatorios veloces y de volúmenes importantes. Por el contrario, las plantas y algunos animales con baja actividad metabólica poseen sistemas de irrigación menores y con circulación me- nos activa. En todo caso, el mantenimiento de un sistema adecua- do a las necesidades metabólicas, es la mayor prioridad de cualquier organismo. Cuando la circulación es insuficiente,
la existencia del individuo corre peligro. Es por ello que los seres vivientes han desarrollado poderosos y eficientes meca- nismos para preservar el volumen circulatorio.
ROL DEL SODIO
El volumen circulante constituye una proporción del total del VEC. Clínica y fisiológicamente es de escaso valor dife- renciar entre los espacios ocupados por el volumen circula- torio y el intersticial. El paralelismo y proporcionalidad de ambos compartimientos no justifican una subdivisión en la mayoría de las situaciones, debido a que el aporte osmolar de las proteínas presentes en el plasma es mínimo. Por esta razón, el VEC debe ser adecuado para mantener la circula- ción apropiada y esto depende directamente de la cantidad de sodio disponible en el organismo.
Palabras clave
Volumen circulatorio – Barorreceptores - Osmorreceptores
Abreviaturas utilizadas
ADH: Vasopresina SRA: Sistema Renina Angiotensina, SNS: Sistema Nervioso Simpático, ANP: Factor natriurético auricular VEC: Volumen extracelular EEC: Espacio extracelular ATP: Adenosina trifosfato FPR: Flujo Plasmático Renal
Síntesis Inicial
El mantenimiento del volumen circulatorio es una prioridad mayor y principal. Dado que en el mantenimiento del cau- dal circulante el sodio es el factor determinante, el organismo regula este ion mediante delicados y precisos mecanismos homeostáticos. Estos mecanismos están constituidos por sistemas de percepción de cambios en el volumen circulatorio (barorrecep- tores) y sistemas efectores que promueven la preservación de ese volumen. Sin lugar a dudas, todos ellos confluyen para informar o ejercer acciones que promueven la conservación o la reten- ción renal de sodio. La homeostasis del volumen circulatorio depende entonces de una respuesta renal que está condicionada por la infor- mación (correcta o errónea) de los sistemas regulatorios.
194 Cardiología
La importancia del sodio en el mantenimiento de un VEC apropiado resulta de su restricción dentro de este espacio (fig. 40-1). La célula no tolera las altas concentraciones de sodio que existen a su alrededor y mediante un sistema de transpor- te activo (consumo de ATP), lo expulsa hacia el EEC. De esta forma, el ingreso de sodio al EEC aumenta la osmolaridad. Como consecuencia, y siguiendo el gradiente osmótico, sale agua de la célula. Este mecanismo de aumento de la presión osmótica extracelular (iniciado por ejemplo por una ingesta de sal), afecta a células hipotalámicas activando de este modo osmorreceptores hipotalámicos. Específicamente, se excitan dos órganos circunventriculares que carecen de una barrera hematoencefálica eficaz: el órgano vascular de la lámina termi- nal (núcleo preóptico medial) y el órgano subfornical. Estos dos núcleos reciben señales tanto de aumento en la concen- tración osmótica como de disminución de volumen efectivo circulante, y emiten señales a centros integradores superiores, en donde en última instancia, surge la sensación consciente de "sed". El órgano vascular de la lámina vascular y el órgano subfornical inducen también liberación de ADH. En resumen, el volumen circulatorio depende del con- tenido de sodio en el organismo y por lo tanto debe ser ce- losamente regulado, ya que tanto su déficit como su exceso ponen en peligro la supervivencia del individuo.
Rol del riñón
El único órgano con capacidad de regular el balance salino es el riñón. De esta manera, un individuo con función renal
normal que reduce su ingesta de sal (sodio) abruptamente a menos de 10 mEq/día, luego de 3 a 5 días estará eliminado por el riñón sólo esa cantidad. Por el contrario, si aumenta la ingesta de sal (sodio) a 200 mEq/día, retendrá brevemente sodio, el EEC se expandirá lo suficiente como para poner en marcha una serie de mecanismos que generarán natriuresis y restablecerá el balance salino en 3 a 5 días. Para que estos mecanismos se cumplan se necesitan: 1) sistemas que perci- ban e informen sobre el cambio en el VEC, 2) sistemas que regulen las eventuales respuestas, y 3) sistemas efectores que induzcan la respuesta renal.
SISTEMAS DE PERCEPCION DE CAMBIOS
DEL VEC
Estos sistemas incluyen receptores que perciben cuan lleno está el espacio vascular, es decir, la relación entre el “conteni- do” y el “continente” o volumen arterial efectivo. Por ejemplo, cuando un individuo se pone de pie, el ri- ñón disminuye la excreción de sodio, a pesar de que el vo- lumen circulante no se ha modificado. En efecto, el volu- men sanguíneo se desplaza hacia los miembros inferiores, disminuyendo transitoriamente el retorno venoso al corazón y generando una respuesta anti-natriurética. Es importante señalar que el “lleno” tanto del espacio vascular como del intersticial produce cambios en la excreción renal de sodio. Los sistemas encargados de percibir cambios en volumen circulatorio incluyen 1) barorreceptores arteriales que res- ponden a la interacción entre el volumen minuto cardiaco
Figura 40-1. Representación esquemática de los dos grandes compartimientos corporales, el espacio intracelular (EIC) que constituye 2/ aproximadamente del volumen liquido total y 1/3 de liquido del espacio extracelular (EEC). El volumen liquido corporal total es 42 litros en un sujeto de 70 kilos de los cuales 28 están en el EIC y 14 en el EEC (A). La pérdida de 3 litros de solución salina, es a expensas del EEC exclusivamente (B). La retención de 3 litros de solución salina afecta también sólo al volumen extracelular (C).
A
B
C
3 litros
EEC
EEC
EEC
EIC
EIC
EIC
Compartimientos Normales
Pérdidas salinas
Infusión salina
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tividad” del volumen circulatorio aún en ausencia de filtra- ción glomerular. Esta función barorreceptora se focaliza en el aparato yuxtaglomerular y genera síntesis y liberación de renina, que influye en la regulación del balance de sodio. El aparato yuxtaglomerular también segrega prorrenina, que se activa ante cambios del pH o temperatura, y por interacción con angiotensinógeno intrarrenal libera angiotensina II. De este modo, los barorreceptores yuxtaglomerulares regulan la reabsorción de sodio mediante la síntesis de angiotensina II que afecta directamente al túbulo proximal y la porción gruesa del asa de Henle, incrementando la reabsorción tubu- lar, e indirectamente a través de estimulación de la secreción de aldosterona en la corteza adrenal. 4
Receptores de volumen intrahepáticos
El hígado es el primer órgano en recibir la carga de sodio ingresada por vía digestiva. Diversos estudios experimenta- les sugieren la existencia de receptores o sensores hepáticos capaces de inducir natriuresis o incrementar la retención de sodio. Estos hallazgos resultan más evidentes en el curso de la cirrosis, la cual se asocia con marcadas anormalidades en el VEC y el balance salino. En efecto, hace varias décadas se propuso la existencia de una hormona hepática capaz de disminuir la excreción de sodio. La “glomerulopresina” nun- ca fue aislada, pero se continúa sospechando la existencia de un factor hepático que disminuye el catabolismo de una hormona antinatriurética, y/o la síntesis de un factor natriu- rético. Algunos estudios han reportado mayor efectividad en la respuesta natriurética cuando se administra solución salina por vía oral o directamente en la vena porta en compara- ción a la vía endovenosa en iguales dosis. Estos hallazgos no han podido ser confirmados y los potenciales mecanismos hepáticos de regulación del volumen sanguíneo continúan sin resolver.
Receptores cerebrales de volumen
La participación del cerebro en la homeostasis del volumen circulatorio es innegable, aun cuando los mecanismos pre- cisos de regulación no han sido definidos. La infusión caro- tidea o intraventricular de solución salina induce natriuresis de forma más efectiva que si el mismo volumen se inyecta por vía sistémica. La administración intraventricular de so- luciones hipertónicas aumenta la natriuresis, mientras que la administración de soluciones hipotónicas la disminuyen. Esto sugiere la presencia de “osmorreceptores” cerebrales. De cualquier manera, la presencia de receptores intracere- brales tuvo un fuerte sustento en experimentos realizados en perros decapitados y expandidos con solución salina. El suero de estos animales no produce la respuesta natriurética que se observa en animales intactos expandidos con la mis- ma dosis de solución salina. Por lo tanto, no existe duda de que el sistema nervioso central cumple un rol importante en la regulación del EEC. Sin embargo, su participación como receptor de señales o como efector de respuestas no está bien definida. 5
Composición del torrente circulatorio
Durante una infusión salina se produce una dilución (a ve- ces imperceptible) de la concentración de proteínas plasmá- ticas seguida de diuresis. Si esta caída osmótica es corregida mediante infusión de albumina hiperoncótica, la natriure- sis se revierte. Esto indica que la osmolaridad del volumen circulante puede modificar la excreción de sodio, indepen- dientemente del volumen circulatorio efectivo. Similarmen- te, cambios en el hematocrito no asociados a cambios en el volumen o en la concentración de proteínas plasmáticas también pueden inducir natriuresis. Esto podría resultar de efectos dañinos de la disminución de la hemoglobina sobre el túbulo proximal. Estos efectos, demostrados en experi-
Figura 40-3. Efecto de la inmersión en agua. A la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del agua, se suma la presión ejercida por el peso de la columna de agua en todos los puntos del sujeto inmerso. La presión es mayor en el fondo del tanque y cae progresi- vamente a medida que disminuye la profundidad del agua en el tanque. El efecto es una redistribución del volu- men circulatorio hacia el tórax. La es- timulación de receptores intra-torácicos inhibe el sistema renina angiotensina- aldosterona induciendo de este modo natriuresis. Referencias: UxV Na+ (Ex- creción Urinaria de Sodio; ARP (Activi- dad de Renina Plasmática).
Presión
Atmosférica
Presión Hidrostática
Pos Inmersión UxV Na+ ARP Aldosterona
mentos agudos, necesitan corroboración fisiopatológica en seres humanos.
SISTEMAS EFECTORES EN LA REGULACION
DEL VOLUMEN CIRCULATORIO
Sin lugar a dudas el riñón es el órgano efector final e indis- pensable en la regulación del volumen plasmático debido a que todos los otros sistemas que participan en la homeostasis circulatoria tienen necesariamente que hacerlo a través de este órgano.
Filtrado glomerular
Para generar y mantener el filtrado glomerular se necesita presión de filtración (fig. 40-4). Es decir, el filtrado glomeru- lar es un fenómeno físico regulado por cambios hemodiná- micos que afectan al glomérulo y, aunque es el mecanismo inicial de excreción, no es el regulador excluyente. En efec- to, en estudios en perros en los que el filtrado glomerular se mantiene estable, la administración de solución salina produce aumentos remarcables de la diuresis, aún en ani- males tratados con altas dosis de mineralocorticoides. Sin embargo, aunque esto remarca el rol del túbulo, no se debe considerar el papel del filtrado glomerular como menor o secundario. En 24 horas el riñón de un adulto normal filtra alrededor de 20000 mEq de sodio y excreta sólo 200 mEq. Por lo tan- to, pequeños cambios en la filtración podrían causar grandes variaciones en la excreción final. Entender este concepto re- quiere conocer los mecanismos que modifican la filtración de sal y agua.
Los dos factores que determinan el filtrado glomerular son: 1) la superficie filtrante y 2) el gradiente de presión transcapilar que resulta de las presiones hidrostática y on- cótica glomerulares. La presión hidrostática glomerular la establecen las diferencias entre la resistencia de la arteriola aferente y la eferente. La presión glomerular aumenta cuan- do la arteriola aferente se dilata o cuando la eferente se con- trae (fig. 40-4). Dada las cuantiosas cantidades de sodio y agua que se filtran, el riñón se defiende de lo que podría ser una pérdida calamitosa de volumen. El mecanismo es conocido como balance glomérulo-tubular y es esquematizado en la figura 40-4. Por ejemplo, aumentando la filtración se reduce el vo- lumen de plasma que egresa por la arteriola eferente y de esta forma disminuye la presión hidrostática en la arteriola post- glomerular que sigue y envuelve al túbulo proximal. Por otro lado, el mayor filtrado concentra las proteínas en el plasma que emerge del glomérulo por la arteriola eferente. De este modo aumenta la presión oncótica. La disminución de la presión hidrostática y el aumento de la presión oncótica en la arteriola eferente post-glomerular facilitan la reabsorción de sal y agua desde el túbulo proximal hacia el capilar post- glomerular. Este eficiente mecanismo (balance glomérulo- tubular) permite que la reabsorción tubular cambie en la misma dirección que cambia el filtrado glomerular pero es incompleto ya que las alteraciones del filtrado glomerular, terminan reflejándose en la excreción de sodio.6,
Rol del SRA
La angiotensina II altera la excreción renal de sodio a través de varios mecanismos.
Figura 40-4. Regulación de la hemo- dinamia glomerular y balance túbulo glomerular: El filtrado glomerular de- pende de la presión hidrostática capilar glomerular y de la presión oncótica de las proteínas plasmáticas. La constric- ción de la arteriola aferente y la di- latación de la eferente disminuyen el filtrado glomerular. Cuando aumenta el filtrado glomerular, la presión hi- drostática en el capilar pos-glomerular disminuye y aumenta la concentración de las proteínas plasmáticas incre- mentando la presión oncótica. Estos dos efectos aumentan la reabsorción posglomerular.
Regulación del volumen plasmático y del volumen extracelular. rol del riñón 197
Arteriola Aferente Arteriola Eferente
Presión Hidrostática
Presión ProximalTúbulo Oncótica
Capilar Post-glomerular
Presión Oncótica
Presión Hidrostática
el FPR y disminuyendo la reabsorción tubular de sodio. Sin embargo, como con ANP y prostaglandinas, su importancia en situaciones clínicas y experimentales es incierta.^11 Otros péptidos con efectos natriuréticos incluyen el pép- tido intestinal vasoactivo, la sustancia P, la neurosecretina, el péptido cerebral natriurético, la secretina, la colecistocinina y el neuropéptido Y. Las endotelinas, el péptido relacionado al gen de la calcitonina, la somatostatina y la insulina han mostrado efectos antinatriuréticos. En conclusión, la homeostasis del volumen circulatorio, estrechamente vinculada al metabolismo del sodio es de vital prioridad. Si bien el regulador final es el riñón, un número de receptores vasculares y tisulares cooperan en mantener un exquisito sistema de detección que a través de sistemas hor- monales y neurales regulan la excreción renal de sodio.
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Regulación del volumen plasmático y del volumen extracelular. rol del riñón 199
