Embriología Renal y Desarrollo del Sistema Urinario

Desarrollo Embriológico General

El sistema urinario deriva del mesodermo intermedio, mesodermo paraxial y mesodermo lateral. El desarrollo inicia en la semana 4 de gestación.

El mesodermo intermedio forma la Cresta Urogenital, que se divide en dos componentes:

1. Cresta Nefrógena: Da origen al Pronefros, Mesonefros y Metanefros (el riñón permanente).
2. Cresta Gonadal.

Sistemas Renales Embrionarios

Pronefros

• Primer riñón, aparece y desaparece al final de la semana 4.
• Formado por 6-7 estructuras tubulares.

Mesonefros

• Activo entre la semana 5 y 12.
• Incluye túbulos, conducto y cordón mesonéfrico.
• Se conecta con la cloaca.

Metanefros (Riñón Permanente)

• Aparece en la semana 6-10.
• Funcional en la semana 9-10.
• Desarrollo completo en la semana 32-36.
• Los túbulos colectores inducen la formación de nefronas.

Desarrollo de la Vejiga

La cloaca se divide en el seno urogenital y el recto.

• La vejiga se forma a partir de la parte vesical del seno urogenital.
• La parte pélvica se convierte en la uretra prostática en hombres y en toda la uretra en mujeres.
• La parte fálica crece hacia el tubérculo genital.

Nota: El desarrollo de la vejiga se completa alrededor de la semana 20 de gestación (20 SDG).

Regulación Molecular y Formación de Nefronas

El mesénquima expresa el factor WNT1, que permite la inducción por el brote ureteral. La masa metanéfrica da origen a las nefronas.

• La formación de nefronas comienza en la semana 8 de gestación.
• Los túbulos colectores penetran la masa metanéfrica, induciendo la formación de nefronas.
• El nefrón proximal (Cápsula de Bowman) y el nefrón distal se unen al túbulo colector.
• Factores como el GDNF y el factor de crecimiento de hepatocitos estimulan el crecimiento de los brotes ureterales.

Cambio de Ubicación Renal (Ascenso)

• Inicia en la región pélvica en la semana 6-7.
• Alcanza la región lumbar en la semana 8-9.
• El cambio de irrigación ocurre en la semana 9-10.
• Se produce una rotación medial de 90°.

Malformaciones Renales

Tipos de Anomalías

• Reducción de nefronas: Hipoplasia, agenesia.
• Tejidos no diferenciados: Displasia.
• Obstrucción urinaria: Estenosis pieloureteral, válvulas de uretra.
• Anomalías conformacionales: Riñón en herradura (se atora con la arteria mesentérica inferior), megacaliosis, etc.

Agenesia Renal (AR)

Ocurre cuando los brotes ureterales no logran tomar contacto o inducir al mesénquima metanéfrico.

• Unilateral: Más frecuente, generalmente asintomática en los primeros años. Puede asociarse con hipertensión, proteinuria e insuficiencia renal.
• Bilateral: 1:10,000. Es letal sin tratamiento, asociada a la secuencia de Potter (anuria, oligohidramnios, hipoplasia pulmonar).

Diagnóstico, Etiología y Manejo de AR

Diagnóstico

• Ecografía prenatal y postnatal para identificar fosa renal vacía.
• Resonancia magnética (RM) y gammagrafía con DMSA para confirmar.
• Diagnóstico diferencial: Ectopia renal, displasia renal multiquística.

Etiología

• Fallo en el desarrollo de la yema ureteral y mesénquima metanéfrico.
• Asociada a mutaciones genéticas (RET, BMP4, FGF20, entre otros).
• Factores maternos: Diabetes o uso de ciertos fármacos.

Manejo y Pronóstico

• AR unilateral: Monitorización de presión arterial y detección de proteinuria. Pronóstico generalmente bueno si el riñón contralateral es funcional.
• AR bilateral: Cuidados críticos esenciales para la supervivencia. Letal sin tratamiento.

Consejo Genético

• AR unilateral: Herencia autosómica dominante con penetrancia incompleta.
• AR bilateral: Herencia autosómica recesiva.

Fisiología Renal: Homeostasis y Función

Líquidos Corporales y Homeostasis

La homeostasis depende del mantenimiento de un volumen y composición estable de los líquidos corporales. En situaciones normales, los ingresos y pérdidas de agua están equilibrados (2,300 ml/día).

Nota: En ejercicio intenso, las pérdidas aumentan significativamente (hasta 6,600 ml/día). Esto se relaciona con la fórmula de Parkland (4 x Peso x SCQ) para calcular el volumen a administrar a un paciente en 24 horas (50% en las primeras 8 horas, 50% en las 16 horas restantes).

Agua Corporal Total (ACT)

El cuerpo humano contiene en promedio 42 litros de agua (para una persona de 70 kg). Factores que afectan la cantidad de agua: edad, género (mayor en mujeres debido al aumento de tejido adiposo), índice de grasa corporal.

El ACT se divide en:

• Líquido Extracelular (LEC): 14 L (Intersticial 11 L, Plasma 3 L, Líquidos especializados o interarticulares 1.2 L).
• Líquido Intracelular (LIC): 28 L.

Los principales cationes y aniones varían entre los compartimentos:

• Extracelular: Na⁺ > K⁺.
• Intracelular: K⁺ > Na⁺.
• Otros iones importantes: Cl⁻, HCO₃⁻, proteínas.

Funciones Renales Esenciales

El riñón es esencial para la homeostasis del cuerpo. Sus funciones principales son:

1. Excreción de desechos metabólicos (urea, creatinina) y sustancias químicas.
2. Regulación hídrica, electrolítica, de la osmolalidad, de la presión arterial y del equilibrio acidobásico.
3. Producción de eritrocitos (eritropoyetina), secreción hormonal (renina) y gluconeogénesis.

Anatomía Fisiológica y Circulación Renal

Los riñones tienen forma de habichuela o frijol, ubicados entre la última vértebra dorsal (T12) y la primera lumbar (L1).

Irrigación Renal

El riñón recibe el 22% del gasto cardíaco (Flujo sanguíneo: 1,100 ml/min).

Vía de irrigación:

Arteria Renal → Arteria Segmentaria → Arteria Interlobular → Arteria Arciforme → Arteria Interlobulillar → Arteriolas Aferente y Eferente → Capilares Glomerulares.

La circulación renal incluye dos lechos capilares: glomerulares y peritubulares.

La Nefrona

La nefrona es la unidad funcional del riñón. Nacemos con aproximadamente 1 millón de nefronas, y se pierde cerca del 1% anualmente (menos del 10% cada 10 años a partir de los 40 años).

Componentes de la nefrona: Mesangio, Glomérulo, Cápsula de Bowman, Corpúsculo renal (túbulos, etc.).

Micción

La orina se forma en la Cápsula de Bowman. El reflejo miccional regula el vaciado de la vejiga. Cuando el músculo detrusor se distiende, se activa el reflejo de micción.

Inervación vesical: Nervios simpáticos (L2), parasimpáticos (S2-S4) y pudendos.

Otros Reflejos

• Reflujo vesicoureteral: Flujo retrógrado de orina hacia los uréteres.
• Reflejo uretero-renal: Respuesta renal ante estímulos en los uréteres.

Regulación Específica de la Función Renal

Regulación de la Presión Arterial: Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona (SRAA)

El riñón regula la presión arterial a través del SRAA, que reabsorbe H₂O y Na⁺.

1. El riñón secreta Renina.
2. La Renina se une al Angiotensinógeno (producido en el hígado) para formar Angiotensina I (decapéptido).
3. La Angiotensina I viaja al pulmón, donde la Enzima Convertidora de Angiotensina (ECA) le quita dos aminoácidos (Leusina e Histidina), convirtiéndola en Angiotensina II (octapéptido).
4. La Angiotensina II actúa sobre la glándula suprarrenal, aumentando la secreción de Aldosterona.
5. A nivel del Sistema Nervioso, la Angiotensina II aumenta la sed y la secreción de ADH.

Nota: La Angiotensina I es un decapéptido; la Angiotensina II es un octapéptido.

Regulación Ácido-Base

Órganos responsables: Pulmones y riñones.

Sustancias reguladas:

• Ácidos: CO₂ y H⁺.
• Alcalinos: Bicarbonato (HCO₃⁻).

Los riñones eliminan ácidos fijos como el ácido sulfúrico y el ácido fosfórico.

Nota: El Bicarbonato (HCO₃⁻) se une al ácido carbónico (H₂CO₃), que se descompone por la anhidrasa carbónica (A.C.) en H₂O y CO₂.

Regulación de Eritrocitos

La hipoxia estimula la producción de eritropoyetina en los riñones. La hipoxia inhibe la propil hidroxilasa, lo que lleva a un aumento de eritropoyetina, que viaja a la médula ósea (MO) para estimular el eritroblasto y aumentar la producción de eritrocitos.

Regulación de la Vitamina D

Conversión de calcidiol a calcitriol (forma activa) en los riñones.

Síntesis de Glucosa (Gluconeogénesis)

La gluconeogénesis renal ocurre durante el ayuno prolongado, utilizando aminoácidos y ácidos grasos libres.

Anatomía Funcional del Riñón

Partes Principales

• Cápsula, corteza, médula, surco córtico-medular.
• Columnas renales de Bertin, pirámides renales de Malpighi, papilas renales.
• Cálices menores y mayores, pelvis renal, uréter.

Procesos Básicos de la Formación de Orina

La formación de orina es un proceso activo y continuo.

Fórmula de Excreción: Cantidad Filtrada – Cantidad Reabsorbida + Cantidad Secretada = Cantidad Excretada de Orina.

Volúmenes Diarios

• Filtración Glomerular: 180 litros/día (60 veces el volumen plasmático).
• Reabsorción: 179 litros/día.
• Excreción: 1 litro/día (1 ml/min).

Conceptos Clave

• El filtrado inicial es similar al plasma, sin proteínas.
• Filtración: Paso de plasma a la Cápsula de Bowman.
• Reabsorción: Paso de sustancias de la luz tubular a los capilares peritubulares.
• Secreción: Paso de sangre a la luz tubular.
• Excreción: Lo que sale en orina.

Mecanismos de Transporte

El Na⁺ es el motor de la reabsorción; al reabsorberse, arrastra agua, Cl⁻ y urea (arrastre de solvente, pasivo).

• Activo Primario: Usa ATP (ej. bomba Na⁺/K⁺).
• Activo Secundario: Dependiente del gradiente de Na⁺ (cotransporte o contratransporte, ej. NHE H-Na).
• Pasivo: Difusión/ósmosis.

El agua pasa por vía paracelular en el túbulo proximal y por acuaporinas (reguladas por ADH) en segmentos distales.

Filtración Glomerular

Representa el 20% del flujo plasmático renal (625 ml/min x 0.2 = 125 ml/min).

La Tasa Neta de Filtrado es de 10 mmHg. La barrera de filtración depende del tamaño, forma y carga eléctrica de las moléculas.

Presiones Involucradas

• Presión Hidrostática Glomerular: Favorece la filtración (60 mmHg).
• Presión Coloidosmótica Glomerular: No favorece la filtración (32 mmHg).
• Presión Hidrostática en la Cápsula de Bowman: No favorece la filtración (18 mmHg).

Autoregulación del Filtrado Glomerular

El filtrado glomerular se mantiene estable en un rango de presión arterial de 80-170 mmHg.

Mecanismos

1. Respuesta Miogénica: Contracción del músculo liso en la arteriola aferente.
2. Retroalimentación Tubuloglomerular: Regulación por el aparato yuxtaglomerular (involucra el SRAA).

Aparato Yuxtaglomerular

• Mácula Densa: Mide la concentración de NaCl en el túbulo distal.
• Células Yuxtaglomerulares: Mecanorreceptores en vasos sanguíneos que regulan la constricción y dilatación.

Coeficiente Glomerular y Efecto Donnan

• El coeficiente glomerular es el producto de la permeabilidad y el área de superficie de los capilares.
• El Efecto Donnan es un fenómeno bifásico que depende de la vasoconstricción de la arteriola eferente.

Reabsorción y Excreción por Segmentos Tubulares

La reabsorción varía según la sustancia:

Túbulo Contorneado Proximal (65% del Filtrado)

Epitelio cúbico simple, borde en cepillo, muchas mitocondrias. Solo usa ATP para mover Na⁺ (bomba Na⁺/K⁺).

• Reabsorbe: 65-70% del filtrado. Na⁺, Cl⁻, HCO₃⁻, K⁺, agua (alta permeabilidad), glucosa, aminoácidos, lactato, citrato.
• Secreta: H⁺, ácidos y bases orgánicos.
• Si se satura el transporte, se alcanza el Transporte Máximo (Tm) (ej. glucosa).

Asa de Henle (25% del Filtrado)

Crea el gradiente osmótico para concentrar/diluir la orina (mecanismo contracorriente).

• Descendente Fino: Permeable a H₂O → reabsorbe agua, aumenta la osmolaridad.
• Ascendente Fino: Impermeable a H₂O, reabsorbe Na⁺/Cl⁻, disminuye la osmolaridad.
• Ascendente Grueso: Impermeable a H₂O. Bomba Na⁺/K⁺ → cotransporte 1Na/2Cl/1K. Reabsorbe Mg²⁺ y Ca²⁺ por vía paracelular.

Túbulo Contorneado Distal (5% del Filtrado)

Epitelio cúbico, mitocondrias, impermeable a H₂O (segmento diluyente).

• Reabsorbe: Na⁺, Cl⁻, Ca²⁺, Mg²⁺.
• Contiene la mácula densa (detecta Na⁺/Cl⁻ y activa SRAA).
• El cotransportador Na⁺/Cl⁻ es sensible a diuréticos tiazídicos.

Túbulo Conector y Túbulo Colector

Ajuste final del volumen, osmolaridad, TA y pH de la orina.

Células Principales (60–70%)

Reguladas por Aldosterona y ADH.

• Reabsorben Na⁺/H₂O.
• Secretan K⁺.

Células Intercaladas (30–40%) (Equilibrio Ácido-Base)

• Tipo A: Secreta H⁺, reabsorbe HCO₃⁻/K⁺.
• Tipo B: Secreta HCO₃⁻/K⁺, reabsorbe H⁺.

Regulación Hormonal en el Túbulo Colector

• ADH (Hormona Antidiurética): Inserta acuaporinas → reabsorbe agua (aumenta la osmolaridad urinaria).
• Aldosterona: Aumenta la reabsorción de Na⁺, aumenta la secreción de K⁺ y H⁺.

Alteraciones Asociadas

• Diabetes Insípida (DI): Disminución de ADH, orina diluida.
• SIADH: Aumento de ADH, retención de agua.
• Hiper/hipokalemia.