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La osmorregulación y su importancia
Antes de hablar de la osmorregulación, debemos definir la osmolalidad y la presión osmótica.
Laosmolalidad es la medida del número de partículas disueltas en moles por litro de líquido.
La presiónosmótica es la presión que hay que aplicar a una solución para impedir el movimiento hacia el interior del agua de otra solución menos concentrada cuando ambas soluciones están separadas por una membrana semipermeable, como una membrana celular.
Lapresión osmótica viene determinada por la osmolalidad. A mayor osmolalidad de una solución, mayor presión osmótica.
Fig. 1 - El concepto de presión osmótica
La osmorregulación es una regulación homeostática activa de la presión osmótica de los fluidos corporales dentro de los organismos. Puesto que la presión osmótica determina el movimiento del agua, la osmorregulación permite, en efecto, mantener el equilibrio de líquidos y la concentración de electrolitos en el organismo. Como mencionamos en nuestro artículo sobre la homeostasis, los mecanismos homeostáticos, incluida la osmorregulación, requieren cuatro elementos para ser funcionales. Se trata de un sensor, un centro de control, un efector y un sistema de retroalimentación.
Tipos de osmorregulación
Los organismos se dividen en dos grupos según el tipo de su osmorregulación. Estos dos grupos son los osmoconformadores y los osmorreguladores.
Entre los osmoconformadores se encuentran los invertebrados marinos. Ajustan la osmolalidad de su cuerpo para que coincida con su entorno, aunque la composición iónica del interior de su cuerpo sea distinta de la de su entorno.
Por otra parte, entre lososmorreguladores se encuentran losmamíferos, los peces y la mayoría de los animales en general. Los osmorreguladores regulan estrictamente una osmolalidad interna distinta de la de su entorno. Estos organismos tienen órganos especializados que controlan activamente la captación y excreción de sal para mantener constante la osmolalidad de su cuerpo.
La osmorregulación en el ser humano
Alrededor del 60% del cuerpo humano está compuesto por líquidos. Esta cantidad puede variar ligeramente entre individuos en función de su sexo, edad y masa muscular magra.
Los líquidos del cuerpo humano están separados en dos compartimentos principales, dentro y fuera de las células. Aproximadamente 2/3 del contenido de agua de nuestro cuerpo está en nuestros líquidos intracelulares (LIC); el 1/3 restante forma nuestro líquido extracelular (LEC ). El LEC está formado por el líquido que hay entre las células(líquido intersticial) y el plasma sanguíneo. Una alteración de la presión osmótica de cualquiera de estos compartimentos puede provocar un desequilibrio en el movimiento del agua entre ellos y, por tanto, alterar la concentración de sus electrolitos. Además, un descenso del volumen plasmático puede provocar una hipotensión arterial con graves consecuencias.
Los electrolitos son minerales esenciales que llevan una carga eléctrica. Los electrolitos ayudan a tu cuerpo a regular los niveles de pH, te mantienen hidratado y otros. Ejemplos de electrolitos son el cloruro, el magnesio, el calcio, etc. Probablemente hayas visto bebidas deportivas como Lucozade que anuncian electrolitos en sus bebidas para darte un empujón. Pero no te preocupes, no necesitas Lucozade para tener suficientes electrolitos; una dieta sana te proporcionará todos los esenciales.
Sin embargo, si empiezas a tener un bajo nivel de electrolitos, perjudicará el funcionamiento de tu organismo. Puede provocar desequilibrios ácidos, contracciones musculares, coagulación de la sangre y otros. Los síntomas incluyen frecuencia cardiaca acelerada, fatiga, náuseas y otros.
Fig. 2 - Localización del hipotálamo
Los osmorreceptores detectan cambios en la presión osmótica de la sangre en el hipotálamo. Estos cambios se transmiten al centro de control del hipotálamo. Si la sangre está demasiado concentrada, los osmorreceptores lo detectan, y el hipotálamo responde estimulando la sed y aumentando la liberación de la hormona antidiurética (ADH). La ADH es una hormona endocrina(un mensajero que se libera directamente en el torrente sanguíneo) que se dirige a los riñones y aumenta la reabsorción de agua por la orina. Si se detecta que la sangre está demasiado diluida, el hipotálamo disminuye la liberación de ADH, permitiendo que se excrete más agua en la orina.
Este mecanismo está controlado por una retroalimentación negativa. En cuanto la presión osmótica de la sangre vuelve a su valor óptimo, la respuesta del hipotálamo vuelve también a su valor basal. Este proceso permite mantener la osmolalidad de la sangre en un valor relativamente constante.
Fig. 3 - Regulación de los niveles de agua corporal por retroalimentación negativa impulsada por la hormona antidiurética (ADH)
Estructura y función de los riñones
Los mamíferos tienen dos riñones situados en la parte posterior de la cavidad abdominal, a ambos lados de la médula espinal. Los riñones son órganos esenciales que tienen cuatro funciones principales:
- Osmorregulación: Regulación del contenido de agua de la sangre.
- Excreción: Los riñones excretan los productos de desecho metabólicos, como la urea, así como las sustancias que se encuentran en exceso en el organismo, como los iones de sodio o de potasio.
- Regulación del pH: Al controlar la excreción y reabsorción de bicarbonato, los riñones regulan el pH sanguíneo.
- Secreción endocrina: Los riñones también son glándulas endocrinas. Liberan la hormona eritropoyetina (EPO), que actúa sobre la médula ósea y aumenta el número de glóbulos rojos.
Estructura de los riñones
El riñón consta de varias estructuras, como se ve en el esquema siguiente.
Fig. 4 - Anatomía del riñón y las estructuras que lo componen
Estas estructuras y sus descripciones se resumen en la tabla siguiente.
Tabla 1. Estructuras del riñón.
Clave:
- Rojo - Una arteria con sangre oxigenada
- Azul - Una vena con sangre desoxigenada
- Amarillo - Otras estructuras
Estructura | Descripción |
Cápsula fibrosa | Membrana protectora que rodea al riñón. |
Corteza | Región externa de color claro del riñón. La corteza está formada por las cápsulas de Bowman, los túbulos contorneados y los vasos sanguíneos. |
Médula | La región interna del riñón, de color más oscuro, tiene forma de múltiples pirámides. La médula está formada por asas de Henle, conductos colectores y vasos sanguíneos. |
Pelvis renal | Cavidad en forma de embudo donde desembocan los conductos colectores. La orina se acumula aquí antes de entrar en el uréter. |
Uréter | Conducto urinario que transporta la orina desde el riñón hasta la vejiga. |
Arteria renal | La arteria renal es una rama directa de la aorta abdominal. Suministra sangre oxigenada al riñón. |
Vena renal | La vena renal devuelve la sangre del riñón y drena directamente en la vena cava inferior. |
La nefrona: definición y estructura
La nefrona es la unidad funcional del riñón. Consiste en un tubo de 14 mm de radio estrecho cerrado por ambos extremos. La nefrona consta de distintas regiones, cada una con funciones diferentes. Estas estructuras incluyen:
- La cápsula de Bowman: El comienzo de la nefrona está rodeado por una densa red de capilares sanguíneos denominada glomérulo. La capa interna de la cápsula de Bowman está revestida de células especializadas llamadas podocitos, que impiden el paso de partículas grandes, como células, de la sangre a la nefrona.
- Túbulo contorneado proximal: La continuación de la nefrona desde la cápsula de Bowman. Esta región contiene túbulos muy retorcidos que están rodeados de capilares sanguíneos. Además, las células epiteliales que recubren los túbulos contorneados proximales tienen microvellosidades para mejorar la reabsorción de sustancias del filtrado.
- Asa de Henle: Un largo asa en forma de U que se extiende desde la corteza hasta la médula y vuelve de nuevo a la corteza. Este asa está rodeada de capilares sanguíneos y desempeña un papel importante en el establecimiento del gradiente corticomedular.
- Túbulo convoluto distal: La continuación del asa de Henle revestida de células epiteliales. Los túbulos de esta región están rodeados de menos capilares que los túbulos contorneados proximales.
- Conducto colector: Conducto al que drenan múltiples túbulos contorneados distales. El conducto colector transporta la orina y acaba drenando en la pelvis renal.
Hay varios vasos sanguíneos asociados a distintas regiones de la nefrona. La tabla siguiente muestra el nombre y la descripción de estos vasos sanguíneos.
Tabla 2. Vasos sanguíneos asociados a la nefrona.
Vasos sanguíneos | Descripción |
Arteriola aferente | Pequeña arteria que nace de la arteria renal. La arteriola aferente penetra en la cápsula de Bowman y forma el glomérulo. |
Glomérulo | Red muy densa de capilares que nace de la arteriola aferente, donde se filtra el líquido de la sangre hacia la cápsula de Bowman. Los capilares glomerulares se unen para formar la arteriola eferente. |
Arteriola eferente | Pequeña arteria que surge de la recombinación de los capilares glomerulares. El estrecho diámetro de la arteriola eferente aumenta la presión sanguínea en los capilares glomerulares, lo que permite filtrar más líquidos. La arteriola eferente emite muchas ramas que forman los capilares sanguíneos. |
Capilares sanguíneos | Estos capilares sanguíneos se originan en la arteriola eferente y rodean el túbulo contorneado proximal, el asa de Henle y el túbulo contorneado distal. Estos capilares permiten la reabsorción de sustancias de la nefrona de vuelta a la sangre y la excreción de productos de desecho en la nefrona. |
Osmorregulación - Puntos clave
- La osmolalidad mide el número de partículas disueltas en moles por litro de líquido. La presión osmótica viene determinada por la osmolalidad. A mayor osmolalidad de una solución, mayor presión osmótica.
- La osmorregulación es la regulación homeostática activa de la presión osmótica de los fluidos corporales dentro de los organismos. Los cambios en la presión osmótica de la sangre son detectados por los osmorreceptores del hipotálamo. Estos cambios se transmiten al centro de control, que también se encuentra en el hipotálamo.
- Los mamíferos tienen dos riñones. Las principales funciones de los riñones son
- Osmorregulación
- Excreción de productos de desecho
- Regulación del pH
- Secreción endocrina de EPO
- El riñón se compone de varias partes y estructuras. Entre ellas están
Cápsula fibrosa
Corteza
Médula
Pelvis renal
Uréter
Arteria renal
Vena renal
La unidad funcional del riñón se llama nefrona.
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