EL APARATO EXCRETOR
UNIDAD DIDÁCTICA 7
1. GENERALIDADES. HOMEOSTASIS La EXCRECIÓN es el proceso mediante el cual el organismo elimina los productos de desecho procedentes de las reacciones metabólicas que tienen lugar en las células. Estos productos pueden resultar tóxicos si alcanzan ciertas concentraciones , por lo que deben ser expulsados fuera del organismo para que el medio interno mantenga su composición dentro de unos límites tolerables. En este proceso participan los siguientes órganos: - Riñones: principales órganos excretores, fundamentales para que el medio interno se mantenga constante, pues regulan no sólo su volumen, sino también la concentración de muchos compuestos. - Pulmones: expulsan al exterior los gases producidos en la respiración celular: CO2 y vapor de agua.
- Glándulas sudoríparas: vierten sudor al exterior. El sudor es un líquido de composición semejante a la orina, pero más diluido, que tiene un importante papel como termorregulador, pues al evaporarse sobre la piel absorbe calor de esta, haciendo disminuir su temperatura. - Hígado: actúa como órgano de excreción de algunas sustancias, como los pigmentos biliares (procedentes de la destrucción de la hemoglobina) y determinados fármacos que se excretan con la bilis. Debemos distinguir entre: • EXCRECIÓN: proceso mediante el que se eliminan productos de desecho producidos en el metabolismo celular. • SECRECIÓN: producción de sustancias útiles para el organismo por metabolismo celular, como enzimas u hormonas. • DEFECACIÓN: expulsión del cuerpo de sustancias que no han sido digeridas. Las materias fecales NO SON PRODUCTOS DEL METABOLISMO!!!
Para que el medio interno esté en condiciones adecuadas para la vida de las células, sus características (composición, concentración, temperatura, pH…) han de mantenerse constantes, dentro de límites muy estrechos. Si varia, los cambios son inmediatamente corregidos por mecanismos reguladores. Al conjunto de mecanismos que mantienen constantes las condiciones del medio interno se le conoce como HOMEOSTASIS. Prácticamente todos los órganos realizan funciones que contribuyen al mantenimiento del equilibrio homeostático. Especial importancia tienen en esto la piel, el hígado, los riñones y los pulmones. Entre otros mecanismos homeostáticos destacamos la glucemia, que debe mantenerse en torno a 1 gramo de glucosa por litro de sangre; la temperatura corporal, próxima a los 36,5 ⁰C, o el pH del plasma sanguíneo, cuyo valor debe permanecer cercano a 7,41.
ACTIVIDADES 1. ¿Qué relación existe entre los aparatos excretor y circulatorio? 2. De las siguientes acciones indica cuales considerarías excreción, defecación o secreción: a) Eliminación de CO2 por los pulmones b) Eliminación de heces c) Llorar d) Expulsión de bilis por el hígado e) Producción de leche por las mamas 3. ¿Por qué es necesario que el medio interno se mantenga constante? ¿Cómo se logra?
2. ANATOMÍA DEL APARATO EXCRETOR El aparato excretor está constituido por: - Los órganos excretores: RIÑONES - Las vías excretoras: URÉTERES, VEJIGA y URETRA. LOS RIÑONES Son los órganos excretores más importantes del organismo y juegan un papel decisivo en la regulación del medio interno. Son dos órganos de 10-12 cm de longitud, con forma de haba, rojizos y envueltos por una cubierta de células adiposas. Se disponen simétricamente a ambos lados de la columna vertebral, en la zona lumbar. Sobre cada riñón se encuentran las glándulas suprarrenales, de función endocrina. Por su parte cóncava, el hilio, entra la arteria renal y salen el uréter y la vena renal. La arteria renal es una rama de la aorta y lleva sangre cargada de desechos hacia el riñón. Dentro de éste se subdivide formando arteriolas, cada una de las cuales irriga un glomérulo. Las dos arterias renales reciben alrededor de una cuarta parte del volumen de sangre bombeado por el corazón. Toda la sangre del cuerpo pasa por el riñón unas 20 veces cada hora. La vena renal saca del riñón la sangre libre de desechos. La unidad funcional del riñón se llama nefrona, en cada riñón hay más de un millón, y son las encargadas de depurar la sangre.
En un corte longitudinal del riñón apreciamos las siguientes zonas: - Cápsula renal: capa más externa compuesta de tejido conjuntivo fibroso, muy resistente. - Corteza: área externa de 1 cm de espesor, roja y de aspecto granuloso. Emite prolongaciones radiales hacia el interior llamadas columnas renales, a intervalos regulares. - Médula: área interna, repleta de vasos sanguíneos, de aspecto estriado. Está dividida por las columnas renales en sectores denominados pirámides renales, cuyas puntas miran hacia el interior del riñón. - Pelvis renal: cavidad interna del riñón. En el lado de la médula (parte más externa) se divide en varias cámaras llamadas cálices renales, que coinciden con las puntas de las pirámides. En la pelvis se va acumulando la orina antes de salir del riñón.
VÍAS EXCRETORAS Comunican los riñones con el exterior. - URÉTERES: son conductos de unos 25 cm de longitud que parten del la pelvis renal y desembocan en la vejiga. - VEJIGA URINARIA: bolsa dilatable situada en la base de la cavidad abdominal, detrás del pubis. Su capacidad normal es de unos 350 cc, pero sus paredes pueden distenderse ampliamente, llegando a retener más de un litro de orina. - URETRA: conducto que lleva la orina desde la vejiga al exterior. En la mijer mide unos 6 cm de longitud; en el hombre unos 15-20 cm. En el comienzo de la uretra existe un doble esfínter muscular que controla la micción.
3. FUNCIONES DE LOS RIÑONES Además de excretar productos de desecho metabólicos, los riñones realizan otras funciones: - Regulan el equilibrio hídrico y electrolítico - Regulan el equilibrio ácido- base - Regulan la formación de eritrocitos - Regulan la presión arterial - Sintetizan glucosa a partir de aminoácidos.
1. Sistema urinario humano: 2. Riñón, 3. Pelvis renal, 4. Uréter, 5. Vejiga urinaria, 6. Uretra, 7. Glándula suprarrenal 8. Arteria y venas renales, 9. Vena cava inferior, 10. Aorta abdominal, 11. Arteria ilíaca común y vena ilíaca común, 12. Hígado, 13. Intestino grueso, 14. Pelvis.
1. Corteza renal, 2. Médula renal, 3. Papila renal, 4, Pirámide renal, 5. Columna renal, 6. Cápsula fibrosa, 7. Cáliz menor, 8. Cáliz mayor, 9. Uréter, 10. Pelvis renal, 11. Hilio renal.
Nefrona, unidad básica del riñón con sus diferentes partes: 1. Glomérulo renal, 2. Arteriola eferente, 3. Cápsula de Bowman, 4. Túbulo proximal, 5. Conducto colector cortical, 6. Túbulo contorneado distal, 7. Asa de Henle, 8. Conducto papilar, 9. Capilares peritubulares, 10. Venas arciformes del riñón, 11. Arterias arcuatas, 12. Arteriola aferente, 13. Aparato yuxtaglomerular.
4. FISIOLOGÍA DE LA NEFRONA La nefrona filtra la sangre y la libera de los residuos metabólicos. En cada riñón hay cerca de 1.200.000 nefronas. En una nefrona ocurren los siguientes procesos:
1) FILTRACIÓN: es el paso de plasma sanguíneo desde el capilar glomerular al interior de cápsula de Bowman, debido principalmente a la presión de la sangre en los capilares glomerulares, que son especialmente permeables. La presión se mantiene elevada debido a que el calibre de la arteriola eferente es menor que el de la aferente. El filtrado glomerular tiene una composición muy parecida a la del plasma, pero sin proteínas ni células sanguíneas. Tiene: agua, glucosa, urea, aminoácidos, sales minerales y otras pequeñas moléculas. El filtrado fluye por los túbulos, y a medida que avanza, se van reabsorbiendo casi todas las sales, glucosa, aminoácidos, vitaminas y agua, pasando de nuevo a la sangre.
2) REABSORCIÓN TUBULAR: la mayor parte del agua y sustancias disueltas que se filtran por el glomérulo son reabsorbidas y pasan a los capilares peritubulares ingresando de nuevo en la sangre. Estos capilares confluyen en la vena renal, que sale del riñón llevando sangre libre de residuos. El líquido restante, que llega al final del tubo colector, es una disolución concentrada de urea y otras sustancias de desecho que formarán la orina. En el túbulo proximal se reabsorbe del 65 al 70% del filtrado glomerular. Esto se debe a que se absorbe activamente sodio, que arrastra consigo y pasivamente al agua. En este tramo se reabsorbe también gran parte del bicarbonato, de la glucosa y de los aminoácidos. En el asa de Henle se reabsorbe un 25% de NaCl y un 15% de agua filtrados. Por último, en el túbulo distal, se secretan K e hidrogeniones (acidifican la orina) y se reabsorben fracciones variables de Na y agua. El riñón filtra unos 120 ml de plasma por minuto, mientras que en ese tiempo sólo se forma 1 ml de orina. La reabsorción de agua en el túbulo contorneado distal y en el túbulo colector depende de la hormona antidiurética (ADH) producida por la neurohipófisis. Desde la corteza renal hasta la parte interna de la médula existe un gradiente de potencial osmótico. En estas condiciones, el agua sale de la rama descendente del asa de Henle y vuelve a entrar en la rama ascendente, cuya porción gruesa es muy permeable al agua. Aquí se reabsorben activamente Na+, K+ y Cl-, con lo que el filtrado de vuelve hipoosmótico. En ausencia de ADH se produce un gran volumen de orina muy diluída, pues los túbulos distal y colector son impermeables.
En cambio, la presencia de ADH hace que se reabsorba rápidamente agua en estos tubos, con lo que se produce una orina concentrada. La aldosterona producida por las glándulas suprarrenales también contribuye a la formación de orina concentrada, pues incrementa la reabsorción de Na+ en el túbulo colector, lo que provoca, en presencia de ADH, una mayor retención de agua. 3) SECRECIÓN TUBULAR: así como existe la capacidad de reabsorber sustancias, el túbulo renal también es capaz de secretar otras, como iones que se encuentran en exceso (creatinina, sodio) o de ciertas sustancias químicas, pasando desde el torrente sanguíneo a la luz del túbulo. Esta secreción libera al cuerpo de ciertos materiales y controla el pH sanguíneo.
5. COMPOSICIÓN DE LA ORINA La orina se compone de agua (95%), sales minerales (2%) y sustancias orgánicas (3%). Las sales minerales más importantes son los cloruros, fosfatos, sulfatos y una pequeña cantidad de sales amoniacales. Las sustancias orgánicas más importantes son las de tipo nitrogenado como la urea, el ácido úrico y la creatinina. La urea se encuentra en una concentración de 20 g/l y procede del amoníaco producido en el catabolismo proteico. En el hígado se combina con CO2 para dar urea. El ácido úrico se origina en el catabolismo de las bases nitrogenadas. La creatinina también procede del catabolismo proteico. En la orina pueden encontrarse algunas sustancias a causa de enfermedades o porque se hallan en sangre en una cantidad por encima de lo normal. Tal es el caso de la glucosuria.
6. LAS GLÁNDULAS SUDORÍPARAS Están compuestas por un conjunto de túbulos apelotonados, situados en la dermis, y un tubo excretor que atraviesa la epidermis y desemboca en la superficie de la piel. Existen dos tipos: - Glándulas ecrinas: situadas por toda la piel, muy numerosas, y funcionan toda la vida. - Glándulas apocrinas: se encuentran en axilas, pubis, areola mamaria y comienzan a funcionar en la pubertad. La sustancia excretada por las glándulas sudoríparas se denomina sudor, y se compone de agua (99%), sales minerales (0,6%), sobre todo NaCl, y sustancias orgánicas (0,4%), como la urea, la creatinina y diversas sales de ácido úrico. El sudor tiene 2 funciones: • Contribuir a la excreción de sustancias de desecho del catabolismo (urea y ácido úrico) • Regular la temperatura corporal impidiendo que se eleve excesivamente. La excreción de sudor depende de la temperatura ambiental, del ejercicio muscular e incluso del propio funcionamiento del riñón. El volumen de líquido transpirado va desde unos 0,5 litros hasta 2 ó 3 litros en un día de calor.
TERMORREGULACIÓN La homeotermia es una de las adaptaciones homeostáticas de nuestro organismo. Es la capacidad de mantener constante la temperatura de nuestro cuerpo. A esto contribuyen la estructura de nuestra piel, la presencia de pelo y procesos fisiológicos como la sudoración y el hecho de tiritar. La piel y sus estructuras anejas constituyen una «capa aislante» que hace que nuestro cuerpo se caliente o se enfríe con mayor dificultad. Cuando la temperatura ambiental es baja, la temperatura de la sangre disminuye ligeramente y estimula los termorreceptores del hipotálamo que ponen en funcionamiento una serie de procesos que aumentan la temperatura corporal: vasoconstricción periférica (para evitar el riego sanguíneo en la superficie corporal), disminución de la actividad de las glándulas sudoríparas, aumento del ritmo metabólico y la tiritera. Cuando la temperatura del medio aumenta se producen los procesos contrarios: vasodilatación, sudoración y disminución del ritmo metabólico. La sudoración aprovecha el elevado calor de vaporización del agua para refrigerar nuestro cuerpo. Cuando la temperatura corporal aumenta, desprendemos calor, y este se utiliza para evaporar el agua del sudor.
7. PRINCIPALES ENFERMEDADES DE LOS ÓRGANOS EXCRETORES • GLOMERULONEFRITIS: inflamación del riñón que afecta a los glomérulos. Suele ser causada por complejos inmunes. Los glomérulos están tan congestionados, que sus membranas se hacen muy permeables y se permite el paso de células sanguíneas y proteínas al filtrado. • PIELONEFRITIS: inflamación de uno o ambos riñones, que afecta a las nefronas y a la pelvis renal. Suele deberse a una infección en otra localización, generalmente por E. coli. • CISTITIS: inflamación de la pared de la vejiga urinaria por infección bacteriana. • SÍNDROME NEFRÓTICO: presencia de proteínas en la orina, principalmente albúmina. Causa edema y niveles plasmáticos elevados de colesterol y fosfolípidos.
• INSUFICIENCIA RENAL: disminución o interrupción de la función renal. Puede ser aguda o crónica. En la primera hay un cese brusco de la función renal, causada por un riego sanguíneo inadecuado del riñón o por otras enfermedades renales. En la crónica la disminución de la función renal es progresiva y generalmente irreversible. • ENFERMEDAD POLIQUÍSTICA: es hereditaria. El tejido renal contiene quistes que aumentan de tamaño y producen una insuficiencia renal. • DIABETES INSÍPIDA: excreción de un gran volumen de orina muy diluida, junto con una sed extrema. Causada por un defecto en la producción de ADH o una insensibilidad de los túbulos colectores a la misma. • CÁLCULOS RENALES: se produce por la cristalización de sales presentes en la orina. Pueden formarse en cualquier porción del aparato excretor. Producida por una ingesta excesiva de calcio, aumento del ácido úrico en sangre, una disminución de la ingesta de agua… Pueden eliminarse solos o requerir de intervención quirúrgica.