El mayor órgano excretor de un mamífero es el riñón. Los humanos tienen dos riñones localizados en la zona postero-superior de la cavidad abdominal. La orina producida por los riñones es conducida hacia la vejiga por los uréteres. La orina drena desde la vejiga hacia el exterior por la uretra.
Internamente en el riñón se observa la corteza y la médula, en la que se distinguen las pirámides renales que desembocan en el uréter. El trabajo del riñón se lleva a cabo en unidades funcionales denominadas nefrones. Cada riñón humano contiene alrededor de un millón de nefrones.
Cada nefrón consiste en componentes vasculares y tubulares. Una arteriola aferente transporta sangre hacia un ovillo de capilares denominado glomérulo. La sangre pasa desde el glomérulo hacia la arteriola eferente y desde allí a los capilares peritubulares que rodean la porción cortical de los túbulos del nefrón.
La presión sanguínea empuja a moléculas pequeñas como las de agua, las que se filtran desde el glomérulo hacia la cápsula de Bowman. El segmento inicial del túbulo renal se denomina túbulo contorneado proximal. El glomérulo, la cápsula de Bowman y el túbulo proximal de cada nefrón se localizan en la corteza renal.
Desde el túbulo proximal, el nefrón se introduce en la médula. La porción medular del túbulo se denomina asa de Henle. La rama ascendente del asa de Henle, llega hasta la corteza y se continua con el túbulo contorneado distal.
Los túbulos distales de muchos nefrones desembocan, a nivel de la corteza, en el tubo colector. Los tubos colectores corren paralelos a las ramas del asa de Henle, atravesando la médula y desembocando en las pirámides renales que drenan en el uréter.
Unos pocos capilares peritubulares denominados vasa recta, recorren la médula en paralelo a las asas de Henle y tubos colectores. Estos capilares transportan moléculas que son reabsorbidas desde los túbulos. Los capilares peritubulares se reúnen formando una vénula que, eventualmente, conduce a la vena renal.
Los nefrones regulan la composición de la sangre y orina por filtración, secreción y reabsorción.
Un panorama esquemático nos permitirá ver cómo este proceso se lleva a cabo en los distintos segmentos del nefrón:
La cápsula de Bowman y el glomérulo son reponsables de llevar a cabo el primer paso en el proceso formador de orina. La presión de la sangre que circula por el glomérulo, fuerza a moléculas pequeñas como las de agua a pasar desde el glomérulo hacia la cápsula de Bowman. Durante este proceso de filtración, las células sanguíneas y las proteínas continuan su recorrido hacia la arteriola eferente.
El túbulo contorneado proximal es responsable de realizar la reabsorción de la mayor parte del agua y solutos filtrados desde el glomérulo. Las células de esta sección del nefrón, transportan activamente Na+ ( los aniones Cl- siguen al sodio pasivamente) y otros solutos como la glucosa y aminoácidos, hacia afuera del fluido tubular.
El transporte activo de solutos desde el túbulo proximal hacia el fluido tisular, arrastra agua por ósmosis. El agua y los solutos regresan a la sangre moviéndose por el fluido tisular hacia los capilares peritubulares y desde allí, abandonan el riñón por una vena.
A pesar del importante volumen de agua y solutos que son reaborbidos a nivel del túbulo contorneado proximal, la osmolaridad del fluido que ingresa al asa de Henle es similar a la del plasma sanguíneo. Su composición en cambio, es diferente.
La habilidad del riñón de producir una orina hipertónica con respecto al plasma, radica en el asa de Henle. La curva del asa de Henle, no concentra directamente a la orina. Esta función requiere de un mecanismo de contracorriente, multiplicador del gradiente de concentración alrededor de la médula.
Para entender el mecanismo multiplicador de contracorriente, comenzaremos con la rama ascendente del asa de Henle, la que transporta Cl- activamente (el Na+ lo sigue pasivamente) desde el fluido tubular hacia los tejidos circundantes. Como la rama ascendente no es permeable al agua, la reabsorción de Na+ y Cl- en esta parte del túbulo, no es seguida por la difusión del agua hacia afuera del túbulo. Esta reabsorción de Na+ y Cl- aumenta la concentración de solutos en el fluido tisular circundante.
La rama descendente, en contraste, es permeable al agua pero no al Na+ ni al Cl-. Como el medio que rodea a la rama descendente se ha tornado más concentrado, el agua del fluido tubular es arrastrada por ósmosis. Como resultado, el fluido tubular se concentra a medida que fluye hacia el fondo de la médula renal.
Como ya se ha indicado, la rama ascendente no es permeable al agua pero si al Na+ y al Cl-, por lo tanto, como el fluido tubular es más concentrado que el medio, el Na+ y el Cl- difunden hacia afuera del túbulo. En este tramo del asa de Henle, continúa el transporte activo de Na+ y Cl- hacia la médula.
El resultado de este proceso es que el fluido que llega al túbulo contorneado distal es menos concentrado que el plasma sanguíneo. Los solutos que pasaron del fluido tubular hacia la médula renal, han creado un gradiente de concentración en el fluido de los tejidos circundantes.
Como el fluido en el túbulo distal es menos concentrado que en los alrededores de la corteza, a medida que fluye por el tubo colector, pierde agua por ósmosis.
El fluido que ingresa en el tubo colector es de igual concentración que el plasma, sin embargo, como han sido removidos Na+ y Cl- , aumenta la proporción de urea y otros desechos en el total de los solutos contenidos en el fluido tubular.
El tubo colector desciende desde la corteza hacia el extremo de la pirámide renal. En su recorrido, el tubo colector se interna en un medio que acrecienta su gradiente de concentración. Esto provoca la salida de más agua desde le fluido tubular, y por lo tanto, la concentración de la orina.