Context
L’aigua interna, hidratant el teixit connectiu i circulant pels vasos limfàtics i sanguinis permet l’arribada i sortida de tota mena de molècules en els teixits dels organismes. Tanmateix permet dissoldre i eliminar l’excès d’ions i molècules metabòliques que no es poden aprofitar amb la formació d’orina.
Filtració glomerular de la sang
Aquí tornem a trobar a la nostra molècula d’aigua arribant al cor per una vena jugular seguida de la vena cava superior i fent cap a un pulmó, de nou, per finalment tornar al cor esquerre i sortir per l’artèria aorta a uns 30 centímetres per segon. A partir d’aquí podrà ser distribuïda per l’organisme i, aquesta vegada, podem imaginar que se salta les dues artèries caròtides i no torna al cervell.
Ben aviat, però, es troba amb una turbulència important ben a prop de la sortida de les dues artèries renals que surten una cap a cada ronyó més o menys a la mateixa alçada. Les artèries renals són troncs grossos que s’emporten si fa o no fa una quarta part de la sang arterial, oxigenada, que acaba de sortir del cor. Els ronyons doncs estan en una particular situació estratègica i poden acollir molta sang per a filtrar-la, controlar els ions que porta i les molècules indesitjables del metabolisme cel·lular. També poden monitorar la quantitat d’oxigen que arrosseguen els glòbuls vermells per preveure si en faltarà més i, tanmateix vigilar la pressió de la mateixa sang per preveure modificacions i algunes funcions més.
La molècula d’aigua acaba d’entrar en un lloc on es valorarà meticulosament si és necessària i, si és prescindible, serà eliminada, excretada per l’orina produïda en els ronyons.
Als dos ronyons arriben 1300 mil·lilitres de sang cada minut i filtren un 10%, uns 125 mil·lilitres d’orina (primària podríem dir) cada minut, que si fora la definitiva ens portaria a orinar més de 7 litres cada hora. Afortunadament, menys d’un 1% d’aquest filtratge acaba quedant per ser expulsat finalment cada minut, passant a la bufeta urinària a l’espera de la micció.
Les estructures que fan aquestes funcions s’anomenen nefrones (hi ha 1.5 x 106 en cada ronyó) i són les unitats bàsiques, els histosistemes bàsics i repetitius de la funció renal (figura 17). Posseeixen una fantàstica arquitectura amb una primera part que té una gran capacitat de filtració del plasma (els glomèruls) que deixen passar de tot excepte a les cèl·lules de la sang i una segona part (els tubs de cada nefrona) que reabsorbeix tot allò que no s’ha de perdre, tot allò que és necessari, que és quasi tot el filtratge, i sols deixa anar finalment la petita porció indesitjable.
Els glomèruls, cada glomèrul, pot filtrar tanta sang perquè és l’únic lloc on les cèl·lules dels capil·lars sanguinis estan plenes de forats, de fenestracions que, sense cap mena de barrera o diafragma, que sí que hi és en altres capil·lars fenestrats com els de les glàndules endocrines, deixa sortir el plasma cap a un receptacle (espai de Bowman) que es continua pels llarguíssims tubs de diferent diàmetre i funció de cada nefrona.
Figura 17. Glomèrul renal. El glomèrul renal és la unitat de filtració renal del plasma. Els capil·lars sanguinis (NC, nanses capil·lars) s’originen en una arteriola aferent (AA) i drenen per una arteriola eferent (AE). En la capa mitjana de l’arteriola aferent els miòcits llisos estan modificats (aparell juxtaglomerular, AJ) com a cèl·lules secretores de renina en resposta a una disminució de la pressió sanguínia. L’enzim renina quan és secretat, trenca l’angiotensinogen plasmàtic i deixa angiotensina que després d’alguna transformació a l’altura de la circulació del pulmó, incrementa la tonicitat de les cèl·lules musculars d’artèries i arterioles de tot arreu i puja la pressió sanguínia. Quant a la filtració del plasma, les cèl·lules endotelials capil·lars tenen fenestracions sense cap diafragma (porus nets d’uns 60 nanòmetres, nm), sense cap mena d’obstacle per al degoteig lliure del líquid plasmàtic i això permet elevats nivells de filtració. Finalment, el filtrat del plasma ha de passar entre els petits peus (pedicels) de les cèl·lules situades per fora dels capil·lars, els Podòcits. Entre els pedicels queden minúscules escletxes anomenades ranures de filtració que, aquestes sí, tenen un diafragma format per molècules d’una proteïna (Podocalixina) que deixa passar molècules entre 4 i 5 nm contribuint a una àmplia filtració del plasma. Dibuix que forma part del llibre: “Dibuixos d’Histologia. La histologia en cent dibuixos per a la pissarra”, JM Tomàs, Col·lecció eina, Publicacions de la URV, 2025.
Reabsorció
Per al seguiment de la molècula d’aigua que ens ocupa, no necessitem tots els detalls del procés de reabsorció que necessitaria llibres sencers per a la seva descripció (figura 18). La reabsorció comença immediatament en la primera part del tub que es troba en sortir del glomèrul anomenat tub tortuós proximal (TTP) on es reabsorbeix, en gran manera, per mecanismes actius de transport, gairebé tot, proteïnes, molts ions (com el calci), sucres, aminoàcids, lípids petits i un 70% de l’aigua i dels ions de sodi.
Un 15% més de l’aigua (i el sodi) que queda en arribar al final del TTP, es reabsorbeix en la nansa d’Henle formada per la seqüència completa de tubs rectes, gruixuts i prims, descendents i ascendents que segueixen. La porció descendent de la nansa és molt permeable a l’aigua que va sortint cap a l’interstici de teixit connectiu peritubular, mentre que el sodi que quedava, en quedar-se amb poca aigua, i augmentar la seva concentració dintre del tub, acaba sortint per la porció ascendent de la nansa. Així doncs, la nansa d’Henle contribueix de forma significativa en extreure aigua i sodi de l’orina que s’està formant per concentrar-la.
La nansa ha evolucionat per concentrar finalment l’orina i no deixar perdre l’aigua i el sodi que és el principal ió extracel·lular que la manté retinguda osmòticament a fi de permetre i mantenir la hidratació dels teixits en els organismes complexos. De fet, els animalons del desert que necessiten imperiosament retenir la poca aigua que tenen disponible posseeixen nanses d’Henle llarguíssimes en les seves nefrones mentre que els animals marins com les balenes, no necessiten retenir allò que poden obtenir fàcilment del seu entorn i, per tant, no tenen pràcticament nanses d’Henle.
La nostra aigua, però, ha passat de llarg la nansa i està a punt de sortir dels ronyons per un tub col·lector cap a la bufeta per ser expel·lida com orina. Per a la compleció del circuit de l’aigua en els organismes, podem imaginar que la nostra molècula s’ha trobat amb el penúltim mecanisme per retenir-la, per retenir més aigua quan és necessari per evitar la deshidratació de l’organisme.
El veritable darrer mecanisme que es troba l’aigua per a ser retinguda o eliminada s’inicia lluny del ronyó, però. Està en l’hipotàlem on hi ha les neurones neurosecretòries de dues hormones, l’oxitocina i la vasopressina (vegeu el capítol anterior i també més endavant el capítol sobre el rol de l’element sofre per formar aquestes hormones). Algunes neurones de l’hipotàlem monitoren l’osmolaritat, la concentració de soluts del plasma en els capil·lars que els envolten i, quan baixa, produeixen, transporten cap a la neurohipòfisi per dintre de la seva prolongació axonal, i secreten allí l’hormona vasopressina (hormona antidiürètica, HAD) que passa a la circulació sanguínia de la neurohipòfisi. L’hormona es distribueix per tot arreu seguint el sistema vascular i accedeix als capil·lars que envolten als tubs finals de cada nefrona, els tubs distals (TTD) i finalment als tubs col·lectors que són els que recullen l’orina formada en moltes nefrones veïnes. En aquests tubs, la HAD promou la reabsorció de la pràctica totalitat, si cal, d’aquell 15% d’aigua que quedava sense reabsorbir. Tot això, recordem, si l’hipotàlem detecta la necessitat de no perdre més aigua. També, de retruc, l’increment d’aigua en el plasma per aquesta reabsorció final, produeix l’augment de la volèmia, del volum de sang, i contribueix a augmentar la pressió sanguínia.
La nostra molècula d’aigua, reabsorbida d’aquesta manera, ja la tornem a tindre voltant, circulant entre circulació sistèmica i circulació pulmonar i Sant tornem-hi! En el capítol que ve la veurem accedint a l’epiteli gàstric per, en trencar-se, alliberar els hidrogenions que constitueixen el suc gàstric àcid. Un pas més en la continuïtat de la implicació dels elements químics en tota mena de situacions dels organismes.
Figura 18. Disposició dels tubs de les nefrones. L’aparell excretor està format pels ronyons, urèters, bufeta i uretra. Els ronyons tenen còrtex i medul·la. Estan formats per milers d’unitats bàsiques anomenades nefrones. Cada nefrona està formada per un cabdell de vasos capil·lars fenestrats sense diafragma que filtren la sang, envoltats per una coberta en forma de copa de cèl·lules planes (càpsula de Bowman). El conjunt s’anomena glomèrul i està situat solament en el còrtex renal, encara que a diferent profunditat (nefrones corticals i juxtamedul·lars). La càpsula de Bowman i l’espai que limita (espai de Bowman) es continuen amb un llarg tub epitelial amb diferències seqüencials morfològiques i funcionals que va reabsorbint la major part del filtratge glomerular. Així, el tub de cada nefrona comença en el còrtex, descendeix cap a la medul·la i retorna al còrtex, formant la nansa d’Henle, per fer contacte amb el glomèrul (md, màcula densa, vegeu capítol 7 de la Secció I de la web) abans de connectar amb un tub col·lector en el mateix còrtex. El final del tub acaba doncs en un tub col·lector abans de gotejar l’orina cap a la pelvis renal i drenar pels urèters cap a la bufeta.
Dels 125 ml de filtrat del plasma en tots els glomèruls renals cada minut, solament 1 ml acaba essent expulsat com a orina definitiva perquè els altres 124 són reabsorbits en els diferents segments del tub de les nefrones. La seqüència de segments dels tubs és la següent: Tub tortuós proximal (TTP, en el còrtex sobretot), Tub recte proximal (TRP, ja a la medul·la), Tub prim descendent (TPD), Tub prim ascendent (TPA), Tub recte ascendent (TRA, a punt de retornar cap al còrtex) i Tub tortuós distal (TTD). Fragment d’un dibuix que forma part del llibre: “Dibuixos d’Histologia. La histologia en cent dibuixos per a la pissarra”, JM Tomàs, Col·lecció eina, Publicacions de la URV, 2025.