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¿Cómo excretan las células renales sus propios desechos?

¿Cómo excretan las células renales sus propios desechos?


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El riñón está compuesto de tejidos, y esos tejidos están compuestos por numerosas células, entonces, ¿cómo excretan estas células sus desechos?

Por último, ¿hay algún desperdicio en la sangre venosa (vena renal), qué hace que la arteria y la vena renales sean diferentes? - ¿Qué sustancias lleva cada uno?


Revisé mis notas de anatomía y las cifras en línea sobre el riñón. No se mencionan las arterias dedicadas a la alimentación de las células renales. Por lo tanto, no funciona de la misma manera que lo hace el corazón, donde hay una arteria coronaria dedicada. Los riñones usan los mismos vasos sanguíneos para filtrar y también para fines de nutrición / transporte de desechos.

  • Figura 1 - anatomía del riñón - fuente

  • Figura 2 - anatomía de la nefrona - fuente

La urea se crea a partir de NH4+ y HCO3- en el hígado (principalmente) y en el riñón debido a la regulación del pH de la sangre. Neutraliza el HCO3 creado por los pulmones a partir del CO2 y oh-.

El ciclo de la urea (también conocido como ciclo de la ornitina) es un ciclo de reacciones bioquímicas que ocurren en muchos animales que producen urea ((NH2)2CO) de amoniaco (NH3). Este ciclo fue el primer ciclo metabólico descubierto (Hans Krebs y Kurt Henseleit, 1932), cinco años antes del descubrimiento del ciclo TCA. En los mamíferos, el ciclo de la urea tiene lugar principalmente en el hígado y, en menor medida, en el riñón.

En términos químicos, la síntesis de urea es una neutralización irreversible impulsada por la energía de la base fuerte HCO.3- por el ácido débil NH4+, y la excreción diaria promedio de 30 g de urea equivale a la eliminación de aproximadamente 1 mol de HCO3- por día. Por lo tanto, una función principal de la síntesis de urea hepática es efectuar esta neutralización, sin la cual el cuerpo se enfrentaría de otro modo a una carga importante de álcali.

La urea se excreta por el riñón y normalmente está presente en el plasma y los líquidos corporales en una concentración de 3,0 a 6,5 ​​mmol / L.

  • wikipedia - ciclo de la ornitina
  • Libro de texto de Hepatología - Amoníaco, producción de urea y regulación del pH - Dieter Häussinger
  • 1984 - El papel de la ureagénesis en la homeostasis del pH

El riñón reabsorbe la urea para concentrar la orina:

  • Figura 3 - nefrona con transporte de material - reabsorción de urea al final del proceso de creación de orina - fuente

Aproximadamente el 40% de la urea filtrada se encuentra normalmente en la orina final, ya que hay más reabsorción que secreción a lo largo de la nefrona.

  • wikipedia - Manejo de urea renal:

  • 2007 - Papel crítico de la urea en el mecanismo de concentración de orina

El riñón segrega la urea a la orina, pero por la reabsorción absorbe más de lo que segrega.

El riñón filtra libremente la urea en el glomérulo y luego la reabsorbe y la segrega. Debido a que los túbulos reabsorben más urea de la que secretan, la cantidad de urea excretada en la orina es menor que la cantidad filtrada. En el ejemplo que se muestra en la figura 36-1A (es decir, flujo de orina promedio), los riñones excretan ~ 40% de la urea filtrada. Los sitios primarios de reabsorción de urea son el túbulo proximal y el conducto colector medular, mientras que los sitios primarios de secreción son las ramas delgadas del asa de Henle.

Entonces, si hablamos de urea, entonces se secreta a la orina. Si hablamos de otros productos de desecho, p. Ej. CO2 ciertamente es manejado por las venas.


Los riñones mantienen estable la composición o composición de la sangre, lo que permite que el cuerpo funcione.

Cada riñón está compuesto por alrededor de un millón de unidades de filtrado llamadas nefronas. La nefrona incluye un filtro, llamado glomérulo, y un túbulo.

Las nefronas funcionan mediante un proceso de dos pasos. El glomérulo deja pasar el líquido y los productos de desecho a través de él; sin embargo, evita que pasen las células sanguíneas y las moléculas grandes, principalmente proteínas. El líquido filtrado luego pasa a través del túbulo, que envía los minerales necesarios al torrente sanguíneo y elimina los desechos.


Así es como un organismo se deshace de los productos de desecho.

Todo ser vivo produce desechos o material que el cuerpo ya no necesita o no puede usar. A medida que nuestros cuerpos utilizan el oxígeno que inhalamos, por ejemplo, producimos dióxido de carbono residual. Cuando exhalamos ese dióxido de carbono, lo estamos excretando. También producimos desechos a partir de partículas de alimentos que no podemos digerir. Nuestros cuerpos excretan estos desechos sólidos como excrementos y los desechos líquidos como pipí. Incluso podemos excretar productos de desecho a través de la piel en nuestro sudor.

Los productos de desecho pueden dañar a los organismos si no se excretan. Si no elimináramos el dióxido de carbono adicional, por ejemplo, nos cansaríamos y nos confundiríamos. Incluso podemos desmayarnos o morir. Los animales tienen diferentes sistemas corporales que separan los desechos. Las excreciones humanas, así como las de otros animales, generalmente abandonan el cuerpo después de pasar por los pulmones, los riñones y la piel. Pero los organismos unicelulares como las bacterias también producen desechos. Excretan sus desechos químicos a través de la membrana que los separa de su entorno.

Sin embargo, la basura de un organismo es el tesoro de otro. Las bacterias viven en nuestra piel y se alimentan con entusiasmo de nuestro sudor. Las plantas excretan oxígeno como su producto de desecho, y no podemos vivir sin él.

En una frase

Como si no fueran lo suficientemente malas, las chinches excretan una sustancia química en sus heces que puede provocar picazón en las personas.

Palabras de poder

bacterias: (singular: bacteria) Organismos unicelulares. Estos habitan en casi todas partes de la Tierra, desde el fondo del mar hasta el interior de otros organismos vivos (como plantas y animales). Las bacterias son uno de los tres dominios de la vida en la Tierra.

ácaro: Insecto parásito que se alimenta exclusivamente de sangre. La chinche de cama común, Cimex lectularius, chupa sangre humana y se activa principalmente por la noche. La picadura del insecto puede causar erupciones cutáneas y ronchas que parecen la picadura de un mosquito.

insecto: Término del argot para un insecto. A veces incluso se usa para referirse a un germen. (en informática) Término de argot para un error en el código de computadora, las instrucciones que dirigen las operaciones de una computadora.

carbón: El elemento químico que tiene el número atómico 6. Es la base física de toda la vida en la Tierra. El carbono existe libremente como grafito y diamante. Es una parte importante del carbón, la piedra caliza y el petróleo, y es capaz de autounirse, químicamente, para formar una enorme cantidad de moléculas de importancia química, biológica y comercial. (en estudios climáticos) El término carbono a veces se usará casi de manera intercambiable con dióxido de carbono para connotar los impactos potenciales que alguna acción, producto, política o proceso puede tener sobre el calentamiento atmosférico a largo plazo.

dióxido de carbono: (o CO2) Un gas incoloro e inodoro producido por todos los animales cuando el oxígeno que inhalan reacciona con los alimentos ricos en carbono que han ingerido. El dióxido de carbono también se libera cuando la materia orgánica se quema (incluidos los combustibles fósiles como el petróleo o el gas). El dióxido de carbono actúa como gas de efecto invernadero, atrapando el calor en la atmósfera terrestre. Las plantas convierten el dióxido de carbono en oxígeno durante la fotosíntesis, el proceso que utilizan para producir su propia comida.

químico: Sustancia formada por dos o más átomos que se unen (enlazan) en una proporción y estructura fijas. Por ejemplo, el agua es una sustancia química que se produce cuando dos átomos de hidrógeno se unen a un átomo de oxígeno. Su fórmula química es H2O. Chemical también puede ser un adjetivo para describir las propiedades de los materiales que son el resultado de varias reacciones entre diferentes compuestos.

digerir: (sustantivo: digestión) Para descomponer los alimentos en compuestos simples que el cuerpo puede absorber y utilizar para el crecimiento. Algunas plantas de tratamiento de aguas residuales aprovechan los microbios para digerir o degradar los desechos, de modo que los productos de descomposición se puedan reciclar para su uso en otras partes del medio ambiente.

medio ambiente: La suma de todas las cosas que existen alrededor de algún organismo o proceso y la condición que esas cosas crean. El medio ambiente puede referirse al clima y el ecosistema en el que vive algún animal o, quizás, la temperatura y la humedad (o incluso la ubicación de las cosas en las cercanías de un elemento de interés).

excretar: Para eliminar los productos de desecho del cuerpo, como en la orina.

excreción: El proceso de eliminar los productos de desecho, que son producidos por todos los organismos vivos.

picar: Sensación en la piel que provoca que una persona o un animal quiera rascarse. Las sensaciones de picazón pueden ser de corta duración, como cuando son causadas por la picadura de un mosquito, o pueden ser crónicas, incluso durar años sin alivio.

riñón: Cada uno en un par de órganos en mamíferos que filtra la sangre y produce orina.

membrana: Barrera que bloquea el paso (o el flujo a través) de algunos materiales en función de su tamaño u otras características. Las membranas son una parte integral de los sistemas de filtración. Muchos cumplen la misma función que la cubierta exterior de células u órganos de un cuerpo.

organismo: Cualquier ser vivo, desde elefantes y plantas hasta bacterias y otros tipos de vida unicelular.

oxígeno: Un gas que constituye aproximadamente el 21 por ciento de la atmósfera de la Tierra. Todos los animales y muchos microorganismos necesitan oxígeno para impulsar su crecimiento (y metabolismo).

partícula: Una pequeña cantidad de algo.

desperdicio: Cualquier material sobrante de sistemas biológicos o de otro tipo que no tengan valor, por lo que pueden desecharse como basura o reciclarse para algún nuevo uso.

Acerca de Bethany Brookshire

Bethany Brookshire fue escritora durante mucho tiempo en Noticias científicas para estudiantes. Tiene un doctorado. en fisiología y farmacología y le gusta escribir sobre neurociencia, biología, clima y más. Ella cree que los Porgs son una especie invasora.

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Excreción

Ectotermos: depende del entorno externo para la regulación de la temperatura.

Endotermos: generan su propio calor a partir de reacciones metabólicas.

  1. Epidermis: capa superficial compuesta por células muertas con un pigmento de melanina.
  2. Tejido de la dermis: tejido conectivo para contener y dar soporte a las estructuras de la piel, p. Ej. glándulas sudoríparas, receptores nerviosos y térmicos.

Epidermis: protege de los rayos UV (debido al pigmento de melanina) y barrera general a los patógenos.

Aceite de sebo: actúa como desinfectante de superficies.

  1. Hace vitamina D
  2. Almacenamiento de energía en el tejido graso
  3. Excreción por sudoración
  4. Regulación de la temperatura:
  • Soportes de pelo en la piel debido a la contracción del músculo erector - Piloerección. Mantiene el aire caliente alrededor de la piel.
  • Contracción de los vasos sanguíneos Vasoconstricción.
  • Temblando.
  • El cabello yace plano.
  • Transpiración.
  • Los vasos sanguíneos se acercan a la superficie. Esto causa rubor.

Órganos de excreción:

Productos de desecho:

El sistema excretor:

Los riñones:

  • Excreción
  • Osmorregulación (regulación del agua y la sal)
  • control de pH

Producción de orina en la nefrona: (Este es un análisis básico del sistema de nefrona)

  1. La sangre entra por la arteriola aferente al glomérulo.
  2. La filtración debida a la presión arterial expulsa el agua y los productos de desecho de la sangre. La filtración ocurre en la corteza del riñón.
  3. Las sustancias útiles se reabsorben y los desechos se transportan a través de la cápsula de Bowman.
  4. La mayor parte del agua en el filtrado se difunde desde el túbulo contorneado hacia los capilares. La glucosa y otros minerales se absorben mediante transporte activo.
  5. La rama ascendente del asa de Henle absorbe la mayor parte de la sal. La reabsorción de materiales ocurre en la médula y la corteza.
  6. El túbulo contorneado distal ajusta el nivel de pH del filtrado antes de que se expulse al conducto colector.

Control renal de la concentración de urea:

  • Si el nivel de sal es demasiado alto o las células están deshidratadas, la hormona ADH (hormona antidiurética) provoca una mayor absorción de agua en el túbulo contorneado distal y los conductos colectores. Esto aumenta la concentración de urea en la orina, pero la concentración general de orina se reduce.
  • Si existen niveles bajos de sal, entonces no se produce ADH y el volumen de orina permanece constante o aumentado.

La vejiga:

La orina es transportada desde ambos riñones por el uréteres a la vejiga.

Función: Se utiliza en el almacenamiento de orina de los riñones. Luego, la orina se transporta desde la vejiga a través de un tubo llamado uretra.


Martes, 22 de septiembre de 2015

La energía necesaria para el mantenimiento y el buen funcionamiento del cuerpo humano es suministrada por los alimentos. Después de que se rompa en fragmentos masticando (ver Dientes) y mezclado con saliva, comienza la digestión. La comida pasa por el esófago hasta el estómago, donde el proceso es continuado por los jugos gástricos e intestinales. A partir de entonces, la mezcla de alimentos y secreciones, llamada quimo, es empujada por el tubo digestivo por peristalsis, contracciones rítmicas del músculo liso del sistema gastrointestinal.

Las contracciones son iniciadas por el sistema nervioso parasimpático, por lo que la actividad muscular puede ser inhibida por el sistema nervioso simpático. La absorción de nutrientes del quimo ocurre principalmente en los alimentos no absorbidos del intestino delgado y las secreciones y sustancias de desecho del hígado pasan al intestino grueso y se expulsan como heces. El agua y las sustancias solubles en agua viajan a través del torrente sanguíneo desde los intestinos hasta los riñones, que absorben todos los componentes del plasma sanguíneo excepto sus proteínas. Los riñones devuelven la mayor parte del agua y las sales al cuerpo, mientras excretan otras sales y productos de desecho, junto con el exceso de agua, en forma de orina.

Una función principal de los riñones es la eliminación de desechos venenosos de la sangre. Los principales de estos desechos son los compuestos que contienen nitrógeno urea y ácido úrico, que resultan de la descomposición de proteínas y ácidos nucleicos. Las enfermedades potencialmente mortales ocurren cuando muchos de estos productos de desecho se acumulan en el torrente sanguíneo. Afortunadamente, un riñón sano puede eliminar fácilmente estas sustancias del cuerpo.


Excreción

Excreción es un proceso en el que se eliminan los desechos metabólicos de un organismo. En los vertebrados, esto lo llevan a cabo principalmente los pulmones, los riñones y la piel. [1] Esto contrasta con la secreción, donde la sustancia puede tener tareas específicas después de salir de la célula. La excreción es un proceso esencial en todas las formas de vida. Por ejemplo, en los mamíferos, la orina se expulsa a través de la uretra, que forma parte del sistema excretor. En los organismos unicelulares, los productos de desecho se descargan directamente a través de la superficie de la célula.

Durante las actividades de la vida, como la respiración celular, tienen lugar varias reacciones químicas en el cuerpo. Estos se conocen como metabolismo. Estas reacciones químicas producen productos de desecho como dióxido de carbono, agua, sales, urea y ácido úrico. La acumulación de estos desechos más allá de un nivel dentro del cuerpo es dañina para el cuerpo. Los órganos excretores eliminan estos desechos. Este proceso de eliminación de desechos metabólicos del cuerpo se conoce como excreción.

Las plantas verdes producen dióxido de carbono y agua como productos respiratorios. En las plantas verdes, el dióxido de carbono liberado durante la respiración se utiliza durante la fotosíntesis. El oxígeno es un subproducto generado durante la fotosíntesis y sale a través de los estomas, las paredes de las células de la raíz y otras rutas. Las plantas pueden eliminar el exceso de agua mediante la transpiración y la evisceración. Se ha demostrado que la hoja actúa como un 'excretóforo' y, además de ser un órgano primario de la fotosíntesis, también se utiliza como método de excreción de desechos tóxicos por difusión. Otros materiales de desecho que exudan algunas plantas (resina, savia, látex, etc.) son expulsados ​​del interior de la planta por presiones hidrostáticas dentro de la planta y por fuerzas de absorción de las células vegetales. Estos últimos procesos no necesitan energía añadida, actúan de forma pasiva. Sin embargo, durante la fase previa a la abscisión, los niveles metabólicos de una hoja son altos. [2] [3] Las plantas también excretan algunas sustancias de desecho en el suelo que las rodea. [4]

En los animales, los principales productos excretores son el dióxido de carbono, el amoníaco (en los amoniotélicos), la urea (en los ureotélicos), el ácido úrico (en los uricotélicos), la guanina (en los arácnidos) y la creatina. El hígado y los riñones eliminan muchas sustancias de la sangre (por ejemplo, en la excreción renal) y las sustancias eliminadas se excretan del cuerpo en la orina y las heces. [5]

Los animales acuáticos generalmente excretan amoníaco directamente al ambiente externo, ya que este compuesto tiene una alta solubilidad y hay mucha agua disponible para diluir. En los animales terrestres, los compuestos similares al amoníaco se convierten en otros materiales nitrogenados, es decir, urea, que son menos dañinos ya que hay menos agua en el medio ambiente y el amoníaco en sí es tóxico. Este proceso se llama desintoxicación. [6]

Las aves excretan sus desechos nitrogenados como ácido úrico en forma de pasta. Aunque este proceso es metabólicamente más caro, permite una retención de agua más eficiente y se puede almacenar más fácilmente en el huevo. Muchas especies de aves, especialmente las aves marinas, también pueden excretar sal a través de glándulas salinas nasales especializadas, y la solución salina sale por las fosas nasales del pico.

En los insectos, se utiliza un sistema que involucra los túbulos de Malpighi para excretar los desechos metabólicos. Los desechos metabólicos se difunden o se transportan activamente al túbulo, que transporta los desechos a los intestinos. Los desechos metabólicos luego se liberan del cuerpo junto con la materia fecal.

El material excretado puede llamarse eyecta. [7] En patología, la palabra eyecta se usa más comúnmente. [8]


Contenido

Sistema urinario

Los riñones son órganos grandes con forma de frijol que están presentes a cada lado de la columna vertebral en la cavidad abdominal. Los seres humanos tenemos dos riñones y cada riñón recibe sangre de la arteria renal. Los riñones eliminan de la sangre los desechos nitrogenados como la urea, así como las sales y el exceso de agua, y los excretan en forma de orina. Esto se hace con la ayuda de millones de nefronas presentes en el riñón. La sangre filtrada es transportada desde los riñones por la vena renal (o vena del riñón). La orina del riñón es recolectada por el uréter (o tubos excretores), uno de cada riñón, y pasa a la vejiga urinaria. La vejiga urinaria recoge y almacena la orina hasta la micción. La orina recolectada en la vejiga pasa al ambiente externo del cuerpo a través de una abertura llamada uretra.

Riñones

La función principal del riñón es la eliminación de desechos del torrente sanguíneo mediante la producción de orina. Realizan varias funciones homeostáticas como: -

  1. Mantener el volumen de líquido extracelular
  2. Mantener el equilibrio iónico en el líquido extracelular.
  3. Mantener el pH y la concentración osmótica del líquido extracelular.
  4. Excreta subproductos metabólicos tóxicos como urea, amoníaco y ácido úrico.

La forma en que los riñones hacen esto es con nefronas. Hay más de 1 millón de nefronas en cada riñón, estas nefronas actúan como filtros dentro de los riñones. Los riñones filtran los materiales y los desechos necesarios, los materiales necesarios vuelven al torrente sanguíneo y los materiales innecesarios se convierten en orina y se eliminan.

En algunos casos, el exceso de desechos cristaliza en forma de cálculos renales. Crecen y pueden convertirse en irritantes dolorosos que pueden requerir cirugía o tratamientos de ultrasonido. Algunas piedras son lo suficientemente pequeñas como para introducirlas en la uretra.

Uréter

Los uréteres son conductos musculares que impulsan la orina desde los riñones hasta la vejiga urinaria. En el ser humano adulto, los uréteres suelen tener de 25 a 30 cm (10 a 12 pulgadas) de largo. En los seres humanos, los uréteres surgen de la pelvis renal en la cara medial de cada riñón antes de descender hacia la vejiga en la parte frontal del músculo psoas mayor. Los uréteres cruzan el borde pélvico cerca de la bifurcación de las arterias ilíacas (sobre las que pasan). Esta "unión pelviureterica" ​​es un sitio común para la impactación de cálculos renales (el otro es la válvula uteterovesical). Los uréteres corren posteriormente en las paredes laterales de la pelvis. Luego se curvan anteriormedialmente para ingresar a la vejiga a través de la espalda, en la unión vesicoureteral, corriendo dentro de la pared de la vejiga por unos pocos centímetros. El reflujo de orina se evita mediante válvulas conocidas como válvulas ureterovesicales. En la mujer, los uréteres atraviesan el mesometrio de camino a la vejiga.

Vejiga urinaria

La vejiga urinaria es el órgano que recoge los desechos excretados por los riñones antes de su eliminación por la micción. Es un órgano muscular hueco y distensible (o elástico) que se asienta sobre el suelo pélvico. La orina entra en la vejiga a través de los uréteres y sale por la uretra.

Embriológicamente, la vejiga se deriva del seno urogenital e inicialmente es continua con la alantoides. En los hombres humanos, la base de la vejiga se encuentra entre el recto y la sínfisis púbica. Es superior a la próstata y separada del recto por la excavación rectovesical. En las mujeres, la vejiga se encuentra por debajo del útero y por delante de la vagina. Está separada del útero por la excavación vesicouterina. En bebés y niños pequeños, la vejiga urinaria está en el abdomen incluso cuando está vacía.

Uretra

En anatomía, el (del griego - ouretra) es un tubo que conecta la vejiga urinaria con el exterior del cuerpo. En los seres humanos, la uretra tiene una función excretora en ambos sexos para pasar.

Sistema respiratorio

Una de las principales funciones de los pulmones es difundir los desechos gaseosos, como el dióxido de carbono, del torrente sanguíneo como parte normal de la respiración.

Tracto gastrointestinal

La función principal del intestino grueso es transportar partículas de alimentos a través del cuerpo y expulsar las partes no digeribles en el otro extremo, pero también recolecta desechos de todo el cuerpo. El color marrón típico de los desechos de los mamíferos se debe a la bilirrubina, un producto de degradación del catabolismo normal del hemo. [1] La parte inferior del intestino grueso también extrae el agua utilizable restante y luego elimina los desechos sólidos. Con aproximadamente 10 pies de largo en humanos, transporta los desechos a través de los tubos para ser excretados.

Sistema biliar

El hígado desintoxica y descompone los químicos, venenos y otras toxinas que ingresan al cuerpo. Por ejemplo, el hígado transforma el amoníaco (que es venenoso) en urea en peces, anfibios y mamíferos, y en ácido úrico en aves y reptiles. La urea es filtrada por el riñón a la orina oa través de las branquias en peces y renacuajos. El ácido úrico es pastoso y se expulsa como un desecho semisólido (el "blanco" en los excrementos de aves). El hígado también produce bilis y el cuerpo usa la bilis para descomponer las grasas en grasas utilizables y desechos inutilizables.

Los invertebrados carecen de hígado, pero la mayoría de los grupos terrestres, como los insectos, poseen una serie de intestinos ciegos que cumplen funciones similares. Los invertebrados marinos no necesitan la conversión de amoniaco del hígado, ya que normalmente pueden expulsar el amoniaco directamente por difusión a través de la piel.

Sistema tegumentario

Las glándulas sudoríparas de la piel secretan un líquido de desecho llamado sudor o transpiración; sin embargo, sus funciones principales son el control de la temperatura y la liberación de feromonas. Por tanto, su papel como parte del sistema excretor es mínimo. La sudoración también mantiene el nivel de sal en el cuerpo.

En los mamíferos, la piel excreta el sudor a través de las glándulas sudoríparas de todo el cuerpo. El sudor, ayudado por la sal, se evapora y ayuda a mantener el cuerpo fresco cuando hace calor. En los anfibios, los pulmones son muy simples y carecen de los medios necesarios para exhalar como pueden hacerlo otros tetrápodos. Por lo tanto, la piel húmeda y sin escamas es esencial para ayudar a eliminar el dióxido de carbono de la sangre y también permite que la urea sea expulsada por difusión cuando se sumerge. [2]

En los invertebrados marinos de cuerpo pequeño, la piel es el órgano excretor más importante. Esto es particularmente cierto para los grupos de acelomatos como los cnidarios, los gusanos planos y los nemertinos, que no tienen cavidades corporales y, por lo tanto, no tienen fluido corporal que pueda ser drenado o purificado por las nefronas, que es la razón por la que los animales acelomados son filiformes (nemertanos), planos (gusanos planos). ) o solo consisten en una capa delgada de células alrededor de un interior gelatinoso no celular (cnidarios). [3]

Ecrino

Al igual que las glándulas sudoríparas, las glándulas ecrinas permiten que el exceso de agua salga del cuerpo. La mayoría de las glándulas ecrinas se encuentran principalmente en la frente, la planta de los pies y las palmas, aunque las glándulas se encuentran en todas partes del cuerpo. Ayudan al cuerpo a mantener el control de la temperatura. Las glándulas ecrinas de la piel son exclusivas de los mamíferos. [ cita necesaria ]

Las secreciones de sudor de las glándulas ecrinas juegan un papel importante en el control de la temperatura corporal de los seres humanos. La regulación de la temperatura corporal, también conocida como termorregulación, es muy importante cuando se trata de casos en los que la temperatura corporal se sale de la temperatura homeostática, como la fiebre o incluso el ejercicio. [4] Juntas, estas glándulas forman el tamaño de aproximadamente un riñón y en un día un ser humano puede transpirar cantidades de hasta 10 litros. Las dos funciones consisten en la secreción de un filtrado en respuesta a la acetilcolina y la reabsorción de sodio cerca del conducto cuando hay agua en exceso para que el sudor pueda salir a la superficie de la piel. [5]

Hay tres partes de la glándula sudorípara ecrina y estas son el poro, el conducto y la glándula. El poro es la parte que atraviesa la capa más externa de la piel y suele tener un diámetro de 5 a 10 micrones. El conducto es la parte de la glándula sudorípara que conecta las células de la dermis con la epidermis. Está compuesto por dos capas de células y tiene entre 10 y 20 micrones de diámetro. La glándula realiza la secreción real y se encuentra en lo profundo de la dermis. Las células que forman la glándula son más grandes que las células del conducto y su luz tiene alrededor de 20 micrones de diámetro. [6]

Una vez que la bilis se produce en el hígado, se almacena en la vesícula biliar. Luego se secreta dentro del intestino delgado donde ayuda a emulsionar las grasas de la misma manera que un jabón. La bilis también contiene bilirrubina, que es un producto de desecho.

Las sales biliares pueden considerarse desechos útiles para el organismo, dado que tienen un papel en la absorción de grasas del estómago. Se excretan del hígado y junto con el flujo sanguíneo ayudan a formar la forma del hígado donde se excretan. Por ejemplo, si el drenaje biliar se ve afectado, esa parte del hígado terminará consumiéndose.

La obstrucción biliar se debe típicamente a masas que bloquean los conductos del sistema, como los tumores. Las consecuencias de esto dependen del sitio del bloqueo y cuánto tiempo dura. Hay inflamación de los conductos debido a la irritación de los ácidos biliares y esto puede causar infecciones. Si se produce la rotura del conducto es muy traumático e incluso fatal. [7]

Orina

Dentro del riñón, la sangre pasa primero a través de la arteria aferente hasta la formación capilar llamada glomérulo y se recoge en la cápsula de Bowman, que filtra la sangre de su contenido, principalmente alimentos y desechos. Después del proceso de filtración, la sangre regresa para recolectar los nutrientes alimentarios que necesita, mientras que los desechos pasan al conducto colector, a la pelvis renal y al uréter, y luego se secretan fuera del cuerpo a través de la vejiga urinaria.

Excrementos

Sudor

Aliento

Cálculos renales

Científicamente, las masas denominadas cálculo renal o nefrolito, o más comúnmente "cálculos renales", son masas sólidas de cristales que pueden tener una variedad de formas, tamaños y texturas, que pueden residir dentro de uno o ambos riñones. [8] Los cálculos renales se forman cuando no existe el equilibrio entre la concentración de sustancias que pasan a través de la orina y las sustancias que se supone que las disuelven. Cuando las sustancias no se disuelven adecuadamente, tienen la capacidad de acumularse y formar estos cálculos renales. Estos cálculos suelen estar compuestos por sustancias como calcio, cistina, oxalato y ácido úrico, ya que son las sustancias que normalmente se disuelven en la orina. Cuando no se disuelven correctamente y se acumulan más, comúnmente se alojan en el tracto urinario y, en este caso, suelen ser lo suficientemente pequeños para pasar a través de la orina. Sin embargo, en situaciones extremas, estos cálculos pueden alojarse dentro del tubo que conecta el riñón y la vejiga, llamado uréter. En este caso, se vuelven muy grandes y lo más probable es que causen mucho dolor, sangrado y posiblemente incluso bloqueen el flujo de orina. [9] Estos pueden ocurrir tanto en hombres como en mujeres, y los estudios muestran que alrededor del 12% de los hombres y el 8% de las mujeres en Estados Unidos desarrollarán cálculos renales en el transcurso de su vida. [10]

Tratamiento

En esas situaciones extremas, en las que los cálculos renales son demasiado grandes para pasar por sí solos, los pacientes pueden buscar la extracción. La mayoría de estos tratamientos que implican la extracción de cálculos renales los realiza un urólogo, un médico que se especializa en los órganos del sistema urinario. [11] Una forma común de extracción es la litotricia por ondas de choque, en la que el urólogo aplicará un choque al cálculo renal en trozos más pequeños mediante láser, lo que permitirá que estos trozos pasen por la orina por sí mismos, como en un caso normal de cálculos renales. Los casos más grandes y graves pueden requerir cistoscopia, ureteroscopia o nefrolitotomía percutánea, en la que el médico utilizará una herramienta de visualización o una cámara para localizar el cálculo y, según el tamaño o la situación, puede optar por continuar con la extracción quirúrgica o utilizar el tratamiento de litotricia por ondas de choque. Una vez que los cálculos renales se eliminan con éxito, el urólogo suele sugerir medicamentos para prevenir futuras recurrencias. [8]

Pielonefritis

La pielonefritis es un tipo de infección del tracto urinario que ocurre cuando las bacterias ingresan al cuerpo a través del tracto urinario. Provoca una inflamación del parénquima renal, los cálices y la pelvis. [12] Hay tres clasificaciones principales de pielonefritis: aguda, crónica y xantogranulomatosa.

Pielonefritis aguda

En la pielonefritis aguda, el paciente experimenta fiebre alta, dolor abdominal y dolor al orinar. El tratamiento para la pielonefritis aguda se proporciona mediante antibióticos y se realiza una investigación urológica extensa para encontrar cualquier anomalía y prevenir la recurrencia. [13]

Pielonefritis crónica

En la pielonefritis crónica, los pacientes experimentan dolor abdominal y de flanco persistente, fiebre alta, disminución del apetito, pérdida de peso, síntomas del tracto urinario y sangre en la orina. La pielonefritis crónica también puede provocar cicatrices en el parénquima renal causadas por infecciones renales recurrentes. [14]

Pielonefritis xantogranulomatosa

La pielonefritis xantogranulomatosa es una forma inusual de pielonefritis crónica. Da lugar a una destrucción grave del riñón y provoca la formación de abscesos granulomatosos. Los pacientes infectados con pielonefritis xantogranulomatosa experimentan fiebres recurrentes, anemia, cálculos renales y pérdida de la función del riñón afectado. [14]

Tratamiento

Se emite un cultivo de orina y una prueba de sensibilidad a los antibióticos para los pacientes que se cree que tienen pielonefritis. Dado que la mayoría de los casos de pielonefritis son causados ​​por infecciones bacterianas, los antibióticos son una opción de tratamiento común. Dependiendo de la especie del organismo infectante y del perfil de sensibilidad a los antibióticos del organismo, los tratamientos pueden incluir fluoroquinolonas, cefalosporinas, aminoglucósidos o trimetoprima individualmente o en combinación. [15] Para los pacientes con pielonefritis xantogranulomatosa, el tratamiento puede incluir antibióticos y cirugía. La nefrectomía es el tratamiento quirúrgico más común para la mayoría de los casos de pielonefritis xantogranulomatosa. [14]

Epidemiología

En los hombres, aproximadamente 2-3 casos de cada 10,000 se tratan como pacientes ambulatorios y 1 de cada 10,000 casos requiere ingreso en el hospital. En las mujeres, aproximadamente 12-13 de cada 10.000 casos son tratados como pacientes ambulatorios y 3-4 casos son ingresados ​​en un hospital. [16] El grupo de edad más común afectado por pielonefritis xantogranulomatosa son las mujeres de mediana edad. [17] Los bebés y los ancianos también corren un mayor riesgo debido a los cambios hormonales y anatómicos. [18]


¿Cómo fluye la sangre a través de mis riñones?

La sangre fluye hacia su riñón a través de la arteria renal. Este gran vaso sanguíneo se ramifica en vasos sanguíneos cada vez más pequeños hasta que la sangre llega a las nefronas. En la nefrona, la sangre es filtrada por los diminutos vasos sanguíneos de los glomérulos y luego sale del riñón a través de la vena renal.

Su sangre circula por sus riñones muchas veces al día. En un solo día, los riñones filtran alrededor de 150 litros de sangre. La mayor parte del agua y otras sustancias que se filtran a través de los glomérulos son devueltas a la sangre por los túbulos. Solo 1 a 2 cuartos de galón se convierten en orina.

La sangre fluye hacia los riñones a través de la arteria renal y sale por la vena renal. Su uréter transporta la orina desde el riñón hasta la vejiga.


Cuánta sal, cuánta agua y nuestros increíbles riñones

La sal, la que ponemos en los alimentos, está compuesta casi exclusivamente de cloruro de sodio (NaCl) que se disuelve muy fácilmente en agua en iones de sodio cargados positivamente (Na +) y cloruro cargados negativamente (Cl-). Y hay algo muy especial y único en estos iones: en nuestra sangre, el Na + y el Cl- están presentes en la concentraciones más altas y mantenido en el rangos más estrechos. Esto es muy revelador y significa, claramente, que El sodio y el cloruro son los electrolitos extracelulares más importantes.. Este es un hecho simple. Ahora, olvídese de todo lo que ha oído, le han dicho o leído acerca de que la sal es mala para usted y considere lo siguiente:

Nuestra sangre está compuesta de glóbulos rojos (45%) y glóbulos blancos y plaquetas (0,7%) que flotan en el plasma sanguíneo (54,3%). El plasma sanguíneo transporta nutrientes a las células de todo el cuerpo y transporta los desechos. Consiste en un 92% de agua, un 8% de proteínas transportadoras especializadas en su mayoría y trazas de solutos (cosas disueltas o flotando en ella). Y aunque circulan en cantidades mínimas, los solutos, especialmente el sodio, son vitales. La concentración de solutos en el plasma sanguíneo es de alrededor de 300 mmol / l (no se preocupe por las unidades por ahora). En la concentración más alta de todas se encuentra el sodio a 140 mmol / l. En la segunda concentración más alta de todas está el cloruro a 100 mmol / l. La suma de estos es 240 mmol / l. Entonces, solo a partir de estos números, vemos que El plasma sanguíneo es más o menos agua salada..

¿No te parece increíble? ¿No le parece sorprendente que nadie le haya dicho esto directamente de esta manera? And isn’t it amazing that we have been and continue to be told to avoid eating salt because it is bad for us: that it causes hypertension that predisposes us to heart disease? It really is completely amazing and ridiculous and also rather sad. But misunderstandings of this kind are unfortunately much more common than they should, as you may remember from What about cholesterol y Six eggs per day for six days: cholesterol?, but also from Minerals and bones, calcium and heart attacks y A diabetic’s meal on Air France. As you will understand for yourself in a few moments, the problem is not too much salt the problem is not enough water:

Hypertension is not caused by excessive salt consumption. It is caused primarily by chronic dehydration, magnesium deficiency, and calcification.

Taking a look at the other electrolytes, bicarbonate (HCO3-), the primary pH regulator, is the third most highly concentrated molecule in plasma at 20 mmol/l. Potassium (K+) is the fourth at 4-5 mmol/l, then calcium (Ca 2+) and magnesium (Mg 2+) both at about 1 mmol/l. Por lo tanto, the concentration of sodium in the blood is 7 times higher than that of bicarbonate, 40 times higher than that of potassium, and about 140 times higher than that of calcium and magnesium. And as with everything else in our body’s exquisite physiology, there are very good reasons for this:

Every cell in every tissue and in every organ of our body relies on an electrical potential difference between the fluid inside the cell membrane and the fluid outside of it in order to function: produce energy and transport things in and out. This is particularly important in active “electrical” tissues such as muscles and nerves, including neurones, that simply cannot work—cannot contract and relax in the case of muscle fibres, and cannot fire off electrical pulses in the case of nerve fibres and neurones—without a well-maintained and stable potential across the cellular membrane.

This resting potential across the membrane results from the delicate balance of the equilibrium potential and relative permeability through the cellular membrane of the three most important ions: Na+, K+ and Cl-. The potential is maintained by the sodium-potassium pump: a specialised protein structure in the membrane that ensures the concentration of potassium (K+) stays low outside the cell and high inside the cell, and conversely, the concentration of sodium (Na+) stays high outside the cell and low inside. This is the main reason sodium is so important and why it is so carefully monitored and scrupulously reabsorbed by the kidneys, but there are plenty more.

Obviously, this is not an accident. Nothing about the way our body functions is an accident, and no matter how well a particular physiological function or mechanism is understood or not, we can be confident that it is as perfect and finely tuned as it can be because each and every bodily function is the result of adaptations and refinements over miles de millones of years of evolution. This is not a typo: I really did mean to write miles de millones de años. Because every single cell of which we are made has evolved from all of its predecessors as far back as the very first organic molecules that eventually organised in the very first cell: a group of more or less self-organising organelles that developed a symbiotic relationship with one another just because it benefitted them in some way, and found it safer to cluster together behind a fatty membrane through which they could interact with the outside on their own terms.

The aim of every single self-organising entity, from the simplest virus, bacterium or organelle like the mitochondria (our cellular energy-production furnaces), to highly specialised cells in the brain, in the liver or lining a part of the microscopic nephron tubule of one of the millions of these specialised filtering units in our kidneys, to largest groupings of cells in tissues, organs and systems of organs, has always been and always will be the same: supervivencia. Therefore, to understand living systems objectively we have to understand them from the fundamental perspective of the cell itself, the tissue, the organ and the system of organs itself because every adaptation it undergoes is always aimed at improving its own odds of survival. It is very important to keep this in mind and know that everything that happens in a living system always does so in relation to something else and always for good reason, even when we don’t understand the reason, which in itself is also very important to remember.

I use this opportunity to whole-heartedly recommend Lewis Dartnell’s book Life in the universe. Almost every page for me was a delightful discovery of things I was unaware of and found the book truly illuminating.

Coming back to salt, even though we look mostly at sodium and chloride that are the principal constituents of any kind of salt we put on our food, I very strongly recommend always and exclusively using a verdadero salt: any kind of unrefined sea salt (French, cold water, Atlantic salt is particularly clean and rich in trace minerals), Himalayan salt, Smart Salt or Real Salt (the last two are registered trade marks and very rich in trace minerals). On the contrary, I strongly discourage eating chemically manufactured table salt or even refined sea salt, which are not only stripped of trace minerals found in natural, unrefined salts, but contain varying amounts of chemical additives such as whitening agents, for instance.

Unrefined sea salt from the Atlantic coast – Sel de Guerande.

Now, without regard for polemical disputes, pseudo-scientific discussions and debates, or otherwise unfounded views and opinions about salt, can we answer the simple question: how much salt should we generally eat? I believe we can, but although it may seem so, it is not that simple a question. So let’s first ask a simpler one:

How do we make a solution with the same concentration of sodium and chloride as our blood plasma?

To answer this our approach is simple: use the mean concentrations of sodium and chloride in the blood to calculate how much salt we need to match these such that drinking our salt water solution will neither increase nor decrease their concentration. It might seem a little technical at first, but bear with me, it is in fact quite simple.

This approach is rather well motivated physiologically because the kidneys’ primary function is to maintain blood pressure and concentration of electrolytes—sodium above all others, and each within its typically narrow range of optimal concentration—while excreting metabolic wastes. The kidneys do this by efficiently reabsorbing most of the water and electrolytes from the large volume of blood that goes through them continuously throughout the day and night, getting rid of as much as possible of the metabolic wastes, and carefully adjusting the elimination of ‘excessive’ amounts of water and electrolytes. (You will soon understand why I placed quotation marks around the word excessive.) Let’s start.

You already know that the mean concentration of sodium in the blood is 140 mmol/l. What we haven’t mentioned is that it must be maintained in the range between 135 to 145 mmol/l. You also know that the mean concentration of chloride is 100 mmol/l, and it must be maintained between 95 and 105 mmol/l. The atomic mass of Na is 23, hence one mole (abbreviated mol) is 23 g, and thus one millimole (abbreviated mmol) is 23 mg. The atomic mass of Cl is 35.5, hence one mole is 35.5 g, and therefore one millimole is 35.5 mg. The molecular mass of NaCl is the sum of the atomic masses of Na and Cl, which implies that one mole of NaCl is 58.5 g, and a millimole is 58.5 mg. (A mole is the amount of substance that contains 6吆^23, Avogadro’s number, elementary entities, in this case, atoms. The molar mass is the same as the atomic or molecular mass.)

Multiplying the concentrations in mmol/l by the molar mass in mg/mmol we get the concentration in mg/l. For Na this equals 140 x 23 = 3220 mg/l or 3.22 g/l, and for Cl it is 100 x 35.5 = 3550 mg/l or 3.55 g/l. This is the mean concentration of sodium and chloride there is in our blood. For a small person like me, weighing, say, 56 kg, there are 4 litres of blood that contain a total of 13 g of Na and 14 g of Cl. This is equivalent to about 2 tablespoons of salt.

It is important to note that this is truly quite a lot in comparison to other ions or molecules in our blood. Glucose, for example, which many—probably most people—mistakenly think as the ‘energy of life’, giving it such great importance, is ideally maintained around 80 mg/dl or 0.8 g/l. This is, therefore, also the amount we would need to add to our salt and water solution to make it have, in addition to that of the salt, the same concentration of glucose as that of our blood. And 0.8 g/l for 4 litres of blood makes a total of 3.2 g of glucose in that (my) entire blood supply. This is about 10 times less than the amount of salt! What does this tell you about their relative importance in our system?

Now, given that Cl (35.5) is heavier than Na (23), NaCl will have a higher mass fraction of Cl: its mass will be 60% chloride (35.5/58.5) and 40% sodium (23/58.5). This just means that 10 g of NaCl or salt has 6 g of Cl and 4 g of Na. So to get 3.22 g of sodium, we need 8 g of sodium chloride, which provides 4.8 g of chloride.

The simple conclusion we draw from this calculation is that dissolving a somewhat heaping teaspoon of salt in one litre of water gives a solution that has the same concentration of sodium as that of our blood (with a little extra chloride).

Does this mean that we should generally drink such a salt and water solution? No, I don’t think so. Are there times when we should? Yes, I believe there are. But say we drink 4 litres per day, 8 g of salt per litre adds up to 32 g of salt just in the water we drink! If we add even half of this amount to our food, we are looking at about 50 g of salt per day! Isn’t this utterly excessive, especially since we are told by the medical authorities to avoid salt as much as possible, with some people today consuming nearly no salt at all? (This article here takes a sobering look at the evidence—actually, the lack thereof—of the claimed benefits of salt reduction.) And more questions arise: What happens when we eat less salt? What happens when we eat more? What happens when we drink less water? What happens when we drink more?

Eating more or less salt. Drinking more or less water.

Remember that the kidneys try very hard to maintain the concentration of solutes in blood plasma—to maintain plasma osmolarity. Also remember that sodium is by far the most important in regulating kidney function, and it is also in the highest concentration. It is nonetheless total osmolarity that the kidneys try to keep constant, and besides sodium, the other important molecule used to monitor and maintain osmolarity by the kidneys is ureathe primary metabolic waste they are trying to eliminate.

As an aside to put things in perspective about the importance of sodium, plasma osmolarity is typically estimated by medical professionals using the sum of twice the concentration of sodium with that of urea and glucose: calculated osmolarity = 2 Na + urea + glucose (all in mmol/l). Since sodium is typically around 140 mmol/l whereas glucose is less than 5 mmol/l and urea about 2.5 mmol/l, it’s obvious that we could just forget about the latter two whose contribution is less than 3% of the total, and look exclusively at sodium concentration (2 Na = 280 glucose + urea = 7.5, so their contribution is 7.5/(280+7.5) = 2.6%).

Eating anything at all, but especially salt or salty foods, raises plasma osmolarity. In response—to maintain constant osmolarity—the kidneys very efficiently reabsorb water and concentrate the urine. Drinking water dilutes the blood and therefore lowers its osmolarity. In response, the kidneys very scrupulously reabsorb solutes and eliminate water, hence diluting the urine.

If we eat nothing and just drink plain water, beyond the body’s minimum water needs, every glass will dilute the blood further and thus cause the kidneys to try to retain more of the sodium while eliminating more of the water. We are drinking quite a lot, but as the day progresses, we are growing more thirsty. We drink more but go to the bathroom more frequently, our urine grows more diluted, and by the end of the day we find ourselves visibly dehydrated, with chapped lips and dry skin. This seems paradoxical in that while drinking water, we are getting increasingly dehydrated. But it is not paradoxical. It is simply the consequence of the kidneys doing their work in trying to maintain constant blood plasma concentrations of sodium (and solutes). For those of you who have fasted on plain water for at least one day, you mostly likely know exactly what I’m talking about. For those who have not, you should try it and experience this first hand for yourselves. Avoiding dehydration in this case is simple: eat salt to match water intake.

If, on the other hand, we do not drink, then the blood gets more and more concentrated, the concentration of sodium and other ions, urea, and everything else for that matter, rises with time, and the kidneys keep trying, harder and harder with time, to maintain the osmolarity constant by retaining as much as they possibly can of the water that is present in the blood. You might think: why not just eliminate some of the solutes to lower their excessively high concentration? But eliminating solutes can only be done through the urine, which means getting rid of water that, in this state of increasing dehydration, is far too precious, and the kidneys therefore try to retain as much of it as possible, hence concentrating the urine as much and for as long as possible to make full use of the scarce amount of water that is available for performing their functions. But here is a crucial point to understand and remember:

In order to reabsorb water, the kidneys rely on a high concentration of solutes—hyperosmolarity—in the interstitial medium through which passes the tubule carrying the filtrate that will eventually be excreted as urine. This is how water can be reabsorbed from the filtrate: the higher the difference in concentration, the more efficient the reabsorption. If there is plenty of excess salt—sodium and chloride ions—then these solutes is what the kidneys prefers to use to drive up and maintain the hyperosmolarity of the interstitial medium, and urea can be excreted freely. If, however, there is a scarcity of sodium and chloride ions, then the kidneys will do everything to reabsorb as much of the precious ions that are in circulation to maintain adequate concentrations of these in the bloodstream, and at the slightest sign of water shortage and dehydration—to ensure the hyperosmolarity of the interstitial medium for maximum water reabsorption—the kidneys will begin to recycle urea, excreting progressively less of it as dehydration increases.

Most of you will have experienced a long day walking around, maybe while on a trip visiting a city, during which you did not drink for several hours. You might have also noticed that you probably didn’t go to the bathroom either, which you may have found unusual compared to the frequency with which you usually go pee when you’re at home or at work. You will have noticed that your mouth was drier and drier as the hours passed, but also that you felt more and more tired, heavy-footed and without energy. Eventually it struck you just how thirsty you were, or you were finally able to find water to drink, and drank to your heart’s content. As you drank, you might have felt a surge of energy within as little as a minute or two or even immediately following the first few sips. Soon after, you finally did go to the bathroom, and noticed how incredibly dark and strong smelling your urine was. Now you understand what was happening in your kidneys, why you didn’t go pee for these long hours, why your urine was so dark and smelled so strong. However, the reason why you felt your energy dwindle as the hours passed, and then return when you drank is still unclear.

Water in the blood regulates its volume. And volume in a closed system determines internal pressure. Our circulatory system is a closed system in the sense that there are no holes where blood either goes in or comes out. Yet at the same time it is not a closed system because water enters and leaves the system: it enters the bloodstream through the wall of the intestines, and leaves it through the kidneys and out into the urine. All physiological functions depend intimately on blood pressure: whether it is shooting up through the roof as we face a huge brown bear towering over us and growling at the top of its lungs, and priming us in this extremely stressful fight-or-flight situation for some kind of high-energy reaction in response, or whether it is as low as it can be during our most soothing and restful sleep deep into the night, when the body is repairing and rebuilding itself. And what is the primary regulator of blood pressure? The kidneys.

I will address the details of how the kidneys function and regulate pressure and osmolarity in another post. For now, what is relevant to understand why your energy faded as the hours passed or, more precisely, as the body got progressively more dehydrated, is straight forward:

As water content decreases, blood volume decreases. As the volume decreases, blood pressure drops. And as blood pressure drops, energy levels go down. Es tan simple como eso.

It does not help that as soon as the kidneys detect dehydration and drop in pressure, they release hormones to provoke the contraction of the blood vessels in order to counter the pressure drop. This works to a great extent, but since the arteries and veins are constricted, blood flow throughout the body decreases, which in turn contributes significantly to our feeling increasingly heavy-footed and sleepy. With every passing minute, dehydration increases, pressure decreases, blood vessels contract more and our energy level drops further, to the point where we just want to sit down, or even better, lie down, right here on this park bench, and have a long nap.

Interesting, isn’t it? And here again there is nothing strange or paradoxical in this self-regulating mechanism that eventually puts us to sleep as we get increasingly dehydrated. It is simply the consequence of the kidneys doing their work in trying to maintain constant osmolarity and blood pressure. Avoiding dehydration in this case is even simpler: drink water.

If you’ve read this far, you know that both solutions to prevent dehydration are intimately linked: if we don’t drink enough water we get dehydrated, but if we drink too much water without eating salt we also get dehydrated. So let’s now ask another question:

Precisely how much water?

An adult human being needs on average a minimum of 3 litres of water per day to survive for more than a few days (Ref). This depends on climate and level of activity and a bunch of other factors, but in general the range is well established to be between 2 litres in cooler and 5 litres per day in the hottest climates. As suggested from our previous considerations, minimum water intake is also related to salt and food intake. And although this was obvious to me from my own experience of fasting rather regularly between 1 and 3 days at a time, I had not read about it. But as it turns out, the NRC and NAS both (independently) estimated minimum water intake as a function of food intake to be between 1 and 1.5 ml per calorie. For a diet of 2000 calories this would amount to between 2 and 3 litres. But this obviously does not mean that if we don’t eat anything, we don’t need any water! So, what is the very strict minimum amount of water the body needs before physiological functions break down? The short answer is 1.1 litres. For the slightly longer answer, here is a excerpt from page 45 of The Biology of Human Survival:

If obligatory losses are reduced to an absolute minimum and added up, the amounts are 600 milliliters of urine, 400 milliliters of insensible skin loss, and 200 milliliters of respiratory water loss, a total of 1.2 liters. Because maximum urine osmolarity is 1200 milliosmoles/liter, if diet is adjusted to provide the minimum solute excretion per day (about 600 mOsmol), minimum urine output may fall, in theory, to 500 milliliters per day and maitain solute balance. Hence, the absolute minimum water intake amounts to just more than 1 liter (1.1) per day.

(This is also taught in renal physiology lectures such as this one. If you are interested, you will learn a lot from this longer series of 13 segments on urine concentration and dilution here, as well as from this series of 7 segments on the renin-angiotension-aldosterone system here. I found all of them very instructive.)

Keep in mind that 1100 ml of water per day is the very bare minimum for survival, and that there are absolutely no other water losses: basically, you have to be lying, perfectly calm and unmoving at an ideal room temperature where you are neither hot nor cold, not even in the slightest. That’s not particularly realistic unless you’re in a coma. And to show just how extreme it is, let’s see how much of the water the kidneys need to reabsorb to make this happen:

For someone like me weighing 57 kg, the mass of blood is 57*7% = 4 kg. Since the density is almost equal to that of water, 4 kg corresponds to 4 litres. Of this, we know that plasma accounts for a little more than half (54.7%) by volume which makes 2.2 litres, and since plasma is 92% water, the volume of free water in the blood supply is almost exactly half: 2 litres. Blood flow through the kidneys is, on average, around 1.2 l/min. This amounts to more than 1700 litres per day, and means that for 4 litres of blood in the body, every drop of blood goes through the kidneys 425 times in 24 hours, each and every day.

In the kidneys the first step in filtration is the “mechanical”, particle-size-based separation of the blood’s solids from its liquid component. Water makes up half the blood volume, and therefore represents half the flow through the kidneys: 0.6 l or 600 ml/min (850 litres per day). But only 20% of the total flow goes through nephron filtration, which makes 120 ml/min. In the extreme case we are considering, urine output is taken to be 500 ml in 24 hours, equivalent to 20.83 ml/hour or 0.35 ml/min (500 ml/24 h/60 min). Therefore, to achieve this, the kidneys must reabsorb 119.65 ml of the 120 ml flowing through them every minute. This translates to an astounding 99.7% reabsorption efficiency! I’m very skeptical that your average person’s (generally compromised) kidneys could achieve this, but the point was to quantify how extreme this situation at the limit of human survival really is, and as you can see, it is indeed as extreme can be.

Also, keeping in mind that these minimum vital physiological water losses in these circumstances would occur at a more or less uniform rate throughout the day, it would probably be much better to drink a little at regular intervals during our walking hours than to drink everything at once and nothing else during the remaining 24 hours. But what would be the ideal rate at which we should replenish our water in these extreme circumstances?

Assuming the theoretically minimum combined water losses of 1100 ml are lost evenly over the course of the 24 hours, this corresponds to a water loss rate of 0.76 ml/min (1100 ml/24 h/60 min). This is therefore the ideal rate at which to replenishing it. In practice, we may not have an IV system to do this for us, and we will probably be sleeping long nights as our heart rate and blood pressure will have hit rock bottom. Drinking 1100 ml in 11 hours (to work with round numbers) could be done by taking 100 ml, (half a small glass), every hour. This would be the simplest and most reasonable way to maintain solute balance as best we can.

Naturally, with such a minimal water intake, the kidneys are struggling to maintain osmolarity by retaining as much water as possible. Any additional intake of salt (or food) would make things worse in the sense that it would raise the concentration of sodium (and solutes) in the blood whose balance the kidneys will not be able to maintain without additional water. But remember that eating a 200 g cucumber, for example, supplies nearly no calories as it contains virtually no sugar, fat or protein, while proving almost 200 g (ml) of water. And that, conversely, any drink containing caffeine or alcohol will actually dehydrate as those substances are diuretic and cause the excretion of free water.

A somewhat more realistic scenario is one in which we are not eating, but very moderately active at comfortable temperatures. In this case, most experts would agree that the minimum water requirements would be around 2 litres per day. Since we are fasting, these additional water needs are due to greater water losses through evaporation and physiological activity not to offsetting increased water needs due to food consumption. Consequently, we should ideally drink about 10 glasses of 200 ml, one approximately every hour from 7h to 19h, and we should not eat any salt.

More realistic but still not so common, is that you are doing a 24 hour fast. The purpose of the fast is to give a break to the digestive system, rehydrate bodily tissues, stimulate more fat burning and flush toxins out of the system. Say we drink 4 litres instead of the minimum of 2. In this case we should, in fact, eat some salt in order to ensure good hydration of tissues by supplying plenty of water through a well hydrated bloodstream without diluting the sodium and thus causing the kidneys to excrete more water. And this brings us back to the basic question that set us on this rather long investigation:

Precisely how much salt?

But you already know the answer to this question: 1 teaspoon per litre in 2 of the 4 litres. Because we don’t drink during the night for about 12 hours, the body inevitably gets dehydrated. Therefore, the best strategy is to start with plain water to rehydrate the concentrated blood and bodily tissues dehydrated from the night, and end with a litre of plain water in preparation for the dry night coming. You should take the equivalent of 1 generous teaspoon of salt with each of the additional litres of water during the day. This will ensure proper hydration of tissues by preventing excessive dilution of blood sodium levels, and maximum urea excretion. Excess sodium, chloride and any other electrolyte will be readily excreted in the urine.

Finally, the far more realistic scenario and, in fact, the one that for most of us is the everyday, is that we are normally active and eating around 2000 calories a day, typically over the course of about 12 hours. In this case we need the basic 2 litres to offset minimum evaporation and physiological losses, and between 2 and 3 litres to offset the 2000 calories. This makes between 4 and 5 litres, 2 of which must be plain water, and 2 or 3 of which must be matched by a good teaspoon of salt per litre that will most naturally, and maybe also preferably, be taken with the food.

Keep in mind that this is the total salt requirements and many prepared foods contain quite a lot already. The hotter or drier the climate, the more water we need. The more we exercise, the more water and the more salt we need. The more we sweat, the more water and the more salt we need. The more stress we experience, the more water and the more salt we need. And in all of these cases, we also need a lot more magnesium.

By the way, it is interesting but not surprising that this conclusion on the amount of salt per day: about 10-15 g, is also the recommendation of the late Dr Batmanghelidj, the “Water doctor”, as well as that of Drs Volek and Phinney, the “Low-Carb doctors” (see Referencias for details), although the former emphasises the importance of an abundant water intake, while the latter hardly mention it if at all.

So this is it. We know how much water we should generally drink, and we know how much salt we should generally eat:

We should always drink the bare minimum of 2 litres per day. Ideally we should drink 4-5 litres every day. If for some reason we drink 2 litres or less, we should no take any salt (or food for that matter!). If we drink more than 2 litres, we should match each additional litre of water with 1 teaspoon of salt, taking into account the salt contained in the food we eat. It is always better physiologically to drink more than to drink less. And remember that we hydrate most effectively on an empty stomach by drinking 30 minutes before meals.


Molecular 'switch' turns precursors into kidney cells

Kidney development is a balancing act between the self-renewal of stem and progenitor cells to maintain and expand their numbers, and the differentiation of these cells into more specialized cell types. In a new study in the journal eLife from Andy McMahon's laboratory in the Department of Stem Cell Biology and Regenerative Medicine at the Keck School of Medicine of USC, former graduate student Alex Quiyu Guo and a team of scientists demonstrate the importance of a molecule called &beta-catenin in striking this balance.

&beta-catenin is a key driver at the end of a complex signaling cascade known as the Wnt pathway. Wnt signaling plays critical roles in the embryonic development of multiple organs including the kidneys. By partnering with other Wnt pathway molecules, &beta-catenin controls the activity of hundreds to thousands of genes within the cell.

The new study builds on the McMahon Lab's previous discovery that Wnt/&beta-catenin can initiate progenitor cells to execute a lengthy and highly orchestrated program of forming structures in the kidney called nephrons. A healthy human kidney contains a million nephrons that balance body fluids and remove soluble waste products. Too few nephrons results in kidney disease.

Previous studies from the UT Southwestern Medical Center laboratory of Thomas Carroll, a former postdoctoral trainee in the McMahon Lab, suggested that Wnt/&beta-catenin signaling plays opposing roles in ensuring the proper number of nephrons: promoting progenitor maintenance and self-renewal, and stimulating progenitor cell differentiation.

"It sounded like Wnt/&beta-catenin is doing two things -- both maintenance and differentiation -- that seem to be opposite operations," said Guo. "Therefore, the hypothesis was that different levels of Wnt/&beta-catenin can dictate different fates of the nephron progenitors: when it's low, it works on maintenance when it's high, it directs differentiation."

In 2015, it became more possible to test this hypothesis when Leif Oxburgh, a scientist at the Rogosin Institute in New York and a co-author of the eLife study, developed a system for growing large numbers of nephron progenitor cells, or NPCs, in a Petri dish.

Relying on this game-changing new system, Guo and his collaborators grew NPCs, added different levels of a chemical that activates &beta-catenin, and saw their hypothesis play out in the Petri dishes.

They observed that high levels of &beta-catenin triggered a "switch" in part of the Wnt pathway that relies on another family of transcription factors known as TCF/LEF. There are two types of TCF/LEF transcription factors: one type inhibits genes related to differentiation, and the other activates these genes. In response to high levels of &beta-catenin, the "activating" members of TCF/LEF switched places with the "inhibiting" members, effectively taking charge. This "switch" triggered NPCs to differentiate into more specialized types of kidney cells.

When they looked at low levels of &beta-catenin, they saw NPCs self-renewing and maintaining their populations, as expected. However, they were surprised to learn that &beta-catenin was not engaged with any of the known genes related to self-renewal and maintenance.

"&beta-catenin does something," said Guo. "That is for sure. But how it does it is kind of mysterious right now."

After publishing these results in eLife, Guo earned his PhD from USC, and began his postdoctoral training at UCLA. Helena Bugacov, a current PhD student in the McMahon Lab and a co-author of the eLife study, is now taking the lead in continuing the project -- which has implications far beyond the kidney field, due to the broad role of Wnt throughout the body.

"Understanding how Wnt regulates these two very distinct cell outcomes of self-renewal and differentiation, which is very important for kidney development, is also important for understanding the development of other organs and adult stem cells, as Wnt signaling plays important roles in almost all developmental systems," said Bugacov. "There is also a lot of attention from cancer researchers, as this process can go awry in cancer. Many therapeutics are trying to target this process."

She added, "The more we know about things, the better we can inform work on developing human kidney organoid cultures, which can be more readily used to understand problems in human health, regeneration and development."


The Health Impact of a Renal Light-Dark Cycle

What does this new chronobiology research mean for average people? While this may seem like a small discovery, better knowledge of the circadian rhythm of kidneys may affect health care in a variety of ways. For example, blood pressure and cardiovascular function are dependent on the electrolyte and fluid balance maintained by the kidneys. High blood pressure can cause renal damage, which in turn creates higher blood pressure in an endless cycle. In addition, many drugs are excreted by the kidneys. If kidneys are processing these drugs differently throughout the day, adjusting doses or the timing of medications can increase healing, decrease side effects and reduce the chances of overdose or toxicity.

The kidneys affect many aspects of our bodies, keeping blood clean and balanced so it can effectively deliver nutrients and excrete waste. Understanding the innate light-dark cycles of these tiny organs can improve health care for a variety of diseases.

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