Mañana a esta hora, cada gota de sangre de tu cuerpo habrá pasado por tus riñones. Docenas de veces. Con cada paso, el agua saturada con desechos se elimina para formar orina, y la sangre recién limpia vuelve a circular.
Podríamos imaginar esta tarea vital como una especie de filtración alimentada a la fuerza impulsada por las fuertes presiones de los latidos de nuestro corazón. Pero, según un nuevo estudio en coautoría del ingeniero mecánico de Johns Hopkins, Sean Sun, esa descripción no es tan precisa como se pensaba.
“Todo el mundo escucha que los riñones filtran la sangre, pero conceptualmente eso es incorrecto”. dice Sol.
“Lo que mostramos es que las células renales son bombas, no filtros, y generan fuerzas”.
Tampoco es por falta de mirar que nos perdimos esta peculiar actividad mecánica. Los anatomistas conocen la estructura del riñón y su papel en la producción de orina a partir de la sangre. desde el siglo XVII
La capacidad del órgano para mezclar la física pasiva de la ósmosis con la derivación activa de varios productos químicos para equilibrar las sales, los desechos y el agua de nuestro cuerpo también se ha estudiado ampliamente dentro y fuera del cuerpo.
Sin embargo, cada riñón consta de kilómetros de canales y túbulos abarrotados en un espacio no más grande que un puño, lo que podría generar una tubería extraña en el interior.
Los estudios han demostrado que las células que recubren esos túbulos pueden detectar cambios en la presión hidrostática, e incluso responder
Tampoco es fácil averiguar cómo se mueven los fluidos a través de esas diminutas tuberías. Cualquier experimento para estudiar la hidráulica en el trabajo dentro de los túbulos individuales necesitaría una tecnología bastante impresionante para filtrar las fuerzas dispersas.
Que es precisamente lo que se les ocurrió a Sun y sus colegas de todo Estados Unidos. Su bomba renal de microfluidos (MFKP) consta de bloques modelados y membranas porosas capaces de contener un cultivo de células que recubren los túbulos renales.
Una vez que las células se asentaron en su lugar y se sometieron a una serie de pruebas de resistencia eléctrica y permeabilidad, los investigadores midieron las variaciones de presión en el tejido en respuesta a los chorros de líquido de una jeringa.
Notaron que el movimiento de fluidos cerca de las células descendía de acuerdo con un aumento en la presión hidráulica, que era mayor hacia un extremo del tejido que hacia el otro. Tal como esperaríamos si los túbulos actuaran como una bomba.
Una mirada cercana a las proteínas que las células producían en masa reveló que pequeños cambios en la presión de los fluidos que ingresan a los tejidos cambiaron la disposición de los canales iónicos y su estructura de soporte, alterando su forma y función.
Para la mayoría de nosotros, esto significa que los fluidos que pasan de la sangre a la red de túbulos del riñón se mueven en parte bajo la dirección mecánica de las propias células, agregando una nueva capa sutil de operación que podría ayudar a explicar una variedad de trastornos renales.
Para ver cómo se desarrolla este comportamiento dentro de los riñones menos funcionales, los investigadores utilizaron células extraídas de personas con el trastorno renal enfermedad renal poliquística autosómica dominante o ADPKD.
En esta condición, gracias a la forma en que las células que recubren los túbulos renales cambian de forma, comúnmente se forman quistes, distorsionando el tejido y aumentando el riesgo de cálculos renales e infecciones del tracto urinario. Pero, según el trabajo del equipo, hay más en la historia. Los investigadores observaron que las células bombeaban al revés, con el gradiente de presión invertido de un extremo al otro.
Cuando el tratamiento ADPKD aprobado por la FDA tolvaptán se aplicó a las células, sus gradientes de presión se suavizaron, lo que sugiere que el medicamento funciona al reducir el estrés en los tejidos y, por lo tanto, ralentiza la velocidad a la que se pueden formar los quistes.
Con esto en mente, es posible que otros tejidos también tengan sus propias versiones de un sistema de bombeo mecánico que ajusta las presiones de los fluidos a su conveniencia. Sun y su equipo tienen como objetivo modificar su dispositivo para probar otros tejidos y órganos.
Esta investigación fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza.