Un equipo de científicos ha cambiado lo que se conocía sobre el funcionamiento del riñón como un filtro. Sus resultados se encuentran publicados en Nature Communications.

No filtra, sino bombea

La estructura del riñón y su papel en la producción de orina están bien documentadas desde el siglo XVII, aún así hemos confundido una de sus funciones durante todo este tiempo.

«Todo el mundo escucha que los riñones filtran la sangre, pero conceptualmente eso es incorrecto», dice Sean Sun, ingeniero mecánico de la Universidad Johns Hopkins y coautor del estudio que demuestra que «las células renales son bombas, no filtros, y generan fuerzas».

Los riñones humanos son una intrincada red de tubos que procesan aproximadamente 179 litros de sangre todos los días. Recubriendo estos conductos hay células epiteliales que transportan la sangre a través de los riñones y la hacen circular de regreso al cuerpo. No se comprende completamente cómo estas células inmóviles generan la fuerza mecánica necesaria para hacer su trabajo.

Para poder estudiar la presión hidráulica de estas tuberías biológicas, Sun y su equipo recrearon el microambiente del riñón mediante una bomba renal de microfluidos (MFKP). El dispositivo consta de dos microcanales separados por células epiteliales renales y mide las fuerzas mecánicas generadas por células renales sanas y enfermas.

Las células fueron sometidas a pruebas de resistencia eléctrica y permeabilidad para medir las variaciones de presión en el tejido frente a un líquido inyectado con una jeringa. La experimentación les permitió observar que el movimiento de fluidos cerca de las células descendía de acuerdo con un aumento en la presión hidráulica. De acuerdo con los especialistas, esta figura corresponde al funcionamiento típico de una bomba de agua casera.

Cambiar a conveniencia

La presión de los fluidos que ingresan a los tejidos cambiaron la disposición de los canales iónicos y su estructura de soporte en las células, alterando su forma y función. Esto significa que los fluidos que pasan de la sangre a las «tuberías» se mueven bajo la dirección mecánica de las propias células.

Este nuevo modelo de funcionamiento, podría ayudar a explicar una variedad de trastornos renales.

Por ejemplo, en pacientes con enfermedad renal poliquística autosómica dominante o ADPKD se observó que las células bombeaban al revés, con el gradiente de presión invertido. Debido a esta condición, las células que recubren los túbulos renales cambian de forma, ocasionando quistes y distorsionando el tejido, lo cual genera un mayor riesgo de producir cálculos renales y sufrir infecciones del tracto urinario.

Los investigadores decidieron tratar con tolvaptán los tejidos de cultivo renal de pacientes con ADPKD. Gracias a este medicamento, aprobado por la FDA, sus gradientes de presión se suavizaron, sugiriendo que actúa reduciendo el estrés en los tejidos. En ese sentido, el tolvaptán disminuiría la velocidad a la que se forman los quistes.

Es probable que otros tejidos también tengan sus propias versiones de un sistema de bombeo mecánico que ajusta las presiones de los fluidos a su conveniencia.

Con esto en mente, el equipo de Sun está decidido a modificar y utilizar su dispositivo en otros tejidos y órganos. Quizá descubriremos más cosas impresionantes sobre nuestra anatomía y fisiología.