Funciones de nutrición: la excreción

Regulación osmótica y excreción

El funcionamiento de los organismos animales ocurre en un entorno líquido, el medio interno del organismo. Para que el sistema siga funcionando es necesario que las concentraciones relativas de agua y de sales minerales de ese medio se mantengan constantes.

En el ambiente terrestre, los animales deben evitar la pérdida de agua por evaporación. Este proceso recibe el nombre de regulación osmótica. Además, los animales también tienen que eliminar los residuos tóxicos producidos en el metabolismo, que están disueltos en agua. Este otro proceso se denomina excreción.

La regulación osmótica y la excreción están estrechamente relacionadas entre sí, porque los dos procesos suponen el control de la cantidad de agua que pierde el organismo.

La cantidad de agua presente en el cuerpo debe mantenerse aproximadamente constante a lo largo del tiempo, hasta el punto de que una pérdida de un 12% del agua corporal supone la muerte para un ser humano. El principal mecanismo para evitar la pérdida de agua por evaporación es la presencia de células muertas, a pesar de lo cual seguimos perdiendo agua permanentemente. Esa pérdida de agua debe ser compensada para que podamos mantener un equilibrio hídrico adecuado. Las principales fuentes de agua son, por ese orden, la ingestión de líquidos, la ingestión de agua con los alimentos y la reutilización del agua del metabolismo. Gracias a esos aportes conseguimos unos 2500 ml al día, que compensa las pérdidas debidas fundamentalmente a la orina, a la sudoración (evaporación), a la pérdida de agua con las heces y a la respiración.

La excreción

La excreción es uno de los procesos que forman parte de las funciones de nutrición de los seres vivos. Consiste en la eliminación de las sustancias de desecho que han sido producidas por las células del cuerpo como consecuencia de las reacciones químicas que tienen lugar en ellas. Es decir, los componentes de los alimentos que no son absorbidos en el tubo digestivo no son excretados. La eliminación de estos restos no absorbidos recibe el nombre de egestión o defecación.

Las sustancias excretadas, por lo tanto, han sido producidas por las células al utilizar los nutrientes para producir energía o para elaborar sus componentes. Las células las expulsan y las vierten a la sangre, y ésta las transporta hasta los órganos encargados de su eliminación.

Principales órganos excretores

Los principales residuos que se producen como resultado del funcionamiento de las células son el dióxido de carbono, que resulta de la quema de los "combustibles" utilizados por el organismo para producir energía, y algunas sustancias que contienen nitrógeno, sobre todo la urea, pero también las sales biliares, que son producidas cuando las células eliminan proteínas que ya no les sirven y algunas sales minerales. Estas sustancias son vertidas por las células a la sangre, recorriendo la circulación general hasta que llegan al órgano que se encarga de eliminarlas:

• El dióxido de carbono es eliminado a través de los pulmones, dentro del proceso de respiración.
• Las sales biliares, que son producidas en el hígado, son vertidas a la vesícula biliar y eliminadas a través del intestino. Estas sustancias, sin embargo, aún son útiles en el organismo, ya que facilitan la digestión de las grasas actuando como emulgentes (un emulgente es un compuesto que hace que las grasas formen gotas pequeñas en una disolución acuosa).
• La urea también es vertida a la sangre por todas las células, y es eliminada sobre todo a través de los riñones. La urea resulta tóxica para el organismo incluso a bajas concentraciones, por lo que para eliminarla es necesario disolverla en una cierta cantidad de agua que también se eliminará.
• Las sales minerales son eliminadas por los riñones y a través de la piel, mediante el sudor.

Aparte de estas sustancias mayoritarias, nuestro organismo también elimina algunas otras que no llegamos a metabolizar, como restos de medicamentos o compuestos más o menos tóxicos que hemos ingerido con los alimentos. En la mayoría de los casos la eliminación se produce a través de los riñones, pero también puede intervenir la piel. Sin embargo, algunas otras sustancias tóxicas no pueden ser excretadas por los mecanismos habituales, sobre todo si se trata de compuestos poco solubles en agua. En este caso, podemos acumularlas en algún órgano o tejido donde resulten poco peligrosas. Por ejemplo, las pequeñas cantidades de arsénico que pueden ir en nuestros alimentos se acumulan en las uñas. Muchas de estas sustancias acaban acumulándose en el tejido graso o, sobre todo, en el hígado.

Los procesos de la excreción

Para eliminar los residuos metabólicos, el organismo debe llevar a cabo varios procesos:

1. Filtración: el líquido corporal debe ser recolectado y filtrado para separar los residuos de las sustancias aprovechables. La filtración ocurre haciendo pasar el líquido corporal a través de un epitelio, que retiene en el sistema circulatorio las células, las proteínas y otras moléculas grandes. Sin embargo, es un proceso inespecífico, lo que significa que separa las moléculas por su tamaño, y no por sus características químicas. Por ese motivo el filtrado contiene los desechos nitrogenados, pero también sustancias útiles para el organismo, como agua, sales minerales, aminoácidos o glúcidos.
2. Recuperación de los nutrientes mediante reabsorción selectiva. En esta fase el organismo consigue recuperar el agua y los nutrientes (glúcidos y aminoácidos) que habían ido a parar al líquido filtrado. Este proceso sí que es específico, de forma que las células que lo llevan a cabo absorben exclusivamente los compuestos que el organismo necesita recuperar.
3. Ajuste de la composición de los productos de excreción mediante secreción. En esta fase se añade al líquido filtrado la cantidad de agua y de sales minerales necesaria para mantener el equilibrio del ogranismo. La orina producida antes de esta fase está muy concentrada, es decir, contiene muy poca agua, por lo que en este momento se añade el agua justa para que el organismo mantenga su balance hídrico.

El hígado es el órgano central del metabolismo

Las funciones realizadas por nuestro hígado son básicas a lo largo de todo el proceso de funciones de nutrición: cuando absorbemos, en el intestino, los nutrientes procedentes de los alimentos, esos nutrientes son transportados, en primer lugar, al hígado, que los reorganiza para adaptarlos a las necesidades de nuestro cuerpo.
En la excreción, el hígado es el órgano donde se forma la urea, que será excretada por los riñones, a partir de las proteínas que ya no resultan útiles. También se recicla la hemoglobina de los glóbulos rojos, a partir de la cual se producen las sales biliares. Por último, muchas sustancias tóxicas son procesadas por el hígado, que las transforma en otras más inofensivas (como ocurre, por ejemplo, con el alcohol) o, si no es posible, las acumula. Esto explica que, en muchos casos de intoxicación, sea el hígado el órgano que resulta más dañado. También explica que, cuando estamos en contacto con sustancias tóxicas durante largos periodos de tiempo, también se dañe el hígado.

La piel es un órgano excretor

Otro de los órganos que participa en la función excretora es la piel, por medio de las glándulas sudoríparas, encargadas de producir y verter el sudor.

Como muchos otros elementos de nuestro organismo, el sudor realiza varias funciones, de las cuales la excretora es una de las más importantes, ya que permite eliminar agua y sales minerales, así como una pequeña cantidad de urea. Su composición es bastante parecida a la de la orina, aunque las concentraciones de residuos son mucho más bajas. Sin embargo, además de la eliminación de residuos, el sudor contribuye también a regular la temperatura del cuerpo, gracias a que su evaporación permite la pérdida de calor de la piel, y es el responsable del olor del cuerpo.

 Aparato urinario

La mayor parte de los residuos generados por nuestro organismo se elimina a través del aparato urinario. Está situado en el abdómen, pegado a los intestinos, y consta de un par de órganos, los riñones, que se encargan de la separación de los residuos del resto de los componentes de la sangre, dando lugar al producto de secreción (orina),  la vejiga urinaria, que acumula la orina hasta que es eliminada, y una serie de tubos que conducen la orina desde los riñones hasta el exterior (uréteres, desde los riñones hasta la vejiga, y uretra, desde la vejiga hasta el exterior del cuerpo).

Los riñones son los encargados de elaborar la orina, es decir, de separar las sustancias útiles de la sangre de los residuos que deberán ser eliminados. Además, se encargan de regular la cantidad de agua y sales que hay en el cuerpo, manteniendo el equilibrio necesario para el correcto funcionamiento del cuerpo.

Los riñones son un par de órganos con forma de alubia y del tamaño aproximado de un puño, situados en la parte trasera del abdomen, a los lados de la columna vertebral y por debajo del hígado. Externamente están protegidos por una cápsula que los mantiene a salvo de posibles golpes. En su interior se distinguen tres partes: la más externa es la corteza, que contiene un gran número de vasos sanguíneos. Más hacia el interior aparece la médula, más oscura, y en el centro del riñón se encuentra una cavidad, la pelvis renal, que recoge la orina y la deja salir a través del uréter.

El riñón está formado por un gran número de estructuras de tamaño microscópico llamadas nefronas, cada una de las cuales es capaz de producir la orina a partir de la sangre, de modo que la nefrona es la unidad funcional del riñón. 

Básicamente, una nefrona es un tubo largo y estrecho diferenciado en varias regiones, cada una de las cuales realiza una función dentro del proceso de elaboración de la orina. Empieza en una especie de copa, llamada cápsula de Bowman, en cuyo interior se encuentra un capilar sanguíneo muy retorcido y dividido formando una especie de ovillo llamado glomérulo. El conjunto de cápsula de Bowman y glomérulo se llama corpúsculo de Malpighi.

La sangre pasa por el glomérulo, y debido a la presión que ejerce sobre los capilares es filtrada en él. El agua y las moléculas pequeñas salen del capilar y pasan al interior de la nefrona, mientras que las moléculas grandes (como las proteínas) y las células permanecen dentro del capilar.

El primer tramo de la nefrona, después de la cápsula de Bowman, se llama túbulo contorneado proximal. En él se reabsorben una gran parte del agua, sodio y los aminoácidos del filtrado. El siguiente tramo de la nefrona describe un arco hacia la médula del riñón, y se denomina asa de Henle. En esta parte del tubo se recupera casi toda la sal y casi toda el agua filtradas. El último tramo recibe el nombre de túbulo contorneado distal. Varias nefronas desembocan en un túbulo colector, que lleva la orina hasta la pelvis renal.

En la formación de la orina se distinguen tres procesos: en primer lugar, la filtración, que es totalmente inespecífica: se filtran todas las moléculas presentes en la sangre menores de un cierto tamaño. En segundo lugar se produce un proceso de reabsorción, que es selectivo; las células de la nefrona recuperan las sustancias que el organismo necesita, incluyendo la mayor parte del agua y las sales minerales. Por último, en el túbulo contorneado distal tiene lugar la secreción activa de algunas sustancias que deben ser eliminadas.

Los riñones funcionan continuamente, a un ritmo muy alto; a diario, filtran unos 200 litros de sangre, a partir de los cuales producen unos dos litros de orina.

Enfermedades del aparato urinario

Una de las alteraciones más frecuentes del funcionamiento de los riñones es la formación de piedras o cálculos. Se forman debido a la cristalización en el interior del riñón de sustancias presentes en la orina, como el oxalato cálcico, y resultan dolorosos cuando son arrastrados hacia el uréter, porque no consiguen salir por él. Su tratamiento consiste en eliminarlos, si es posible, haciéndolos vibrar con ultrasonidos hasta romperse. Además, la persona que tenga tendencia a la formación de cálculos deberá revisar su dieta, ya que éstos se producen sobre todo a partir de alimentos ricos en calcio, como algunas verduras y los lácteos. Puedes conseguir más información sobre los cálculos renales visitando este tutorial.

Otro tipo de enfermedades que pueden darse en el aparato urinario son las infecciones, provocadas por bacterias que se introducen en el organismo a través de la uretra. Si las bacterias alcanzan solo la vejiga y la uretra se produce una cistitis, pero si llegan hasta el riñón se habla de una nefritis, que es más complicada y dañina.

El fallo en el funcionamiento de las nefronas, que puede estar relacionado con la diabetes o con la presión arterial alta, puede conducir a una enfermedad renal crónica, cuyo efecto final es el fallo de uno o los dos riñones. Normalmente, basta con que uno de los dos riñones funcione para poder llevar una vida sana, pero si fallan los dos su función debe ser sustituida artificialmente. La solución definitiva para el fallo renal es el transplante, que puede realizarse a partir de un donante vivo

Los trasplantes de órganos funcionan como un mecanismo de solidaridad asimétrica, porque el donante cede sus órganos sin esperar ningún tipo de recompensa a cambio. Normalmente los trasplantes de órganos se llevan a cabo en el momento en que el donante muere, si el estado de sus órganos lo permite, pero en algunos casos es posible la donación de un órgano durante la vida. Esto se da, por ejemplo, en el trasplante de riñón, ya que el funcionamiento de uno solo de estos órganos es suficiente para garantizar una vida saludable al donante, pero también en el caso del trasplante de médula ósea, puesto que solo es necesario un pequeño fragmento de la misma, que se regenera al cabo de algún tiempo, o en el trasplante de hígado, en el que ocurre algo parecido y, por supuesto, con la donación de sangre. España tiene una de las legislaciones más avanzadas en materia de trasplantes de órganos. En principio, cualquier persona es donante, salvo que él durante su vida, o su familia en el momento de su muerte, expresen su oposición a la donación de órganos. También es posible que una persona haga patente, durante su vida, su voluntad de donar sus órganos, mediante un carné de donante. La donación de órganos es altruista (ni el donante ni su familia reciben nada a cambio del órgano donado) y anónima (ni la familia del donante ni el receptor del trasplante conocen la procedencia o el destino del órgano). Los órganos donados entran a formar parte de una institución internacional, que se encarga de trasladarlos en un plazo muy corto de tiempo al lugar en el que exista un receptor apropiado. Los avances médicos han permitido aumentar el número de órganos que pueden ser trasplantados.

En el caso de que el trasplante renal no sea posible, o durante el tiempo en el que el enfermo está a la espera de recibir un nuevo riñón, el tratamiento de su enfermedad se realiza mediante el procedimiento de diálisis, que consiste en extraer la sangre del enfermo y filtrarla a través de una membrana que sustituye la función que realiza el riñón.