Bodil Schmidt-Nielsen. Los poderosos riñones de los animales del desierto

Bodil Schmidt-Nielsen comenzó en 1947 su primera investigación importante sobre el balance de agua y electrolitos en animales. Junto con su marido Knut se desplazó al sur de Arizona, una zona desértica próxima a la frontera entre México y los Estados Unidos. Allí estudiaron, en los veranos de los años 1947 y 1948, el metabolismo y balance hídrico de roedores de los géneros Dipodoys, Perognathus y Neotoma. Más tarde hicieron más experimentos en Swarthmore College (Pensilvania) y Stanford (California). El trabajo en el que documentaron la magnitud de la ganancia y pérdida de agua que permitían sobrevivir a la rata canguro sin beber sigue siendo una referencia obligada en Fisiología Animal. Aquellos trabajos, por su novedad, se consideran hitos fundamentales en la configuración de la Fisiología Ambiental como una subdisciplina digna de estudio. Más adelante el matrimonio se trasladó al desierto del Sahara, a una remota población del sur de Argelia, donde prosiguieron las investigaciones sobre balance hídrico, aunque en este caso optaron por trabajar con una especie de tamaño algo mayor: escogieron el dromedario. Por sus trabajos sobre la economía del agua con ese conjunto de especies de ambientes séricos concederían a Bodil el Bowditch Award Lecture en 1957. Ella fue la segunda persona que recibió esa distinción, que había sido creada para reconocer el trabajo de jóvenes investigadores en Fisiología.

Como he apuntado antes, los trabajos sobre el balance hídrico de animales de medios desérticos fueron las primeras contribuciones científicas de relevancia de Bodil Schmidt-Nielsen. Además, fueron esas investigaciones las que estimularon su interés por estudiar el funcionamiento del riñón, dado que era de sobra conocida la importancia que tienen los riñones en el balance hídrico animal. Los riñones son los órganos encargados de producir la orina y, como es lógico, y dado que la orina es una disolución acuosa de diferentes sustancias, su expulsión conlleva la pérdida de volúmenes variables de agua, dependiendo, lógicamente, de las necesidades hídricas de cada circunstancia. Cuando escasea el agua, los animales producen menos orina que cuando abunda. De no producirse tales ajustes, correrían el riesgo de deshidratarse o de lo contrario, de ver sus células invadidas de agua y en riesgo de lisis. Por otro lado, conviene no perder de vista que los restos del metabolismo del nitrógeno se eliminan a través de la orina y, la molécula nitrogenada que es eliminada varía de unas especies a otras y de unas condiciones ambientales a otras. Los animales sometidos a restricciones hídricas suelen eliminar sus restos nitrogenados en forma de ácido úrico, mientras que los que disponen de agua en abundancia suelen recurrir a la urea, al menos si se trata de animales terrestres (las cosas son algo diferentes cuando son animales acuáticos). Por esa razón, Bodil empezó en 1951 a interesarse por la forma en que excreta la urea el riñón de la rata canguro, una vez que habían casi concluido los trabajos sobre economía del agua en roedores del desierto. Para que nos demos cuenta de la relevancia de aquel trabajo, hay que tener presente que en aquella época sólo había una fuente de carácter general sobre fisiología del riñón: un libro redactado por el especialista en fisiología renal H. W. Smith[1]. Los resultados obtenidos por Bodil en esta nueva línea de investigación tuvieron una gran influencia durante la segunda mitad del siglo XX, y determinaron en gran medida lo que se sabía acerca de la función renal de mamíferos durante ese periodo.

La importancia de las contribuciones de Schmidt-Nielsen se aprecia mejor si se conocen ciertas nociones básicas sobre la función renal. Resumiendo mucho se puede decir que el riñón hace dos trabajos. El primero es filtrar la sangre: surge así lo que llamamos orina primaria, que es el plasma que atraviesa el filtro glomerular[2]. Luego viene el segundo trabajo, que consiste en cambiar el volumen y la composición de esa orina primaria. El resultado de ese proceso suele ser un menor volumen de orina, aunque su composición puede ser muy diferente dependiendo de las necesidades y de la dieta. Antes de que Bodil empezara a trabajar en este campo, los fisiólogos pensaban que una vez filtrado el plasma, la urea no se secretaba de la sangre a los túbulos renales pero que sí podía ser reabsorbida de forma pasiva –esto es, por difusión– de los túbulos renales a la sangre. Bodil Schmidt-Nielsen encontró, sin embargo, que en ciertos roedores pueden ocurrir los dos procesos y ambos de forma activa. O sea, ella observó que la urea podría ser tanto secretada como reabsorbida en los túbulos renales. Por lo tanto, la cantidad de urea que excretaban finalmente esos roedores no era necesariamente la que se filtraba en el glomérulo, sino que podía ser más o menos dependiendo de cuáles fuesen sus necesidades fisiológicas.

Uno de los mayores especialistas en fisiología renal de la época, Homer Smith, hizo una visita a Bodil en 1952 y al conocer su trabajo la invitó, a su vez, a pasar el siguiente verano en el Mount Desert Island Biological Laboratory trabajando en su grupo. Empezó de esa forma una colaboración que se prolongaría durante años. En ese laboratorio halló, entre otras cosas, que las ranas excretan mucha más urea que la que atraviesa el filtro glomerular.

La mayor parte de los investigadores en fisiología renal no tuvieron especiales dificultades para dar por buenos los resultados obtenidos en ranas por Schmidt-Nielsen, pero no aceptaron los de mamíferos. No creían que en los conductos renales de los mamíferos pudiese producirse transporte activo de urea en los dos sentidos (de y hacia los capilares sanguíneos). Ahora sabemos, sin embargo, que Bodil Scmidt-Nielsen tenía razón, pero tuvieron que pasar más de 30 años hasta que se obtuvieron resultados incontrovertibles y pudieron aceptarse sus propuestas sin reservas.

Notas 1

[1] Homer W. Smith (1937): The Physiology of the Kidney; aunque el mismo autor publicó un nuevo libro ese mismo año: Homer W. Smith (1951): The Kidney: Structure and Function in Health and Disease.

[2] El glomérulo es la unidad funcional en que se asocian el aparato excretor y el sistema circulatorio y tiene lugar la filtración de la sangre. El filtro no permite el paso de las células de la sangre ni de grandes moléculas orgánicas.

Nota 2

Este artículo es el segundo de la serie:

• Bodil Schmidt-Nielsen. En busca del equilibrio hídrico y salino
• Bodil Schmidt-Nielsen. Los poderosos riñones de los animales del desierto
• Bodil Schmidt-Nielsen. Misterios renales por aclarar

Referencias

• Knut Schmidt-Nielsen (1998): The Camel´s Nose: Memoirs of a Curious Scientist, Island Press.
• Wikipedia: Bodil Schmidt-Nielsen
• William H. Dantzler (2006): Living history of physiology: Bodil Schmidt-Nielsen. Advances in Physiology Education, 30 (1): 1-4
• William H. Dantzler (2015): Obituary; Bodil Schmidt-Nielsen (1918-2015) 48th APS President. The Physiologist 58 (4)
• William H. Dantzler entrevista a Bodil Schmidt-Nielsen: video