Como ocorre o mecanismo de filtração, excreção e absorção dos rins_

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Como ocorre o mecanismo de filtração, excreção e absorção dos rins?
FILTRAÇÃO
A filtração do plasma para dentro dos túbulos renais é o primeiro passo na formação da
urina. Esse processo relativamente inespecífico gera um filtrado, cuja composição é igual à
do plasma menos a maioria das proteínas plasmáticas. Sob condições normais, as células
sanguíneas permanecem no capilar, de modo que o filtrado é composto apenas de água e
de solutos dissolvidos. Quando você visualiza o plasma sendo filtrado para fora dos
capilares glomerulares, é fácil imaginar que todo o plasma do capilar se move para dentro
da cápsula de Bowman. Contudo, a filtração de todo o plasma deixaria para trás uma massa
de células sanguíneas e proteínas que não podem fluir para fora do glomérulo. Em vez
disso, apenas cerca de um quinto do plasma que flui ao longo dos rins é filtrado para dentro
dos néfrons. Os quatro quintos restantes do plasma, juntamente com a maior parte das
proteínas plasmáticas e das células sanguíneas, passa para os capilares peritubulares (FIG.
19.4). A porcentagem do volume total do plasma que é filtrada para dentro do túbulo é
denominada fração de filtração.
O corpúsculo renal contém três barreiras de filtração. A filtração ocorre no corpúsculo renal
(FIG. 19.5), que consiste na rede de capilares glomerulares envolta pela cápsula de
Bowman. As substâncias que deixam o plasma precisam passar através de três barreiras
de filtração antes de entrarem no lúmen tubular: o endotélio do capilar glomerular, uma
lâmina basal (membrana basal) e o epitélio da cápsula de Bowman (Fig. 19.5d). Os
detalhes de como funcionam essas barreiras de filtração estão ainda em estudo. A primeira
barreira é o endotélio capilar. Os capilares glomerulares são capilares fenestrados (p. 496)
com grandes poros, que permitem que a maioria dos components plasmáticos sejam
filtrados através do endotélio. Os poros são pequenos o bastante, contudo, para impedir
que as células do sangue deixem o capilar. Proteínas carregadas negativamente, presentes
na superfície dos poros, também ajudam a repelir as proteínas plasmáticas carregadas
negativamente. A segunda barreira de filtração é a lâmina basal, uma camada acelular de
matriz extracelular que separa o endotélio do capilar do epitélio da cápsula de Bowman (Fig.
19.5d). A lâmina basal é constituída por glicoproteínas carregadas negativamente, colágeno
e outras proteínas. Ela atua como uma peneira grossa, excluindo a maioria das proteínas
plasmáticas do líquido que é filtrado através dela. A terceira barreira de filtração é o epitélio
da cápsula de Bowman. A porção epitelial da cápsula que envolve cada capilar glomerular é
formada por células especializadas, chamadas de podócitos (Fig. 19.5c). Os podócitos
possuem longas extensões citoplasmáticas, denominadas pés, ou pedicelos, que se
estendem a partir do corpo principal da célula (Fig. 19.5a, b). Esses pedicelos envolvem os
capilares glomerulares e se entrelaçam uns com os outros, deixando estreitas fendas de
filtração fechadas por uma membrana semiporosa. A membrana da fenda de filtração
contém diversas proteínas exclusivas, incluindo a nefrina e a podocina. Essas proteínas
foram descobertas por investigadores que procuravam mutações gênicas responsáveis por
duas doenças renais congênitas. Nessas doenças, em que a nefrina e a podocina estão
ausentes ou anormais, as proteínas passam através da barreira de filtração glomerular para
a urina. As células mesangiais glomerulares ficam entre e ao redor dos capilares
glomerulares (Fig. 19.5c). As células mesangiais possuem feixes citoplasmáticos de
filamentos semelhantes à actina, que fazem essas células serem capazes de contrair e
alterar o
fluxo sanguíneo pelos capilares. Além disso, as células mesangiais secretam citocinas
associadas a processos inflamatórios e imunes. A alteração da função das células
mesangiais tem sido associada a muitas doenças renais.
O volume de fluido que é filtrado para dentro da cápsula de Bowman por unidade de tempo
é a taxa de filtração glomerular (TFG). A TFG média é de 125 mL/min, ou de 180 L/dia, uma
taxa impressionante, considerando-se que o volume plasmático total é de apenas cerca de
3 litros. Essa taxa significa que os rins filtram todo o volume plasmático 60 vezes por dia, ou
2,5 vezes a cada hora. Se a maior parte do filtrado não fosse reabsorvida durante a sua
passagem pelo néfron, ficaríamos sem o plasma em apenas 24 minutos de filtração. A TFG
é influenciada por dois fatores: a pressão de filtração resultante, já descrita, e o coeficiente
de filtração. A pressão de filtração é determinada primeiro pelo fluxo sanguíneo renal e pela
pressão arterial. O coeficiente de filtração possui dois componentes: a área de superfície
dos capilares glomerulares, disponível para a filtração e a permeabilidade da interface entre
capilar e cápsula de Bowman. Nesse aspecto, a filtração glomerular é semelhante às trocas
de gases nos alvéolos, em que a taxa da troca gasosa depende da diferença entre as
pressões parciais dos gases, da área de superfície dos alvéolos e da permeabilidade da
barreira de difusão alvéolo-capilar (p. 565).
A TFG é relativamente constante A pressão arterial fornece a pressão hidrostática, que
impulsiona a filtração glomerular. Logo, parece razoável assumir que se a pressão arterial
aumentasse, a TFG aumentaria, e se a pressão arterial diminuísse, a TFG diminuiria.
Entretanto, esse geralmente não é o caso. Em vez disso, a TFG é notavelmente constante
em uma ampla faixa de pressões arteriais. Contanto que a pressão arterial média do
sangue fique entre 80 e 180 mmHg, a TFG é, em média, de 180 L/dia (Fig. 19.6b).
A TFG é controlada primariamente pela regulação do fluxo sanguíneo através das arteríolas
renais. Se a resistência global das arteríolas renais aumenta, o fluxo sanguíneo renal
diminui, e o sangue é desviado para outros órgãos (Fig. 15.13, p. 493). O efeito do aumento
da resistência sobre a TFG, entretanto, depende de onde a mudança na resistência ocorre.
Se a resistência aumenta na arteríola aferente (Fig 19.6d), a pressão hidrostática diminui no
lado glomerular da constrição. Isso se traduz em uma diminuição na TFG. Se a resistência
aumenta na arteríola eferente, o sangue acumula antes da constrição, e a pressão
hidrostática nos capilares glomerulares aumenta (Fig. 19.6e). O aumento da pressão
glomerular aumenta a TFG. Modificações opostas ocorrem com a diminuição da resistência
nas arteríolas aferente ou eferente. A maior parte da regulação ocorre na arteríola aferente.
Autorregulação renal da TFG
Os rins por si sós ajudam a manter o fluxo sanguíneo renal e a TFG constantes, apesar das
mudanças cotidianas normais na pressão arterial, como as que ocorrem durante o
exercício. Esse recurso é chamado autorregulação renal, e é composto por dois
mecanismos – o mecanismo miogênico e o feedback tubuloglomerular. Atuando em
conjunto, eles são capazes de manter a TFG quase constante ao longo de uma vasta gama
de pressão arterial sistêmica.
O mecanismo miogênico: ocorre quando a distensão dispara a contração das células
musculares lisas das paredes das arteríolas glomerulares aferentes. Conforme a pressão
arterial sobe, a TFG também aumenta, porque o fluxo sanguíneo renal aumenta. No
entanto, a pressão sanguínea elevada distende as paredes das arteríolas glomerulares
aferentes. Em resposta, as fibras de músculo liso da parede da arteríola glomerular aferente
se contraem, o que reduz o lúmen da arteríola. Como resultado, o fluxo sanguíneo renal
diminui, reduzindo assim a TFG para o nível prévio. Inversamente, quando a pressão
arterial diminui, as células de músculo liso são menos distendidas e assim relaxam. As
arteríolas glomerulares aferentes se dilatam, o fluxo sanguíneo renal se eleva e a TFG
aumenta. O mecanismo miogênico normaliza o fluxo sanguíneo renal e a TFG segundos
depois de uma alteração na pressão sanguínea.
O segundo contribuinte para a autorregulação renal, o feedback tubuloglomerular, é assim
chamado porque parte dos túbulos renais– a mácula densa – fornece feedback ao
glomérulo (Figura 26.10). Quando a TFG está acima do normal em decorrência da pressão
arterial sistêmica elevada, o líquido filtrado flui mais rapidamente ao longo dos túbulos
renais. Como resultado, o túbulo contorcido proximal e a alça de Henle têm menos tempo
para reabsorver Na + , Cl – e água. Acredita-se que as células da mácula densa detectem o
aumento do aporte de Na + , Cl – e água e inibam a liberação de óxido nítrico (NO) das
células do aparelho justaglomerular (AJG). Como o NO provoca vasodilatação, as arteríolas
glomerulares aferentes se contraem quando o nível de NO diminui. Como resultado, menos
sangue flui para os capilares glomerulares, e a TFG diminui. Quando a pressão do sangue
cai, fazendo com que a TFG seja menor do que o normal, ocorre a sequência de eventos
oposta, embora em menor grau. O feedback tubuloglomerular é mais lento do que o
mecanismo miogênico.
lembrar a origem dos dois prefixos. Se-significa à parte, indicando a separação de algo de
sua fonte. No néfron, os solutos secretados se movem do plasma para o lúmen tubular.
Ex-significa fora, indicando algo fora do ou externo ao corpo. Excreção refere-se à remoção
de uma substância do corpo. Além dos rins, outros órgãos realizam processos de excreção,
incluin-do os pulmões (CO2) e os intestinos (alimentos não digeridos,bilirrubina).
REABSORÇÃO
A cada dia, 180 L de líquido são filtrados dos capilares glomerulares para dentro dos
túbulos renais, todavia, apenas cerca de 1,5 L é excretado na urina. Assim, mais de 99% do
líquido que entra nos túbulos é reabsorvido para o sangue à medida que o filtrado percorre
os néfrons. A maior parte dessa reabsorção ocorre no túbulo proximal, com uma quantidade
menor de reabsorção nos segmentos distais do néfron. A reabsorção no néfron distal é
finamente regulada, possibilitando aos rins reabsorverem seletivamente íons e água de
acordo com as necessidades do organismo para a manutenção da homeostasia
A reabsorção pode ser ativa ou passiva
A reabsorção de água e solutos do lúmen tubular para o líquido extracelular depende de
transporte ativo. O filtrado que flui da cápsula de Bowman para o túbulo proximal tem a
mesma concentração de solutos do líquido extracelular. Portanto, para transportar soluto
para fora do lúmen, as células tubulares precisam usar transporte ativo para criar gradientes
de concentração ou eletroquímicos. A água segue osmoticamente os solutos, à medida que
eles são reabsorvidos. A FIGURA 19.8a é uma vista geral da reabsorção renal. O transporte
ativo de Na do lúmen tubular para o líquido extracelular cria um gradiente elétrico
transepitelial, no qual o lúmen é mais negativo do que o LEC. Os ânions, então, seguem o
Na positivamente carregado para fora do lúmen. A saída de Na e de ânions do lúmen para o
LEC dilui o fluido luminal e aumenta a concentração do LEC, de forma que a água deixa o
túbulo renal por osmose.
A redução do volume do lúmen tubular aumenta a concentração de solutos (incluindo K ,
Ca2 e ureia) que permaneceram no filtrado: a mesma quantidade de soluto em um volume
menor equivale a uma concentração mais alta de soluto. Uma vez que as concentrações de
soluto no lúmen são mais altas do que as concentrações de soluto no líquido extracelular,
os solutos difundem-se para fora do lúmen se o epitélio do túbulo for permeável a eles.
A reabsorção envolve tanto o transporte transepitelial quanto o transporte paracelular.
No transporte transepitelial (também chamado de transporte transcelular), as substâncias
atravessam as membranas apical e basolateral das células tubulares epiteliais (p. 150) para
chegar ao líquido intersticial.
Na via paracelular, as substâncias passam através de junções celulares entre células
vizinhas. O caminho seguido pelo soluto depende da permeabilidade das junções epiteliais
e do seu gradiente eletroquímico.
Para solutos que se movem através do transporte transepitelial, suas concentrações ou
seus gradientes eletroquímicos determinam seus mecanismos de transporte. Solutos que se
movem a favor do seu gradiente de concentração usam canais de vazamento ou
carreadores de difusão facilitada para cruzarem a membrana celular. As moléculas que
necessitam se deslocar contra seu gradiente de concentração são transportadas por
mecanismos de transporte ativo primário ou indiretos (normalmente secundários). O sódio
está direta ou indiretamente envolvido em muitos exemplos de transporte passivo e ativo.
Transporte ativo do sódio
A reabsorção ativa de Na é a força motriz primária para a maior parte dos mecanismos de
reabsorção renal. Como já mencionado, a composição do filtrado que entra no túbulo
proximal é semelhante à composição iônica plasmática, com uma concentração maior de
Na do que a encontrada nas células. Dessa forma, o Na presente no filtrado pode entrar nas
células tubulares passivamente, de acordo com seu gradiente eletroquímico (Fig. 19.8b). O
transporte apical do Na utiliza várias proteínas transportadoras por simporte e antiporte (p.
141) ou de canais de vazamento abertos. No túbulo proximal, o trocador Na-H (NHE)
desempenha um papel fundamental na reabsorção do Na, assim como o canal de Na
epitelial (ENaC) na membrana apical. Uma vez no interior da célula tubular, o Na é
ativamente transportado para seu exterior através da membrana basolateral em uma troca
com o K pela Na -K -ATPase. Um canal de vazamento de K impede o acúmulo de K no
interior da célula. O resultado final é a reabsorção de Na através do epitélio tubular.
Transporte ativo secundário: simporte com sódio
O transporte ativo secundário acoplado ao sódio é responsável pela reabsorção de muitas
substâncias, incluindo a glicose, aminoácidos, íons e vários metabólitos orgânicos. A Figura
19.8c mostra um exemplo: a reabsorção de glicose acoplada ao Na através do epitélio do
túbulo proximal (Fig. 5.21, p. 151). A membrana apical contém o cotransportador de
Na-glicose (SGLT) que leva a glicose para o citoplasma contra seu gradiente de
concentração através do uso da energia do Na, que se move a favor de seu gradiente
eletroquímico. Na superfície basolateral da célula, o Na é bombeado para fora pela Na -K
-ATPase, ao passo que a glicose se difunde para fora através de um mecanismo de difusão
facilitada envolvendo o uso de transportadores GLUT. O mesmo padrão básico é utilizado
por outras moléculas que são transportadas acopladas ao Na: uma proteína de simporte
apical e um carreador para difusão facilitada ou um trocador iônico na membrana
basolateral. Outras moléculas que são reabsorvidas por mecanismos similares incluem os
aminoácidos, o lactato, intermediários do ciclo do ácido cítrico, como o -cetoglutarato (CG),
e íons, como o fosfato e o sulfato. Alguns dos transportadores apicais utilizam o H no lugar
do Na .
Reabsorção passiva: ureia
A ureia, um resíduo nitrogenado, não possui mecanismos de transporte ativo no túbulo
proximal, mas pode se deslocar através das junções celulares epiteliais por difusão, se
houver um gradiente de concentração da ureia. Inicialmente, as concentrações de ureia no
filtrado e no líquido extracelular são iguais. Entretanto, o transporte ativo de Na e de outros
solutos para fora do lúmen tubular proximal gera um gradiente de concentração através do
processo descrito a seguir. Quando o Na e outros solutos são reabsorvidos no túbulo
proximal, a transferência de partículas osmoticamente ativas torna o líquido extracelular
mais concentrado que o filtrado que permaneceu no lúmen tubular (ver Fig. 19.8a). Em
resposta ao gradiente osmótico, a água move-se por osmose através do epitélio. Até esse
ponto, nenhuma molécula de ureia foi transportada para fora do lúmen, uma vez que não
havia nenhum gradiente de concentração da ureia. Quando a água é reabsorvida, a
concentração de ureia no lúmen tubular aumenta – a mesma quantidade de ureia está
presente em um volume menor de água. Uma vez que o gradiente de concentração de ureia
existe, a ureia move-se do lúmen tubular para o líquido extracelular, sendo transportadaatravés das células ou pela via paracelular.
EXCREÇÃO
A produção de urina é o resultado de todos os processos que ocorrem no rim. Quando o
líquido chega ao final do néfron, ele apresenta pouca semelhança com o líquido que foi
filtrado para a cápsula de Bowman. Glicose, aminoácidos e metabólitos úteis desaparecem,
tendo sido reabsorvidos para dentro do sangue, e os resíduos orgânicos estão mais
concentrados. A concentração de íons e água na urina é extremamente variável,
dependendo do estado do corpo. Embora a excreção nos diga o que o corpo está
eliminando, a excreção por si só não pode nos dar detalhes da função renal. Lembre-se
que, para qualquer substância, Excreção filtração reabsorção secreção Apenas a taxa de
excreção de uma substância não nos diz nada sobre como o rim maneja essa substância. A
taxa de excreção de uma substância depende (1) da taxa de filtração da substância e (2) de
se a substância é reabsorvida, secretada ou ambas, enquanto ela passa ao longo do túbulo
renal.