TRANSPORTE ATRAVÉS DO NÉFRON

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Nicole Siqueira de Arruda CB USP FMRP
TRANSPORTE ATRAVÉS DO NÉFRON
O filtrado glomerular passa por um processo de reabsorção e secreção de substâncias
ao longo do seu trajeto pelo néfron. Na reabsorção, as substâncias são transportadas pelas
membranas epiteliais tubulares para o líquido intersticial renal e depois retorna ao sangue,
passando pelas membranas dos capilares peritubulares.
Estrutura da barreira hemato-urinária tubular
Os rins filtram cerca de 20% do plasma que chega aos néfrons - total de ~180 L/dia.
Como é excretado, em média, 1,5 L de urina por dia, tem-se que os 178,5 L restantes são
reabsorvidos, retornando ao sangue.
Heterogeneidade na reabsorção
Cada segmento do néfron manipula o filtrado de modo distinto.
SEGMENTO REABSORÇÃO (%)
TÚBULO PROXIMAL 65
ALÇA DE HENLE 15
TÚBULO DISTAL 5
TÚBULO DISTAL E DUCTO COLETOR 15
maior reabsorção no TCP
A maior taxa de reabsorção no túbulo contorcido proximal se deve ao maior gradiente
de pressão e à maior superfície de contato entre o epitélio do túbulo e o plasma, devido às
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microvilosidades. Além de ser um epitélio frouxo, permitindo um grande transporte pela via
paracelular.
Padrões de excreção
A regulação do processo de manipulação de determinada molécula do plasma sanguíneo
ocorre de acordo com a importância dessa para o organismo.
A. A substância é filtrada, mas não é reabsorvida⇒ ex.: Creatinina.
B. A substância é filtrada e parcialmente reabsorvida⇒ ex.: Água e íons.
C. A substância é filtrada e integralmente reabsorvida⇒ ex.: Glicose e aminoácidos.
D. A substância é filtrada, não reabsorvida e secretada⇒ ex.: Catabólitos
Forças que permitem a reabsorção
As redes capilares peritubulares, que recebem tudo o que é reabsorvido, são ramos da
arteríola eferente, ou seja, contém aquilo que não foi filtrado.
● ↑ pressão oncótica (π)→ capilar peritubular concentrado - atraí para o capilar
● ↓ pressão hidrostática (PH) → alta quantidade de líquido na luz tubular - força a saída
de líquido da luz para o interstício.
O gradiente resultante é favorável à entrada passiva de líquido do interstício para o capilar.
No capilar glomerular, a saída de água diminui PH e a concentração do plasma aumenta ( ↑π).
No capilar peritubular, o plasma já chega filtrado, estando com ↓ PH e ↑ Δπ, favorecendo a
reabsorção de água e solutos, que dilui o plasma.
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As substâncias reabsorvidas não podem permanecer no interstício, pois como o tecido
é frouxo, em caso de variação de pressão pode ocorrer um vazamento para dentro da luz
tubular. Assim, elas são reabsorvidas para os capilares a favor do gradiente de pressão.
Em caso de mudança na resistência das arteríolas, as redes capilares são afetadas,
alterando a pressão e, portanto, a taxa de reabsorção e secreção.
Vasoconstrição Vasodilatação
Fluxo ↓ ↑
PH ↓ ↑
π ↑ ↓
Processo favorecido REABSORÇÃO SECREÇÃO
obs.: A angiotensina II é um hormônio que contrai as arteríolas e, assim, ↓PH e ↑π, facilitando
a difusão de substâncias do interstício para a rede capilar peritubular.
MEIOS DE TRANSPORTE
Água e solutos são transportados via
transcelular (através da célula) - por transporte
passivo ou ativo - ou pela via paracelular (entre
as células) - por difusão.
Após a absorção pelo líquido intersticial, água
e solutos são transportados através das paredes dos
capilares peritubulares por ultrafiltração, mediada
por forças hidrostáticas e oncóticas.
Transporte ativo primário
● Relaciona a hidrólise do ATP com o movimento do soluto contra o gradiente
eletroquímico.
A bomba de Na+/K+ reabsorve ativamente o sódio, ocorrendo na maioria dos segmentos
tubulares.
O Na+ é transportado contra o gradiente de concentração (+ → -) estabelecido pela bomba,
assim, a água e outras substâncias são reabsorvidas para os capilares peritubulares, onde
ocorre a ultrafiltração.
obs.: : Há muitas mitocôndrias nas células epiteliais devido a alta taxa de transporte ativo através
das membranas.
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● Os segmentos iniciais do sistema tubular usam mais transporte ativo, pois a
composição do filtrado é muito semelhante ao do plasma sanguíneo.
● A composição similar impossibilita difusões passivas, dependentes de gradiente
eletroquímico estabelecido por diferenças na composição.
Transporte ativo secundário
● Ocorre quando duas substâncias interagem com uma proteína de membrana e são
ambas transportadas.
● Não necessita de energia diretamente do ATP ou outras fontes de fosfato de alta
energia→ usa energia liberada pela difusão facilitada simultânea de outra substância
transportada a favor do gradiente eletroquímico.
O Na+, após ser exportado com gasto de energia contra seu gradiente eletroquímico, se
difunde de forma passiva, agora a favor do seu gradiente, e a energia liberada é usada para
mover outra substância (como glicose) contra seu gradiente.
Outros transportes
● Algumas porções do túbulo proximal reabsorvem moléculas grandes através de
pinocitose, que é um transporte ativo para reabsorção de proteínas.
● A reabsorção de água por osmose é acoplada com a reabsorção de Na+ e depende da
permeabilidade dos túbulos distais e coletores à água.
● Os íons Cl-, uréia e outros são reabsorvidos por difusão passiva e/ou por arraste em
solvente→ reabsorção osmótica de água tende a concentrar esses solutos na luz
tubular, favorecendo sua difusão para o interstício renal (+ → -).
MANIPULAÇÃO AO LONGO DOS SEGMENTOS DO NÉFRON
Túbulo proximal
Reabsorção: Na+, Cl-, HCO3-, K+, H2O, glicose e
aminoácidos
Secreção: ácidos e bases orgânicas
● Função importante de conservar
substâncias que são necessárias para o
corpo (ex.: glicose, aminoácidos, proteínas,
água e eletrólitos).
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Alça de Henle
Alça descendente delgada
Reabsorção: ↑↑↑ permeável a H2O e ↑ permeável a solutos, mas tem poucas mitocôndrias e
baixa ou nula reabsorção ativa.
● Líquido tubular se torna hiperosmótico ao se mover para o interior da medula renal,
devido a reabsorção de água, que migra para o interstício e deixa a luz mais
concentrada.
Alça ascendente espessa
Reabsorção: Na+, Cl-, HCO3-, K+, Ca+2 e Mg+2, sendo impermeável à H2O.
Secreção: H+
● Diluição do líquido tubular pela reabsorção de íons à medida que volta ao córtex.
● ↑ reabsorção de íons⇒ ↑ [íons] no líquido intersticial da medula renal, ficando
hiperosmótica.
● Local de ação de potentes diuréticos - ex.: furosemida, ácido etacrínico e bumetanida
(inibidores de co-transportadores de íons)
Túbulo distal
Túbulo distal inicial
Reabsorção: Na+, Cl-, Ca+2 e Mg+2, sendo praticamente impermeável à H2O e à ureia→ dilui
● Compõe o aparelho justaglomerular
Túbulo distal final e Ducto coletor cortical
Os túbulos distais finais e os túbulos coletores corticais são compostos de dois tipos
distintos de célula:
Células Principais→ reabsorvem Na+, Cl- e H2O e secretam K+
● Controle pela aldosterona e ação de diuréticos poupadores de potássio (ex.:
espironolactona, amilorida e eplerenona)
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Células Intercaladas→ reabsorvem K+ e HCO3- e secretam H+
● Papel no equilíbrio ácido-base
- Membranas quase impermeáveis à ureia
- Permeabilidade à água é controlada pela [ADH]
Ducto coletor medular
Reabsorção: Na+, Cl-, HCO3-, ureia.
- Na presença de ADH é permeável à H2O
Secreção: H+
● Importantes na determinação da
quantidade final do débito urinário
de água e solutos
Alterações nas [substâncias] no filtrado em relação ao plasma ao longo do néfron
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MECANISMOS DE REABSORÇÃO
Balanço de sódio
O Na+ determina o volume do líquido extracelular e a pressão arterial, além de ser
fundamental para a função de células excitáveis⇒ ↑ necessidade deregulação sérica.
No néfron:
● Livremente filtrado, quase integralmente reabsorvido e não é secretado.
O “motor” para o transporte da maioria das substâncias no néfron é o trocador Na+/K+
ATPase, presente em grande número namembrana basolateral das células tubulares do
néfron.
- As bombas Na+/K+ exportam Na+ para o meio e, mesmo com a difusão desses para os
capilares peritubulares, outros íons Na+ tubulares serão reabsorvidos.
- O K+, embora seja importado, na membrana basolateral há canais para sua difusão
passiva, logo, ele voltará ao interstício.
Por meio das bombas nas membranas basolaterais e à perfusão sanguínea constante, será
gerado um gradiente eletroquímico que permitirá a difusão de outras substâncias do filtrado.
Túbulo contorcido proximal - TCP
Sódio
O Na+ intracelular é bombeado para o capilar, permitindo que o sódio filtrado seja
reabsorvido por co-transporte (com glicose, aminoácidos ou PO4-2) ou contra-transporte
(com H+).
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Cloreto
É reabsorvido, via paracelular, pelo gradiente eletroquímico gerado devido a reabsorção de
Na+, visto que o aumento da concentração de cátions no capilar atrai ânions.
Água
Reabsorvida por osmose devido ao gradiente osmótico criado pelo Na+.
Outros cátions - ex.: Ca+2, Mg+2
Reabsorvidos por uma difusão passiva, pois a reabsorção de H2O e Cl- gera um gradiente de
concentração e um eletroquímico favoráveis, respectivamente.
Glicose
100% reabsorvida no TCP
- Maior parte é reabsorvida nas 1°s porções do TCP
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A concentração de glicose no plasma é de cerca de 100 mg/dL, e sua capacidade limite de
reabsorção pelo rim é de 200 mg/dL.
Em situações de excesso de glicose no plasma (ex.: diabetes), a reabsorção a partir do
filtrado fica saturada e os transportadores não conseguem reabsorver 100%, sendo parte
excretada na urina.
BIcarbonato
É reabsorvido de 70-85% no TCP, 10-20% na AH, 3-5% no TCD e 1-2% no DC.
A secreção de H+ acidifica ligeiramente o pH do túbulo, favorecendo a reabsorção do tampão
HCO-3→ manutenção do pH sanguíneo não apenas pela excreção de íon, mas pela
reabsorção de bicarbonato.
A anidrase carbônica (AC), nos microvilos, favorece a difusão de HCO3- do túbulo para a
célula pela formação de H2O e CO2. Na célula, as moléculas formam H2CO3, que se dissocia e
forma o bicarbonato, liberado no lúmen do capilar
- A dissociação da água resulta no H+ (secretado para o lúmen tubular) e no OH- (combina-se
com o CO2 e forma o HCO3-, que é reabsorvido pelo co-transporte com o Na+).
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Cálcio
No TCP não há transportadores de cálcio.
Em S1 (1°segmento)→ não há transporte passivo, pois não há gradiente eletroquímico
favorável.
Com a reabsorção de Na+, a água acompanha, deixando a luz do túbulo e concentrando
Ca+2→ em S2, o cálcio está mais concentrado, havendo a reabsorção a favor do gradiente de
concentração (+ → -) e a favor do gradiente elétrico (possível pelo transporte de Cl-).
Fosfato
Co-transporte Na+/HPO4-2 na membrana luminal.
Uma vez reabsorvido, pode sair por difusão passiva na membrana baso-lateral→
contra-transportador de ânion/HPO4-2 ou co-transportador Na+/HPO4-2 .
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Para-Aminohipurato - PAH
Molécula orgânica 100% secretada
A PAH é importada do capilar para a célula
por um contra-transporte com cetoglutarato que,
por sua vez, havia sido importado por co-transporte
com sódio.
● No polo apical, o PAH passa para a luz por
difusão passiva.
Proteínas
São reabsorvidas por pinocitose→ interagem com receptores do epitélio tubular, sendo
endocitadas e encapsuladas em vesículas→ fundem-se a lisossomo que as digerem,
liberando aminoácidos no capilar.
Situação do filtrado após manipulação no TCP
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Alça de Henle
Reabsorve 15% da água e 25% do NaCl filtrado.
A reabsorção de NaCl é maior que a de água, o que ↓ osmolaridade do filtrado em relação ao
plasma, variando entre 100 e 200 mOsm a depender das condições do organismo.
● Nos ramos finos, ascendente e descendente, há apenas transporte passivo.
● No ramo espesso ascendente há transporte ativo.
AHFD: impermeável a solutos e permeável à água
AHFA e AHEA: impermeáveis à água e permeáveis a alguns íons
Regulação da concentração da urina
● A urina, normalmente, tem osmolaridade diferente do plasma, pois sua formação tem
a função de controlar a osmolaridade.
● O controle da concentração só ocorre em ambiente com um gradiente de
osmolaridade e permeabilidade à água e solutos controlados.
● No córtex renal, a osmolaridade do interstício é similar à do plasma, mas na medula a
osmolaridade é muito maior.
- Córtex renal: 300 mOsm/L
- Medula externa: 600 mOsm/L (néfron cortical)
- Medula interna: 1.200-1.400 mOsm/L (néfron justamedular)
*mOsm/L→ força osmótica da substância em relação à água como padrão
A alça de Henle, por estar na medula e ter permeabilidade controlada, possibilita a mudança
na concentração do filtrado.
Córtex (C): pouco sal e muita água
Medula (M): muito sal e pouca água
No TCP o líquido tubular permanece
isosmótico, na AH é concentrado e depois
diluído, e tem concentração controlada pelos
túbulos distais e coletores.
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Mecanismo de contracorrente
Na AH fina descendente, a tendência é concentrar o filtrado, pois o túbulo tem osmolaridade
crescente→ reabsorção de água ou secreção de soluto⇒ Água reabsorvida (↓ permeável ao
soluto).
Na AH fina ascendente, a tendência é diluir o filtrado, pois o túbulo tem osmolaridade
decrescente→ reabsorção de soluto ou secreção de água⇒ Soluto reabsorvido
(impermeável à água).
*Perde mais sódio do que ganha ureia→ diluição
No ramo espesso da AH, há a reabsorção e secreção de íons devido à gradiente
estabelecidos por um transporte ativo de Na+/K+.
O Na+, Cl- e K+ são reabsorvidos por co-transporte ativo secundário (3Na+ : 6Cl- : 3K+).
- K+ é logo secretado para manter um
gradiente para a difusão dos outros íons
para o capilar→ contra-transporte
3Na+/2K+
- Paralelamente, um gradiente
eletroquímico negativo gerado pela
reabsorção de Cl- favorece a reabsorção
paracelular de cátions (Ca+2, Mg+2, K+,
Na+ e NH4+)→ co-transporte K+/Cl- e
canais de cloreto.
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Túbulo contorcido distal - TCD
Porção mais proximal do TCD:
Sódio
Reabsorvido passivamente por um gradiente favorável gerado pela Na+/K+ ATPase, que
exporta o Na+ para o capilar, possibilitando a reabsorção do que está no filtrado.
Cloreto
Reabsorvido pelo gradiente eletroquímico formado pela reabsorção de Na+
Porção mais distal:
Sódio e Cloreto
Reabsorvidos por um co-transporte ativo secundário, possível pela bomba de Na+/K+ e carga
oposta de íons.
Hidrogênio e Bicarbonato
Ocorre a secreção de H+ e HCO3- em virtude da reabsorção de Na+ e Cl-, respectivamente -
arraste.
Sódio e Potássio
Troca de Na+/K+ entre o túbulo e o epitélio pelo gradiente eletroquímico, com reabsorção de
Na+ e secreção de K+.
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Cálcio
Pode ser reabsorvido passivamente, via paracelular, pelo gradiente gerado na reabsorção de
Cl- ou via transcelular, por transporte ativo via Ca+2 ATPase ou acoplado a 3Na+ (via regulada
pelo paratormônio e vitamina D).
Ducto coletor
O DC é formado, funcionalmente, por 3 tipos celulares com transporte distinto:
Célula Principal (P)
● Na+ é reabsorvido paralelo a secreção de Cl-, ambos passivos, mas secundários à
bomba de Na+/K+.
● Parte do Cl- é reabsorvido via paracelular pelo gradiente eletroquímico.
Célula α
● Secreção ativa de íons de H+ por bombas de H+ ATPase.
● O HCO3- é reabsorvido do túbulo e na MBL, passando para o capilar por
contra-transporte com Cl-, que se difunde para o capilar.
Células β
● Reabsorção ativa de íons de H+ por bombas de H+ ATPase.
● Pode realizar troca de Cl-/HCO3- na membrana apical, atuando também na reabsorção
de Cl- e na secreção de HCO3-.
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Balanço do potássio
A manutenção do balanço entre a produção e a excreção de K+ depende, em grande parte, da
excreção renal.
Ao longo dos túbulos, o potássio é reabsorvido:
● Dos túbulos para o epitélio, por um gradiente criadopela secreção de outros cátion,
como o H+ ou por co-transporte com ânions, como o Cl-.
● Do epitélio para o capilar, por difusão passiva favorecida pelo gradiente eletroquímico
intrínseco entre célula e interstício.
O K+ é secretado em porções mais distais em paralelo à reabsorção de Na+, que cria o
gradiente eletroquímico responsável pela secreção. A reabsorção do Na+ se dá por
transporte ativo secundário, favorecido pelo gradiente gerado pela ATPase.
Balanço de ureia
● A ureia contribui de 40-50% na osmolaridade intersticial da medula renal
(hiperosmótica), quando o rim está formando uma urina concentrada.
Nos túbulos distais e porção inicial do ducto coletor há reabsorção de água, mas
impermeabilidade à ureia→ concentra a ureia no tubo.
Na porção distal do DC, caso haja reabsorção de água (↑ADH), a ureia se concentra e é
reabsorvida pelo gradiente formado.
● Se não houver reabsorção de água (↓ADH), o gradiente é menor e a ureia é menos
reabsorvida.
Como a circulação da ureia contribui com a determinação da concentração da urina?
● A ureia reabsorvida recircula para o interstício, difundindo-se para a porção delgada da
AH, passando pelo túbulo distal e, por fim, retornando ao ducto coletor.
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● A recirculação auxilia na retenção de ureia, no interstício medular, e contribui para a
hiperosmolaridade da medula renal (mecanismo de contracorrente - regula [filtrado]).
Transportador UT-A1 e UT-A3: reabsorção nos ductos coletores medulares.
Transportador UT-A2: secreção no ramo delgado da alça de Henle descendente.
REGULAÇÃO DOS MECANISMOS DE REABSORÇÃO
O volume de sangue e a concentração de água e determinados solutos no plasma funcionam
como sinais, integrados pelo sistema nervoso e sistema endócrino para gerar respostas
regulatórias nos rins.
Aldosterona
Hormônio mineralocorticóide sintetizado na zona glomerulosa do córtex das adrenais.
● Ação sobre os rins reabsorvendo Na+ e secretando
K+.
Em células da AH espessa ascendente, do TD, e do DC a
aldosterona exibe 2 respostas (consecutivas):
- Resposta rápida→ induz a síntese de proteínas que
se ligam a canais de Na+ do polo apical, os
tornando permeáveis.
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- Resposta lenta→ torna eficiente a Na+/K+ ATPase para aumentar o gradiente e, assim,
estimular a reabsorção de Na+.
Hormônio antidiurético - ADH
Hormônio hipotalâmico armazenado na neurohipófise
● Secretado em casos de ↓ volemia ou ↓ nível de água plasmática
● Atua sobre o ducto coletor, aumentando a expressão de canais de água - aquaporinas -
na membrana apical e, assim, a reabsorção passiva do líquido.
O ADH se liga ao receptor associado a proteína G (GPCRs), ativando adenilato-ciclases,
convertendo ATP em cAMP. O cAMP ativa PKAs, que induzem a fusão de vesículas
intracelulares contendo AQPs com a membrana apical da célula.
A osmolaridade plasmática e a pressão atrial são percebidas por receptores sensoriais, que
emitem fibras para o hipotálamo, regulando a secreção de ADH pela seguinte via:
Peptídeo natriurético atrial
Hormônio peptídico produzido e armazenado por miócitos atriais, secretados quando há
uma dilatação do coração pelo aumento de volume ou excesso de Na+ sérico.
Suas ações quanto a excreção de água e sal são antagônicas as ações da aldosterona,
envolvendo:
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● Vasodilatação da arteríola aferente e vasoconstrição da eferente do glomérulo
● Inibição da secreção de renina pelas arteríolas aferentes
● Inibição da secreção de aldosterona pelas células glomerulosas do córtex suprarrenal
(inibição direta ou indireta)
● Inibição da reabsorção de NaCl pelo ducto coletor, causada, diretamente, pela inibição
de canais de Na+ e, indiretamente, pelos níveis ↓ de aldosterona
● Inibição da secreção de ADH pela neurohipófise e da ação de ADH sobre o DC.
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