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FUNÇÕES DOS RINS: Excreção dos produtos indesejáveis do metabolismo e de substâncias químicas estranhas, fármacos e metabólitos hormonais: Ureia (metabolismo dos aminoácidos) Creatinina (metabolismo da creatina muscular) Ácido úrico (metabolismo dos ácidos nucleicos) Produtos finais da degradação da hemoglobina (como a bilirrubina) Metabólitos de vários hormônios Pesticidas Aditivos alimentícios Fármacos Regulação do equilíbrio de água e de eletrólitos: mantém o equilíbrio entre o ganho e a perde de água e eletrólitos. A entrada de água e de muitos eletrólitos é controlada principalmente pela ingestão de alimentos e bebidas, requerendo que os rins ajustem suas intensidades de excreção para coincidir com a ingestão de várias substâncias. Regulação da osmolalidade dos líquidos corporais e da concentração de eletrólitos Regulação da pressão arterial: excreção de quantidades variáveis de sódio e água (longo prazo) e produção de renina (curto prazo). Regulação do equilíbrio ácido-base: excreção de ácidos e regulação dos estoques de tampões dos líquidos corporais. Regulação da produção de hemácias: secretam eritropoetina. Secreção, metabolismo e excreção de hormônios: produzem a forma ativa da vitamina D, a 1,25-di- hidroxivitamina D3 (calcitriol), essencial para a absorção de cálcio pelo trato gastrointestinal e para deposição normal de cálcio nos ossos. Gliconeogênese: síntese de glicose a partir de aminoácidos e outros precursores. ANATOMIA FISIOLÓGICA DOS RINS: ORGANIZAÇÃO GERAL DOS RINS E DO TRATO URINÁRIO: Localização: parede posterior do abdome, fora da cavidade peritoneal (retroperitoneais) Hilo renal (entram a artéria e a veia renal, vasos linfáticos, nervos e ureter) Revestido por uma cápsula fibrosa resistente Córtex renal Medula renal Pirâmides renais Papilas Pelve renal Cálices maiores Cálices menores SUPRIMENTO SANGUÍNEO RENAL: Artéria renal Artérias interlobares Artérias arqueadas Artérias interlobulares ou radiais Arteríolas aferentes Capilares glomerulares Arteríolas eferentes Capilares peritubulares Veia interlobular Veia arqueadas Veia interlobarVeia renal NÉFRON: Composição: Cápsula de Bowman Glomérulo renal: grupo de capilares glomerulares, pelo qual grandes quantidades de líquido são filtradas. Alta pressão hidrostática (60mmHg) Túbulo contorcido proximal Alça de Henle: ramos ascendente e descendente ou segmentos delgado e espesso Mácula densa Túbulo contorcido distal Túbulo conector Túbulo coletor cortical Ducto coletor cortical Ducto coletor medular Papilas renais Diferenças regionais na estrutura do néfron: Néfrons corticais: Localizados na zona cortical externa Alças de Henle curtas, penetram apenas em pequena extensão no interior da medula Todo o sistema tubular é envolvido por uma extensa malha de capilares peritubulares Néfrons justamedulares: Localizados profundamente no córtex, perto da medula Longas alças de Henle que mergulham profundamente no interior da medula, em direção às papilas renais Longas arteríolas eferentes se estendem dos glomérulos para a região externa da medula e, então, se dividem em capilares peritubulares especializados, denominados vasa recta que se estende para o interior da medula, acompanhando as alças de Henle As vasa recta retornam à zona cortical e se esvaziam nas veias corticais Essa rede especializada tem papel importante na formação de urina concentrada FORMAÇÃO DA URINA As intensidades com que as diferentes substâncias são excretadas na urina representam a soma de 3 diferentes processos renais: Filtração glomerular Reabsorção de substâncias dos túbulos renais para o sangue Secreção de substâncias do sangue para os túbulos renais Taxa de excreção urinária = taxa de filtração – taxa de reabsorção + taxa de secreção Obs.: Cada um desses processos é regulado de acordo com as necessidades do organismo. FILTRAÇÃO GLOMERULAR O primeiro passo na formação da urina é a filtração de grandes quantidades de líquidos através dos capilares glomerulares para dentro da cápsula de Bowman – cerca de 180 L por dia COMPOSIÇÃO DO FILTRADO GLOMERULAR: Os capilares glomerulares são praticamente impermeáveis a proteínas (inclusive os compostos que se encontram ligados a proteínas, como o cálcio e os ácidos graxos) e elementos celulares, assim, o filtrado glomerular é desprovido desses elementos As concentrações dos outros constituintes do filtrado glomerular, incluindo a maioria dos sais e moléculas orgânicas, são similares às concentrações no plasma MEMBRANA CAPILAR GLOMERULAR: Formada por 3 camadas teciduais: Endotélio capilar fenestrado – apesar das fenestrações grandes, as proteínas das células endoteliais são ricamente dotadas de cargas fixas negativas que impedem a passagem de proteínas plasmáticas Membrana basal – rede de colágeno e fibrilas proteoglicanas com grandes espaços que permite a passagem de grandes quantidades de água e de pequenos solutos – a carga negativa dos proteoglicanos impede a passagem de proteínas plasmáticas Células epiteliais (podócitos) – essas células não são contínuas (separadas por lacunas chamadas fendas de filtração – por onde o filtrado glomerular se desloca), mas têm longos processos semelhantes a pés. Também contêm cargas negativas que criam restrições para a passagem de proteínas plasmáticas Fatores que afetam a filtrabilidade dos solutos na membrana capilar glomerular: Peso molecular: quanto maior o peso molecular (tamanho), menor é a filtrabilidade do soluto Carga elétrica: moléculas com cargas negativas são filtradas menos facilmente que moléculas com carga positiva ou neutra Obs.: Nefropatia com alteração mínima – perda das cargas negativas na membrana basal, resultando em proteinúria ou albuminúria. DETERMINANTES DA FILTRAÇÃO GLOMERULAR: A filtração glomerular é determinada por: Pressão efetiva de filtração (soma das forças hidrostáticas e coloidosmóticas através da membrana glomerular): + 10 mmHg Forças favoráveis à filtração: Pressão hidrostática glomerular: 60 mmHg Pressão coloidosmótica na cápsula de Bowman: 0 mmHg (não passa proteínas) Forças contrárias à filtração: Pressão hidrostática na cápsula de Bowman: 18 mmHg Pressão coloidosmótica nos capilares glomerulares: 32 mmHg Coeficiente glomerular (Kf): é a medida do produto da condutividade hidráulica e da área de superfície dos capilares glomerulares. O Kf glomerular é bem alto quando comparado ao de outros tecidos do corpo, o que contribui para a rápida intensidade de filtração do líquido. ↑Kf ↑FG ↓Kf ↓FG Algumas doenças diminuem o Kf de 2 maneiras: Diminuição no número de capilares glomerulares funcionantes (reduzindo a área de superfície para filtração) Aumento da espessura da membrana capilar glomerular (diminuindo a condutividade hidráulica) Obs.: A HAS e o DM descompensados diminuem o Kf pelo aumento da espessura da membrana capilar glomerular e, eventualmente, pela lesão grave dos capilares, o que ocasiona perda da função capilar. Pressão hidrostática na cápsula de Bowman: ↑Pb ↓FG ↓Pb ↑FG Obs.: Em certas condições patológicas, associadas à obstrução do trato urinário, a pressão na cápsula de Bowman pode aumentar, de forma acentuada, causando grave redução da FG. Pressão coloidosmótica capilar glomerular: Fatores que influenciam a pressão coloidosmótica nos capilares glomerulares: Pressão coloidosmótica no plasma arterial: aumentando a pressão coloidosmótica no plasma arterial, eleva-se a pressão coloidosmótica capilar glomerular Fração de plasma filtrada pelos capilares glomerulares (fração de filtração): aumentando-se a fração de filtração também se concentra as proteínas plasmáticas e se eleva a pressãocoloidosmótica glomerular Pressão hidrostática capilar glomerular: Modo primário para regulação fisiológica da filtração glomerular ↑Pg ↑FG ↓Pg ↓FG Determinada por 3 variáveis: Pressão arterial: ↑PA ↑Pg ↑FG Resistência arteriolar aferente: ↑Ra ↓Pg ↓FG Resistência arteriolar eferente: ↑Re ↑Pg ↑FG REABSORÇÃO E SECREÇÃO TUBULAR Tanto a filtração glomerular quanto a reabsorção são quantitativamente maiores que a excreção urinária para muitas substâncias Qualquer pequena alteração da filtração glomerular ou da reabsorção tubular podem causar alteração relativamente grande na excreção urinária Ao contrário da filtração glomerular, que é relativamente não-seletiva, a reabsorção tubular é muito seletiva Para que a substância seja reabsorvida, ela deve primeiro ser transportada: 1. Através das membranas epiteliais tubulares para o líquido intersticial renal: inclui transporte ativo ou passivo (paracelular ou transcelular) 2. Através da membrana dos capilares peritubulares, retornar ao sangue: ultrafiltração (mediada pelas forças hidrostática e coloidosmótica) TRANSPORTE ATIVO: pode mover o soluto contra o gradiente de concentração e requerer energia derivada do metabolismo. Primário: Pode mover solutos contra seu gradiente eletroquímico Energia advinda da hidrólise do ATP, por meio de ATPase ligada à membrana: Sódio-Potássio ATPase Hidrogênio ATPase Hidrogênio-Potássio ATPase Cálcio ATPase Secundário: Esse tipo de transporte não depende diretamente do ATP ou de outras fontes de fosfato de alta energia Duas ou mais substâncias interagem com uma proteína específica de membrana (transportador) e são ambas transportadas através da membrana TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO SECUNDÁRIO PASSIVO OSMOSE DIFUSÃO SIMPLES DIFUSÃO FACILITADA Uma das substâncias se difunde a favor de seu gradiente eletroquímico e a energia desse transporte é utilizada para mover outra substância contra o seu gradiente eletroquímico Cotransportadores de sódio e glicose (SGLT2 e SGLT1) Obs.: Secreção Ativa Secundária – Contratransporte da substância com íons sódio: a energia liberada do movimento dissipativo de uma das substâncias (p.ex.: íons sódio) permite o movimento ativo da segunda substância, na direção oposta. Trocador sódio-hidrogênio Pinocitose: transporte ativo para reabsorção de proteínas Atenção: Transporte Máximo para Substâncias Reabsorvidas Ativamente – limite para a intensidade com que o soluto pode ser transportado (saturação das proteínas transportadoras e enzimas específicas envolvidas no transporte. TRANSPORTE PASSIVO: Osmose: quando os solutos são reabsorvidos, suas concentrações no interstício renal aumentam, enquanto diminuem no lúmen tubular. Essa alteração nas concentrações, promove osmose na mesma direção em que os solutos são transportados. Junções oclusivas. Difusão passiva: Cloreto: potencial elétrico (quando o sódio é reabsorvido, o lúmen tubular fica negativo quando comparado com o interstício renal) e gradiente de concentração (a reabsorção de água por osmose concentra o cloreto no lúmen tubular). Via paracelular. Ureia: gradiente de concentração (a reabsorção de água por osmose concentra a ureia no lúmen tubular). Porém a ureia não permeia o túbulo tão facilmente. TÚBULO CONTORCIDO PROXIMAL: Elevada capacidade para reabsorção ativa e passiva: Células com alto metabolismo e ricas em mitocôndrias (transporte ativo) Membrana com borda em escova Apresenta muitas moléculas proteicas carreadoras Reabsorção de 65% da carga filtrada de sódio, água e cloreto Transporte de glicose, aminoácidos e HCO3- (cotransporte com o sódio) Contratransporte de hidrogênio-sódio (os íons hidrogênios são secretados para o lúmen tubular) → importante na remoção de íons bicarbonato do túbulo, por reagir com o HCO3- para formar H2CO3, que se dissocia em H2O e CO2 Bomba de Sódio-Potássio 1ª metade do túbulo: Reabsorção de água e de sódio (principalmente por cotransporte de glicose, aminoácidos e outros solutos) Pouca absorção de cloreto 2ª metade do túbulo: Elevada concentração de cloreto → difusão deste íon através da membrana Elevada absorção de água A concentração total de soluto, refletida pela osmolaridade, permanece quase a mesma ao longo de todo o túbulo proximal, em função da permeabilidade muito alta dessa parte do néfron à água: Alguns solutos são reabsorvidos bem mais que a água (como a glicose, os aminoácidos e bicarbonato) e, portanto, suas concentrações diminuem Outros solutos não são reabsorvidos e sua concentração aumenta ao longo do túbulo, como a creatinina e a ureia Secreção de ácidos e bases orgânicas → sais biliares, oxalato, urato, catecolaminas, fármacos e toxinas ALÇA DE HENLE: Ramo descendente delgado: Membranas epiteliais finas, sem bordas em escova, poucas mitocôndrias e baixos níveis de metabolismo Muito permeável à água (20% da água filtrada é reabsorvida) Moderadamente permeável à maioria dos solutos, incluindo ureia e sódio (difusão simples) Ramo ascendente delgado: Membranas epiteliais finas, sem bordas em escova, poucas mitocôndrias e baixos níveis de metabolismo Impermeável à água Capacidade de reabsorção bem menor que a do segmento espesso Ramo ascendente espesso: Impermeável à água – componente diluidor Células epiteliais espessas com alta atividade metabólica Reabsorção ativa de sódio, cloreto e potássio (25% são reabsorvidos) – cotransportador 1-sódio, 2- cloreto e 1-potássio Obs.: Diurétricos de alça, como furosemina, ácido etacrínico e bumetanida, inibem esse cotransportador Reabsorção de cálcio, HCO3- e magnésio (via paracelular – vazamento de K+ cria carga positiva no lúmen tubular) Assim como no túbulo contorcido proximal, a bomba sódio-potássio é muito importante para a reabsorção de solutos no ramo ascendente espesso por manter baixa a concentração intracelular de sódio Contratransporte de hidrogênio e sódio SEGMENTO INICIAL DO TÚBULO DISTAL: Mácula densa – integrante do complexo justaglomerular junto com as células justaglomerulares Características de reabsorção, semelhantes ao ramo ascendente espesso da Alça de Henle: Reabsorção da maior parte dos íons (sódio, potássio e cloreto) – cotransportador sódio-cloreto Obs.: Os diuréticos tiazídicos inibem o cotransportador sódio-cloreto Impermeável à água e à ureia Segmento diluidor SEGMENTO FINAL DO TÚBULO DISTAL E TÚBULO COLETOR CORTICAL: Dois tipos de células: Células principais: Reabsorção de sódio e água e secreção de potássio: bomba sódio-potássio – difusão por gradiente de concentração Células intercaladas: reabsorvem potássio e secretam hidrogênio – importantes na regulação ácido-básica Tipo A: secretam íons hidrogênio (transportador hidrogênio-potássio ATPase), enquanto reabsorvem íons bicarbonato e potássio, em casos de acidose Obs.: A geração de íons hidrogênio nas células intercaladas tipo A ocorre a partir de H2O e CO2 pela anidrase carbônica. Tipo B: função oposta, secretam bicarbonato, enquanto reabsorvem íons hidrogênio na alcalose DUCTO COLETOR MEDULAR: Local final de processamento da urina – papel importante na determinação da quantidade final de débito urinário de água e solutos Permeabilidade à água é controlada pelo nível de ADH Permeável à ureia Secreção ativa de íons hidrogênio – importante na regulação ácido-base FLUXO SANGUÍNEO RENAL O fluxo sanguíneo para os 2 rins corresponde a cerca de 22% do débito cardíaco (valor elevado quando considerada a massa renal – 0,4% do peso corpóreo) O alto fluxo sanguíneo renal supre a quantidade de plasma suficiente para se ter altas intensidades de filtração glomerular, necessárias para a regulação dos volumes dos líquidoscorporais e das concentrações de solutos O oxigênio fornecido aos rins excede, em muito, suas necessidades metabólicas. A grande quantidade de oxigênio consumida pelos rins está relacionada à reabsorção ativa do sódio nos túbulos renais Determinantes do fluxo sanguíneo renal: Pressão na artéria renal: aproximadamente igual à pressão arterial sistêmica Pressão na veia renal: 3 a 4 mmHg Resistência vascular renal total: determinada principalmente pela resistência das artérias interlobulares, arteríolas aferentes e arteríolas eferentes ↑R ↓F ↓R ↑F Obs.: A resistência desses vasos é controlada pelo SNA simpático, por hormônios e pelos mecanismos renais de controle local. O córtex renal recebe a maior parte do fluxo sanguíneo, enquanto que a medula renal (suprida pelo sistema capilar peritubular vasa recta) recebe apenas entre 1% e 2% CONTROLE FISIOLÓGICO DA FG E DO FLUXO SANGUÍNEO RENAL: Os determinantes da FG mais variáveis e sujeitos ao controle fisiológico são a pressão hidrostática glomerular e a pressão coloidosmótica capilar glomerular Essas variáveis são influenciadas por: Sistema Nervoso Simpático Hormônios e Fatores Autacoides Mecanismos de feedback intrínsecos dos rins Sistema Nervoso Simpático: Estimulação leve ou moderada: pouca influência na FG e no fluxo sanguíneo renal Estimulação intensa: promove a constrição das arteríolas renais e diminui o fluxo sanguíneo renal e a FG Controle hormonal e autacoide: Epinefrina e norepinefrina: hormônios produzidos e secretados pela medula adrenal, provocam a constrição das arteríolas aferentes e eferentes, causando redução da FG e do fluxo sanguíneo renal Endotelina: peptídeo liberado por células endoteliais vasculares lesionadas dos rins, contribuem para a vasoconstrição renal e diminuição da FG. Atuam na hemostasia. Angiotensina II: promove constrição das arteríolas eferentes, elevando a pressão hidrostática glomerular e reduzindo o fluxo sanguíneo renal (essa redução contribui para diminuir o fluxo nos capilares peritubulares, aumentando a reabsorção de sódio e água, o que ajuda a restaurar o volume e a pressão sanguínea). Obs.1: Lembrar que a angiotensina II é produzida em situações de diminuição da PA. Obs.2: As arteríolas aferentes estão “protegidas” da constrição mediada pela angiotensina II, principalmente, pela liberação de vasodilatadores como o óxido nítrico e as prostaglandinas. Óxido nítrico: autacoide produzido pelo endotélio, diminui a resistência vascular renal e aumenta a FG. O nível basal de produção do oxido nítrico é importante para manter a vasodilatação dos rins, permitindo que os rins excretem quantidades normais de água e de sódio. Prostaglandinas e bradicininas: causam vasodilatação e aumento do fluxo sanguíneo renal e da FG. Em condições normais, são importantes para amenizar os efeitos vasoconstritores dos nervos simpáticos e da angiotensina II, principalmente, nas arteríolas aferentes, ajudando a evitar reduções excessivas no fluxo sanguíneo renal e na FG. Mecanismos de autorregulação: Mantêm o fluxo sanguíneo renal e a FG relativamente constantes, mesmo com alterações acentuadas da PA A principal função da autorregulação nos rins é manter a FG constante e permitir o controle preciso da excreção renal de águas e solutos Feedback tubuloglomerular: Mecanismos de feedback que relaciona mudanças na concentração de cloreto de sódio na mácula densa com o controle da resistência arteriolar renal e a autorregulação da FG Complexo justaglomerular: Mácula densa: grupo de células especializadas nos túbulos distais, em íntimo contato com as arteríolas aferentes e eferentes Células justaglomerulares: presentes nas paredes das arteríolas aferentes e eferentes As células da mácula densa detectam alterações do volume que chega ao túbulo distal por meio de variações na concentração de NaCl A diminuição na concentração de NaCl na mácula densa, resulta em: 1. Redução da resistência vascular nas arteríolas aferentes - ↑ Pressão hidrostática glomerular → ↑FG 2. Aumento da liberação de renina pelas células justaglomerulares das arteríolas aferentes e eferentes Mecanismo miogênico: Capacidade dos vasos sanguíneos individuais de resistirem ao estiramento, durante o aumento da PA Os vasos sanguíneos, principalmente as arteríolas, respondem ao aumento da pressão na parede ou ao estiramento da parede com contração do músculo liso vascular O estiramento da parede vascular permite o aumento do movimento de íons cálcio no LEC para as células, resultando em contração – o que aumenta a resistência vascular renal e ajuda a prevenir aumento excessivo da FG e do fluxo sanguíneo renal quando ocorre aumento na PA Esse mecanismo é importante na proteção do rim da lesão induzida por hipertensão REGULAÇÃO DO POTÁSSIO PELOS RINS Normalmente a concentração de potássio extracelular é de 4,2mEq/L, com raras elevações ou quedas por mais de 0,3mEq/L Essa exatidão de controle é necessária, já que muitas funções celulares se mostram bastante sensíveis às alterações da concentração extracelular de potássio Mais de 98% do potássio total no corpo se encontram nas células, e apenas 2% estão contidos no líquido extracelular No adulto, a quantidade total de potássio extracelular é de 59mEq Hipercalemia: alta concentração plasmática de potássio Hipocalemia: baixa concentração plasmática de potássio A manutenção do equilíbrio entre a produção e a excreção de potássio depende da: Excreção renal (90%) Fezes (5% a 10%) REGULAÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE POTÁSSIO Fatores capazes de influenciar a distribuição de potássio entre os compartimentos intra e extracelular: Desviam o K+ para dentro das células: Insulina: diabetes mellitus – hipercalemia Aldosterona: síndrome de Conn (secreção excessiva) – hipocalemia – e síndrome de Addison (produção deficiente) – hipercalemia Catecolaminas, principalmente a epinefrina – ativação dos receptores beta-2-adrenérgicos Alcalose metabólica Desviam o K+ para fora das células: Acidose metabólica Lise celular Exercícios extenuantes – liberação de potássio pela musculatura esquelética Aumento da osmolaridade extracelular – aumento do fluxo osmótico em direção ao meio extracelular, o que ocasiona um aumento da concentração de K+ intracelular e, consequentemente, promove sua difusão para fora das células VISÃO GERAL DA EXCREÇÃO DE POTÁSSIO: Túbulo proximal: Reabsorção de 65% do potássio filtrado Alça de Henle: Reabsorção de 25% a 30% do potássio filtrado, principalmente no ramo ascendente espesso Co-transporte de sódio, cloreto e potássio Existe também alguma reabsorção de potássio nos túbulos coletores e nos ductos coletores Varia em função da ingestão de potássio Túbulos distais e coletores: Local mais importante para regular a excreção de potássio Potássio pode ser reabsorvido ou secretado, a depender da necessidade do organismo Células principais: secreção de potássio Captação de potássio do interstício para a célula (bomba sódio-potássio ATPase) Difusão passiva de potássio, do interior da célula para o líquido tubular Controle da secreção de potássio: Atividade da bomba sódio-potássio ATPase Gradiente eletroquímico para secreção de potássio Permeabilidade da membrana luminal para potássio Células intercaladas: Células intercaladas tipo A: reabsorvem potássio e secreta hidrogênio, quando necessário. Bomba hidrogênio-potássio ATPase Células intercaladas tipo B: secretam potássio e reabsorvem hidrogênio, quando necessário. Bomba hidrogênio-potássio ATPase Fatores que estimulam a secreção do potássio pelas células principais: Concentração elevada de potássio no líquido extracelular Altos níveis de aldosterona Aumentodo fluxo tubular ALDOSTERONA: Estimula a reabsorção ativa de íons sódio pelas células principais dos túbulos distais e dos ductos coletores finais Bomba sódio-potássio ATPase: transporta sódio para fora da célula, pela membrana basolateral, para o líquido intersticial renal, ao mesmo tempo que bombeia potássio para a célula Aumenta o número de canais (permeabilidade) de potássio na membrana luminal
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