Fisiologia do Sistema Renal I - Sistema urinário

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�siologi� d� Sistem� Rena�
Rins
Os rins são órgãos encontrados aos pares na região
posterior abdominal fora da cavidade peritoneal,
estando cada um localizado lateralmente à coluna
vertebral. Eles pesam aproximadamente 150g e têm o
tamanho de uma mão fechada.
Função: são responsáveis pela manutenção do volume
da composição do fluido extracelular do indivíduo,
dentro dos limites fisiológicos compatíveis com a vida.
O controle da composição do fluído extracelular é
muito importante, uma vez que esse fluido ganha todas
as células do corpo humano. O sistema renal realiza
esse controle.
A quantidade e a composição da urina eliminada são
consequências do papel regulador dos rins. Na urina é
liberado o que está em excesso, da mesma forma, em
que vai deixar de excretar o que está em falta.
Manutenção do meio interno pelo rim
Os rins possuem diversas funções, e todas elas estão
relacionadas com a manutenção do meio interno, são
esses órgãos que vão proporcionar o equilíbrio entre o
ganho e a perda de água e eletrólitos, por exemplo, o
ganho seja pela ingestão ou produção metabólica, a
perda seja pela excreção ou consumo metabólico.
Revisando…
Eletrólitos são todas as substâncias que dissociadas ou
ionizadas originam íons positivos (cátions) e íons
negativos (ânions) pela adição de um solvente ou
aquecimento.
Entre as principais funções dos rins, estão:
● Regulação do volume de água no
organismo- a filtração diária de plasma é de
180L, enquanto que a eliminação de urina
varia entre 1 a 2L. Essa diferença no volume se
dá pela alta capacidade de reabsorção do
sistema renal;
● Controle do balanço eletrolítico: o rim realiza
transportes de íons como, sódio, hidrogênio,
potássio, cloreto, bicarbonato, cálcio, magnésio,
etc. O ser humano tem a capacidade de
controlar a composição da urina de acordo
com os íons (substâncias que precisam ou não
ser eliminadas);
● Regulação do equilíbrio ácido-base: excreção
de radicais ácidos e conservação de bases;
● Conservação de nutrientes: os rins são
capazes de conservar nutrientes importantes
como: aminoácidos, glicose e proteínas, após
serem filtrados nos glomérulos, são totalmente
reabsorvidos nos túbulos renais, voltando ao
sangue;
● Excreção de resíduos metabólicos: excreção
renal de uréia (aminoácidos), ácido úrico
(ácidos nucleicos) e creatinina (creatina
muscular), eles são resultados do metabolismo;
● Regulação da hemodinâmica renal e
sistêmica: através de mecanismos:
- hipertensor: complexo
renina-angiotensina-aldosterona, a
angiotensina II é um vasoconstritor e
aldosterona vai promover a reabsorção
de sódio e como consequência também
a reabsorção de água
- hipotensor: as prostaglandinas são
vasodilatadoras.
● Participação na produção de glóbulos
vermelhos: os rins participam da produção dos
glóbulos vermelhos através da produção de
eritropoietina que estimula as células da
medula óssea produzirem as hemácias que são
as células vermelhas do sangue capazes de
transportar os gases respiratórios. Pessoas com
lesão renal ou ausência do órgão e precisam
passar pela hemodiálise, normalmente essas
pessoas desenvolvem anemia por conta da
deficiência na produção de eritropoietina;
● Participação na regulação do metabolismo
ósseo de cálcio e fósforo: através do seu
papel no metabolismo da vitamina D, eles
produzem a forma ativa (calcitriol) da
vitamina D;
● Síntese de glicose: durante o jejum
prolongado, os rins sintetizam glicose a partir
de aminoácidos e de outros precursores,
processo conhecido como gliconeogênese.
Transporte celular
Grande parte das funções do rim estão relacionadas
na manutenção da composição do meio interno e
externo, esse controle se dá pelo processo de transporte
celular.
● Transporte passivo: não ocorre gasto de
energia, o transporte de água ou moléculas
sempre ocorre a favor do gradiente de
concentração, ou seja, do mais concentrado
para o menos concentrado.
Três tipos principais de exemplo de transporte
passivo:
Yan� Sheil� - Enfermage� (UFRJ) 3° períod�
- Osmose: transporte da água;
- Difusão simples: transporte de
moléculas que não necessitam de
proteína carreadora;
- Difusão facilitada: transporte de
moléculas que necessitam de proteína
carreadora.
● Transporte ativo: há gasto de energia, ocorre
contra o gradiente de concentração, por
exemplo, a bomba de sódio e potássio que
mantém as concentrações de sódio e potássio
diferentes dentro e fora da célula contra um
gradiente de concentração e portanto
gastando energia.
Osmose
Meios isotônicos: a concentração de soluto se iguala a
concentração de solvente
Meio hipertônico: a concentração de soluto é maior do
que a concentração de solvente. Transporte passivo da
água de dentro da célula para o meio externo.
Meio hipotônico: a concentração de soluto é menor do
que a concentração de solvente
Estrutura Renal
O rim se distingue em duas regiões principais: o córtex
renal, região mais externa, e a medula renal com as
pirâmides renais, a região mais interna. A medula é
dividida em oito a dez massa de tecido em forma de
cone, essas massas são as pirâmides renais. A base de
cada pirâmide se origina no limite entre as regiões
cortical e medular e termina na papila renal que
desemboca na pelve renal, uma estrutura em formato
de funil que se comunica com a região superior do
ureter. A borda externa da pelve renal é dividida em
estruturas chamadas cálices maiores os quais se
dividem em cálices renais menores que estão na base
das papilas, eles vão coletar a urina dos túbulos de
cada papila. As paredes dos cálices, da pelve e ureter
contém elementos contráteis que propele urina em
direção à bexiga.
Além disso, o rim é revestido por uma cápsula fibrosa
resistente que protege as estruturas internas.
Unidade funcional do rim: néfron
Cada rim tem aproximadamente oitocentos mil a um
milhão e duzentos mil néfrons, cada um deles capazes
de formar urina.
O rim não é capaz de regenerar um néfron, ou seja,
uma lesão renal ou até mesmo com o envelhecimento
ocorre uma perda gradual do número de néfrons.
Essa estrutura funcional do rim é formada pelo
glomérulo que nada mais é que um emaranhado de
capilares formado principalmente pela arteríola
aferente, o glomérulo tem a função de filtrar o sangue.
O glomérulo (1) é seguido do túbulo proximal convoluto
(2), túbulo proximal reto (3) e posteriormente pela alça
de Henle que é composta por: um ramo descendente
fino (4), ramo ascendente fino (5) e ramo ascendente
grosso (6) que se comunica com a mácula densa (7),
após esta, vem o túbulo distal convoluto (8) seguido do
túbulo de conexão (9) que se comunica com o ducto
coletor cortical (10), posteriormente o ducto coletor
medular externo (11), ducto coletor medular interno (12)
e o ducto de Bellini (13).
De acordo com a posição que o néfron se encontra no
rim ele pode ser classificado em:
● cortical: néfrons localizados na região do
córtex externo;
● medicortical: néfrons localizados na região do
córtex interno;
● justamedular: néfrons localizados na região de
transição do córtex com a medula.
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Funções do néfron
As principais funções do néfron são:
● Filtração: é um processo que ocorre do sangue
para o lúmen;
● Reabsorção: é um processo que ocorre do
lúmen para o sangue;
● Secreção: é um processo que ocorre do sangue
para o lúmen.
● Excreção: é um processo que ocorre do lúmen
para o ambiente externo.
O glomérulo é predominantemente responsável pelo
processo de filtração, no túbulo proximal ocorre tanto a
reabsorção quanto a secreção, na alça de Henle
também ocorre a reabsorção, na região do túbulo
distal e dos ductos coletores ocorre tanto a reabsorção
quanto a secreção.
A alta pressão hidrostática, ou seja, a pressão que o
sangue faz na parede do vaso, essa alta pressão nos
capilares glomerulares resulta na filtração rápida de
líquido e eletrólitos, enquanto a baixa pressão
hidrostática nos capilares peritubulares permite sua
rápida absorção.
Dessa forma a formação da urina resulta de filtração
glomerular, reabsorção tubular e secreçãotubular,
esses processos vão definir a intensidade com que as
diferentes substâncias serão excretadas, por exemplo, a
creatinina, o corpo humano não utiliza esse produto do
metabolismo da creatina muscular, então a mesma
intensidade com que ela é filtrada, é a mesma
intensidade com que ela é excretada.
Corpúsculo renal
O corpúsculo renal é constituído pelo glomérulo renal
que é envolto pela cápsula de Bowman.
Nos mamíferos, os glomérulos encontram-se abaixo da
superfície renal, ocultos por uma emaranhado de
túbulos. O fluido que atravessa a membrana
glomerular e entra no espaço de Bowman é um
ultrafiltrado do plasma e contém todas as substâncias
que existem no plasma, exceto a maioria das proteínas.
O endotélio do capilar glomerular apresenta-se
descontínuo com o aspecto de uma rede de células
separadas entre si por fenestrações circulares. Esses
espaços são facilmente atravessados por substâncias
de peso molecular elevado.
Durante o processo de filtração glomerular, o plasma
atravessa três camadas: a parede interna da cápsula
de Bowman que possui as células podócitos, o
endotélio capilar e a membrana basal. Dessas
camadas a única camada contínua é a membrana
basal, e portanto, ela determina as propriedades da
permeabilidade do glomérulo.
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Aparelho justaglomerular
O aparelho justaglomerular é constituído pelo
glomérulo e pelo túbulo distal convoluto, dessa forma o
aparelho justaglomerular é uma unidade vaso tubular
formada pela porção inicial do túbulo distal convoluto,
em contato com seu respectivo glomérulo e suas
respectivas arteríolas aferente e eferente.
Na figura abaixo é possível observar de forma mais
detalhada as diferentes estruturas do aparelho
justaglomerular.
No centro está o glomérulo que é o emaranhado de
capilares formado a partir da arteríola aferente, nessa
região encontram-se as células mesangiais que tem a
função de sustentar esses capilares, além disso elas
possuem elementos contráteis e fagocitam os
agregados moleculares que estão presos a parede
capilar devido à filtração glomerular, e também
possuem receptores para vários hormônios.
A camada média da média da arteríola aferente se
modifica, e ao invés de possuir músculo liso, elas
passam a conter células epiteliais cúbicas chamadas
de células granulares, essas células apresentam
citoplasma rico em grânulos que contém renina.
As células da mácula densa detectam a variação de
volume e composição do fluido tubular distal e enviam
essas informações às células granulares da arteríola
aferente.
O organismo pode efetuar modificações no grau de
constrição das arteríolas aferentes e eferentes:
● Por fatores humorais que chegam que chegam
pela corrente sanguínea a essa região;
● Através de estímulos conduzidos pela inervação
simpática do aparelho justaglomerular;
● Por meio da estimulação proveniente de
modificações da composição do fluido tubular,
transmitidas pela mácula densa as arteríolas
aferentes.
Túbulo Proximal
O túbulo proximal possui uma porção convoluta (mais
enrolada) e uma porção reta.
As células do túbulo proximal são células cúbicas que
têm a função tanto de reabsorção quanto de secreção.
Ele é revestido por um epitélio cúbico simples, cujas
células apresentam duas membranas com diferentes
permeabilidades e características de transporte:
● Membrana luminal ou apical: separa a célula
da luz tubular, possui microvilosidades que
caracterizam a borda em escova;
● Membrana peritubular ou basolateral: limita
a célula com interstício e capilares
peritubulares, a membrana lateral dessa célula
forma o espaço intercelular.
Yan� Sheil� - Enfermage� (UFRJ) 3° períod�
Com base em diferenças anatômicas e funcionais,
considera-se o túbulo proximal formado por três
segmentos:
1. Segmento 1- estende até a metade da porção
convoluta;
2. Segmento 2- inclui a parte final da porção
convoluta e a parte inicial da porção reta;
3. Segmento 3- corresponde ao restante da
porção reta.
No segmento S3, este corresponde ao final da porção
reta do túbulo proximal, a borda em escova também é
extensa, porém as dobras basolaterais são pouco
desenvolvidas, fazendo com que a área da face apical
seja maior que a área da face basolateral. Por isso a
reabsorção de Na+ (sódio) e água nessa região é
menor que na parte convoluta.
Normalmente, os túbulos proximais reabsorvem, por
dia, cerca de 158L de fluido tubular isotônico. Isso
corresponde a 88% do volume do plasma filtrado
diariamente (180L). tal capacidade é devida às
seguintes adaptações:
● Microvilosidades da membrana luminal;
● Borda em escova com proteínas carreadoras
específicas;
● Luz tubular e citosol ricos em anidrase
carbônica, enzima que possui importante papel
na secreção de hidrogênio e reabsorção de
bicarbonato;
● Junções estreitas que são relativamente
permeáveis.
Devido à alta condutância desse epitélio à água e íons,
o sistema de reabsorção do túbulo proximal é
classificado como de alta capacidade de transporte e
baixo gradiente de concentração.
Alça de Henle
A alça de Henle possui três ramos:
1. Ramo descendente fino;
2. Ramo ascendente fino;
3. Ramo ascendente grosso.
Ela está relacionada com a concentração da urina,
quanto maior essa estrutura, maior é a capacidade de
concentrar a urina.
As células dos ramos finos, descendente e ascendente
são células delgadas, com poucas mitocôndrias e raras
microvilosidades na membrana apical e basolateral.
O epitélio do ramo ascendente grosso possui uma
única camada de células cúbicas, com raros microvilos
e interdigitações basolaterais que são as invaginações
que permitem o contato célula a célula. Suas células
contêm mitocôndrias largas e alongadas.
A configuração em forma de alça desse segmento
tubular e dos vasos retos que o envolvem possibilita a
progressiva concentração do fluido tubular nos ductos
coletores.
Em várias espécies de mamíferos, o número de néfrons
com alças longas está relacionada à capacidade do
animal em concentrar a urina.
Características funcionais específicas de cada ramo da
alça de Henle:
Ramo descendente fino:
- Altamente permeável à água, que é
reabsorvida passivamente, ou seja, a favor de
um gradiente de concentração, portanto sem
gasto de energia.
- Em virtude de estar envolto por um interstício
hipertônico e de sua permeabilidade a sais e
uréia ser elevada, a concentração do fluido
intraluminal aumenta em direção à papila,
tanto por saída de água como por entrada
passiva de solutos.
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Ramo ascendentes fino e grosso:
- Baixa permeabilidade à água;
- Elevada reabsorção de sais;
- O fluido no interior desses ramos se dilui à
medida que sobe para a região cortical;
- Elevada reabsorção de magnésio.
Túbulo distal
As células do túbulo distal são cúbicas com poucas
microvilosidades e largas mitocôndrias.
A função dessa região é:
Reabsorver:
● Cloreto de sódio;
● Bicarbonato;
● Cálcio.
Secretar:
● Hidrogênio;
● Amônia.
Reabsorver e secretar:
● Potássio.
A aldosterona é um hormônio que está envolvido na
reabsorção de sódio, e secreção principalmente de
hidrogênio e potássio.
Devido à baixa condutância desse epitélio à água e
íons, o sistema de reabsorção do túbulo distal é
classificado como de baixa capacidade de transporte
e alto gradiente de concentração.
Ducto coletor
O ducto coletor possui dois tipos de células:
1. Células principais ou claras: em maior número
(70%), responsáveis pela reabsorção de sódio e
secreção de potássio; 
2. Células intercalares ou escuras: frequência
diminui à medida que o túbulo desce à medula,
apresentando citoplasma com muitas
mitocôndrias: 
- Células intercalares tipo α: possuem
H+-ATPase na membrana luminal,
apresentando secreção ativa de H+.
Essas células são também responsáveis
pela reabsorção de K+, realizada pela
H+/K+-ATPase, localizada na
membrana luminal; 
- Células intercalares tipo β:
apresentam secreção de bicarbonato,
na dependência de dieta alcalina. 
Circulação renal
A distribuição vascular renal é de um modo geral muito
semelhanteem todos os mamíferos. O sangue entra
nesse órgão através da artéria renal e sai através da
veia renal.
● A artéria renal origina-se da aorta abdominal
superior;
● Junto ao hilo renal que é por onde tanto a
artéria renal quanto fibras nervosas renais
entram no rim e por onde a veia e o ureter
saem. Junto com a artéria renal o hilo divide-se
em um ramo dorsal e outro ventral;
● Estes ramos dão origem às artérias
interlobares que seguem/atravessam as
pirâmides de Malpighi;
● Ao atingir o limite entre a zona cortical e
medular, as artérias interlobares formam
estruturas em forma de arcos, constituindo-se
nas chamadas artérias arqueadas;
● As artérias interlobulares dão origem a
pequenos ramos perpendiculares que
constituem as arteríolas aferentes que é o
vaso pelo qual o sangue entra nos glomérulos,
e vai originar os capilares glomerulares,
formando posteriormente as arteríolas
eferentes por onde o ultrafiltrado sai do
glomérulo em direção aos túbulos renais.
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Vascularização do néfron
As arteríolas que levam sangue do rim para o
glomérulo são as arteríolas aferentes, enquanto que as
que retiram o sangue do glomérulo para os túbulos são
as arteríolas eferentes.
Os capilares peritubulares são formados pelas
arteríolas eferentes e irrigam os túbulos convolutos
proximal e distal.
No glomérulo a capilarização é puramente arterial.
No caso dos néfrons justamedulares, o túbulo proximal
convoluto localiza-se acima de seu correspondente
glomérulo e é perfundido por capilares provenientes da
parte interna do córtex. Nesses néfrons, as arteríolas
eferentes subdividem-se em dois ramos:
● Um que forma uma rede capilar cortical
profunda e medular externa;
● Outro que dá origem aos vasos retos
descendentes.
Circulação e funções renais
Os rins possuem basicamente três funções essenciais
para a produção de urina: filtração, reabsorção e
secreção.
A filtração é um processo que ocorre no glomérulo, a
reabsorção e secreção são processos que ocorrem ao
longo dos túbulos renais. A vascularização dessas
diferentes regiões determinam se vai haver filtração,
reabsorção ou secreção.
Por exemplo, no glomérulo que é onde ocorre o
processo de filtração, a pressão hidrostática nos
capilares glomerulares, ou seja, a pressão que o sangue
faz na parede desses vasos, é uma pressão alta,
resultando na rápida filtração de líquidos e eletrólitos,
por outro lado, ao longo dos túbulos essa pressão
diminui, permitindo uma rápida absorção e não
filtração.
Vasos Renais Extraglomerulares
A vascularização renal conta com vasos renais
chamados de vasos extraglomerulares.
A maior fração do sangue que penetra no rim se dirige
para os capilares glomerulares, havendo apenas uma
pequena parte que vai para os seguintes vasos
extraglomerulares:
● Artérias espirais do sinus renal: constituídas
por ramos das artérias interlobares, essas
artérias espirais irrigam a mucosa dos cálices e
as papilas renais;
● Arteríolas de Isaacs-Ludwig: formadas a
partir de ramificações de arteríolas aferentes
normais que levam sangue para o glomérulo;
● Arteríolas retas verdadeiras: originadas de
arteríolas aferentes devido à degeneração de
glomérulos, elas dirigem-se em sua maioria
para a medula.
Sistema Venoso
A vascularização renal além do sistema arterial,
também possui um sistema venoso.
As veias corticais se convertem nas veias arqueadas,
estas para as veias interlobares e posteriormente para
a veia renal, a veia renal leva o sangue venoso,
filtrado para fora dos rins.
Curiosidade…
Em algumas espécies de gatos e ratos, existem veias
estelares que são subcapsulares, elas convergem
diretamente para a veia renal.
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Vascularização renal
A vascularização renal é composta pela artéria renal
proveniente da aorta que se ramifica em artéria de
menor calibre, que seria a arteríola aferente e
eferente. A arteríola aferente é canal de entrada do
sangue para o glomérulo, e a ramificação desse vaso
forma os capilares glomerulares que reunidos na
porção final formam a arteríola eferente, esta por sua
vez formam os capilares peritubulares dos túbulos
proximal e distal, esse capilares vão convergir para a
veia renal.
Inervação Renal
O rim é inervado por ramos do sistema simpático
toracolombar, e ele não apresenta inervação
parassimpática.
Essa inervação simpática característica do rim,
promove a liberação de catecolaminas, entre ela a
norepinefrina, essas substâncias vão promover o
aumento da vasoconstrição e consequentemente da
reabsorção tubular, que é quando líquidos e solutos
passam do lúmen dos túbulos para o sangue.
As fibras aferentes (sensoriais) são fibras nervosas
mielinizadas que conduzem impulsos barorreceptores
e quimiorreceptores originados no rim. Esses
receptores vão sentir por exemplo, tanto a mudança da
composição do fluido intersticial, quanto o aumento da
pressão sanguínea por conta do aumento do calibre do
vaso.
Os barorreceptores, por exemplo, detectam o aumento
da pressão de perfusão renal, fazendo com que eles
sejam estimulados, eles estão presentes nas artérias
interlobares e arteríolas aferentes.
A isquemia renal e/ou modificação da composição do
fluido intersticial estimulam os quimiorreceptores
localizados na pelve renal. Esses quimiorreceptores são
sensíveis a altos níveis de K+ e H+.
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