SISTEMA URINÁRIO AULA 8

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DESCRIÇÃO
A fisiologia do sistema urinário e seu papel na homeostase do organismo.
PROPÓSITO
Compreender a organização morfofuncional e o papel regulatório do sistema urinário, uma ação importante para construir um entendimento completo do funcionamento do organismo.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Identificar a estrutura renal, sua função, o processo de hemodinâmica renal e sua regulação
MÓDULO 2
Identificar a função tubular renal, os segmentos tubulares renais e os mecanismos de transporte de água e soluto em cada um deles
MÓDULO 3
Relacionar a fisiologia do sistema urinário com os outros sistemas do organismo
MÓDULO 1
Identificar a estrutura renal, sua função, o processo de hemodinâmica renal e sua regulação
INTRODUÇÃO
A partir de agora, você conhecerá a organização estrutural renal e verificará que estrutura e função estão correlacionadas no sistema urinário. Além disso, terá a compreensão do processo de filtração renal. É importante observar que não é o sangue total que é filtrado nos rins, como se imagina, mas apenas a fração plasmática.
ESTRUTURA DO SISTEMA URINÁRIO
Os rins possuem diversas funções, como regulação do volume de água do organismo, controle do balanço eletrolítico, regulação do equilíbrio ácido-base, conservação de nutrientes, excreção de resíduos metabólicos, regulação da hemodinâmica sistêmica, regulação da pressão arterial, produção de hormônios, gliconeogênese e produção de vitamina D.
São órgãos retroperitoneais pareados, localizados lateralmente à coluna vertebral, um de cada lado. O polo renal superior se localiza na 12ª vértebra torácica, e o inferior, na terceira vértebra lombar. O rim direito normalmente está posicionado mais abaixo, em relação ao esquerdo, devido à posição do fígado durante o período de embriogênese. Seu comprimento varia entre 11 e 12cm, sua largura, entre 5 e 7,5cm, e sua espessura, entre 2,5 e 3cm (BRENNER & RECTOR, 2012).
PRODUÇÃO DE HORMÔNIOS
Além do hormônio renina, que será descrito posteriormente, os rins produzem o hormônio eritropoietina, que estimula a produção de hemácias na medula óssea. Podemos dizer, então, que os rins também estão envolvidos na produção de hemácias.
 SAIBA MAIS
O peso de cada rim varia entre homens e mulheres. No homem adulto, pesa entre 125 e 170g, enquanto na mulher adulta, entre 115 e 155g.
Observe a anatomia renal na figura a seguir. Cada rim possui duas bordas, sendo uma convexa e outra côncava, assumindo forma semelhante a um grão de feijão. Na borda côncava, está o hilo renal, região que contém os vasos sanguíneos, os vasos linfáticos, os nervos e a pelve renal. Recobrindo o rim, encontramos uma fina cápsula fibrosa, resistente e inextensível, que está ligada frouxamente ao parênquima renal.
Fonte: Shutterstock.comVisão anatômica do rim.
Podemos ver que o rim é dividido em uma região mais pálida e externa, o córtex, e uma região mais escura e mais interna, a medula. Em humanos, a medula contém de 10 a 18 estruturas cônicas, denominadas pirâmides de Malpighi. A base das pirâmides se encontra na junção corticomedular, e o ápice se aprofunda na medula até a pelve renal, originando a papila renal. O ápice de cada papila, denominado área cribriforme, está voltado para o interior dos cálices e apresenta pequenos orifícios chamados ductos de Bellini. Estes ductos, na realidade, são a extremidade final dos ductos coletores papilares. A região que engloba uma pirâmide renal e seu córtex correspondente constitui um lobo renal (AIRES, 2012).
Cada papila renal é envolta por uma extensão da pelve renal, formando os cálices menores. Vários destes cálices se unem, constituindo os cálices maiores, que desembocam na pelve renal, de onde saem os ureteres, que se direcionam para a bexiga. A partir da bexiga, a urina é eliminada através da uretra (AIRES, 2012). Note estas estruturas na figura.
Fonte: Shutterstock.comOs rins, ureteres, a bexiga e uretra.
URETERES
Os cálices, a pelve e os ureteres são envoltos por musculatura lisa que impulsiona a urina em direção à bexiga através de peristalse.
NÉFRON
O néfron constitui a unidade funcional do rim e é formado pelo corpúsculo renal e pelos túbulos renais(Túbulo proximal, alça de Henle e túbulo distal). Os ductos coletores não são considerados parte do néfron devido às suas diferentes origens embriológicas, porém estão envolvidos na formação da urina eliminada. Observe a estrutura do néfron na figura a seguir.
Fonte: Shutterstock.comEstrutura do néfron.
Uma das classificações dos néfrons se refere à posição do corpúsculo renal no córtex, a saber:
NÉFRONS CORTICAIS
Possuem o corpúsculo renal localizado na região mais superficial do córtex.Possuem o corpúsculo renal localizado na região mais superficial do córtex.
NÉFRONS JUSTAMEDULARES
Ficam perto da junção corticomedular.
NÉFRONS MEDICORTICAIS
Estão situados na região medial do córtex.
CORPÚSCULO RENAL
O corpúsculo renal é formado pelo glomérulo e pela cápsula de Bowman. A cápsula de Bowman tem forma de cálice, possuindo dois tipos de paredes:
PAREDE EXTERNA
PAREDE INTERNA
A parede externa da cápsula é um epitélio pavimentoso simples, que forma o revestimento do corpúsculo renal.
A parede interna da cápsula de Bowman possui células denominadas podócitos, que fazem parte da estrutura de filtração do plasma.
ATENÇÃO
No rim de indivíduos saudáveis, o corpúsculo renal está sempre localizado no córtex.
Entre estas, existe o espaço de Bowman, ou espaço urinário, que será ocupado pelo chamado filtrado glomerular, tópico que discutiremos posteriormente.
Fonte: Shutterstock.comEstrutura do corpúsculo renal.
O glomérulo é um enovelado capilar que participa da filtração de grande quantidade de plasma e promove a retenção de proteínas na circulação. O endotélio glomerular é descontínuo, com suas fenestras medindo cerca de 60-80 nm de diâmetro.
COMO OS LEUCÓCITOS E AS HEMÁCIAS SÃO MAIORES QUE AS FENESTRAS, ELES NÃO SÃO FILTRADOS; LOGO, PODEMOS DIZER QUE O PLASMA, E NÃO O SANGUE, É FILTRADO PELOS RINS.
As células endoteliais glomerulares são recobertas por um glicocálix, que é uma camada hidratada composta de glicoproteínas e proteoglicanos, responsáveis por conferir carga negativa à estrutura, dificultando a filtração de moléculas com a mesma carga, como a albumina e as demais proteínas com carga negativa. Tanto alterações na estrutura do glicocálix quanto sua remoção permitem a passagem de macromoléculas através do endotélio fenestrado.
Os capilares glomerulares estão apoiados em uma membrana basal formada por uma rede de macromoléculas, como fibras de colágeno e laminina. Também são recobertos por proteoglicanos, principalmente heparan sulfato, que lhe conferem eletronegatividade. Em vez de fenestras, como no endotélio, possuem os chamados poros funcionais, que limitam a filtração de moléculas acima de 50 Å de diâmetro, como a albumina. A membrana basal glomerular possui três camadas: duas lâminas raras externas e uma lâmina densa interna.
Fonte: Shutterstock.comGlomérulo de um rim humano corado com tricrômio de Masson.
As membranas basais glomerulares aparecem com manchas
muito proeminentes na cor azul.
Fonte: Shutterstock.comEstruturas da barreira de filtração glomerular. Em vermelho,
o endotélio fenestrado. Em azul-claro, a membrana
basal glomerular. Em azul-escuro, o podócito e seus
prolongamentos (pedicélios).
Sobre a membrana basal dos capilares glomerulares, estão as células da parede interna da cápsula de Bowman, os podócitos, que são células formadas por um corpo celular com diversos prolongamentos primários e secundários, denominados pedicélios. Estes se interpenetram, formando fendas de filtração, com cerca de 43 nm de diâmetro, que reduzem a passagem de moléculas com peso molecular acima de 70 kD. São conectados por uma membrana proteica denominada membrana diafragmática, composta por diversas proteínas estruturais e moléculas de adesão. Devido à sua arquitetura celular, os podócitos participam da sustentação dos capilares glomerulares aos quais estão relacionados.
O endotélio fenestrado do capilar glomerular, a membrana basal glomerulare os pedicélios formam a barreira de filtração glomerular, ou barreira de ultrafiltração, que deve ser atravessada pelo plasma para que ele alcance a estrutura tubular renal. Observe as barreiras de filtração nas figuras a seguir.
Fonte: Kierzenbaum/Wikimedia commons/licença(CC BY-SA 4.0)Esquema da filtração através da barreira de filtração glomerular.
Em diversas doenças, alterações apresentadas na estrutura da barreira de filtração glomerular estão intimamente relacionadas com a presença de proteínas na urina(Proteinúria).
ATENÇÃO
É importante ressaltar que existe, normalmente, perda urinária de proteínas, majoritariamente de baixo peso molecular (menores que a albumina – 65 kD). Dentre as proteínas de alto peso molecular perdidas na urina, a albumina serve como marcador de lesão renal. Porém, é incorreto afirmar que não existe albumina na urina. A excreção de até 30 mg desta proteína por dia é considerada normal.
Dentro do glomérulo, existem também as células mesangiais. Estas células promovem a sustentação das alças capilares e possuem diversas outras funções. Contêm elementos que se contraem, fagocitam agregados de moléculas retidos na parede capilar durante a filtração glomerular e possuem receptores para diferentes hormônios com papel na regulação da hemodinâmica intraglomerular. Elas também produzem a matriz extracelular glomerular ou matriz mesangial intraglomerular, que sustenta as alças dos capilares glomerulares, e fatores de crescimento, que permitem a renovação celular normal.
 SAIBA MAIS
Sob alguns tipos de estresse, como inflamação glomerular, as células se proliferam exacerbadamente e alteram seu fenótipo, adquirindo características de miofibroblastos, com produção de alfa-actina de músculo liso e fibras colágenas intersticiais em abundância, alterando a fisiologia do glomérulo.
Fonte: Shutterstock.comVisão interna do glomérulo.
A matriz mesangial também está presente fora do glomérulo (mesângio extracelular), contínuo à intraglomerular. As células mesangiais ali presentes possuem gap junctions, que formam uma conexão entre as células arteriolares, a mácula densa e o mesângio intraglomerular. Desta forma, estas estruturas estão intimamente relacionadas, auxiliando na regulação da hemodinâmica renal.
Fonte: Shutterstock.comAparelho justaglomerular.
TÚBULOS RENAIS
Contínuos ao corpúsculo renal, encontram-se os túbulos renais, estruturas já vistas anteriormente. A membrana das células tubulares possui dois polos com diferentes permeabilidades e propriedades de transporte: a membrana apical ou luminal, que separa a célula da luz tubular, e a membrana peritubular ou basolateral, que separa a célula do interstício e dos capilares peritubulares.
Agora, vamos conhecer cada segmento dos túbulos renais.
TÚBULO PROXIMAL
A primeira porção dos túbulos renais é o túbulo proximal, que pode ser segmentado em convoluto (ou contorcido) e reto. Seu epitélio é cúbico simples, com núcleo redondo, localizado na porção basal da célula. O citoplasma possui muitas mitocôndrias que se distribuem perpendicularmente à membrana basal.
Fonte: Shutterstock.comMicroscopia eletrônica da célula do túbulo proximal convoluto
mostrando o núcleo no canto superior esquerdo da imagem e muitas
mitocôndrias (estruturas eletrondensas e arredondadas).
Fonte: Shutterstock.comHistologia do túbulo proximal convoluto mostrando o núcleo
arredondado (azul), citoplasma abundante e as microvilosidades
apicais formando a borda em escova (rosa).
A membrana apical da célula do túbulo proximal apresenta inúmeras microvilosidades, a chamada borda em escova, o que aumenta a área de superfície da célula. Por essas características, dizemos que o túbulo proximal realiza grande quantidade de transporte ativo, devido à geração de ATP nas mitocôndrias abundantes e que pode transportar grande quantidade de moléculas, devido à sua extensa área de superfície.
A membrana das células proximais adjacentes é conectada por junções do tipo tight e junções intermediárias, que formam um cinturão contínuo em volta das células. Algumas junções do tipo gap permitem a passagem de íons e pequenas moléculas(Como nucleotídeos, aminoácidos e cAMP) de uma célula para outra adjacente.
Baseado em diferenças anatômicas e funcionais, o túbulo proximal é dividido em três segmentos:
S1
Até aproximadamente metade da porção convoluta.
S2
Com a parte final da porção convoluta e metade da reta.
S3
Corresponde à metade final da parte reta.
Estes segmentos têm similaridade nos mecanismos de transporte semelhantes, mas diferenças em sua estrutura. Por exemplo, a borda em escova é mais densa, e o número de mitocôndrias é maior em S1 do que em S3.
ALÇA DE HENLE
O próximo segmento tubular renal é a alça de Henle, dividida nos ramos fino descendente, fino ascendente e espesso ascendente (ou túbulo distal reto).
O comprimento destes ramos varia conforme a localização do néfron no córtex, sendo que os néfrons justamedulares possuem uma alça fina mais longa, com a porção espessa presente tanto na medula como no córtex renais.
Fonte: Shutterstock.comHistologia mostrando três ductos coletores medulares com
células colunares altas e numerosos vasos e alças de Henle
entre eles, em cortes transversais.
VOCÊ SABIA
Quanto mais longa for a alça de Henle, maior será a capacidade de o néfron concentrar urina, conforme veremos posteriormente. Por este motivo, animais que vivem no deserto e precisam reter água costumam apresentar número muito mais elevado de alças de Henle longas do que curtas.
As células dos ramos finos são delgadas, exceto na região do núcleo, com poucas mitocôndrias e raras microvilosidades, enquanto o epitélio do ramo espesso ascendente tem uma única camada de células cúbicas, com raros microvilos, mitocôndrias largas e alongadas e região basal apresentando pregas que se encaixam nas células vizinhas, formando complexos canais paracelulares.
Fonte: Shutterstock.comHistologia mostrando túbulos proximais convolutos à direita
da imagem e túbulos distais convolutos à esquerda.
TÚBULO DISTAL CONVOLUTO
Após a alça de Henle, está o túbulo distal convoluto, com células cúbicas, pouca microvilosidade na região apical e muitas mitocôndrias largas no citoplasma.
Sua porção final tem menos mitocôndrias, e elas são menores e com dobras basolaterais menos profundas.
A porção inicial do túbulo distal convoluto de cada néfron fica em contato íntimo com seu glomérulo correspondente e suas arteríolas aferente e eferente, formando o chamado aparelho justaglomerular.
No aparelho justaglomerular, a camada média da arteríola aferente é modificada e contém células granulares no lugar de músculo liso. A parede do túbulo distal convoluto dessa região apresenta células colunares altas, que são as células da mácula densa. Estas projetam seu citoplasma para o interior das células granulares, e acredita-se que elas atuem como um sincício, envolvidas pelo mesângio extraglomerular. As células da mácula densa detectam a variação na quantidade de cloreto de sódio presente no fluido tubular distal e enviam essas informações às células granulares da arteríola aferente.
CÉLULAS GRANULARES
Estas células possuem tal nomenclatura por apresentarem em seu citoplasma grânulos que contêm renina.
TÚBULO DE CONEXÃO
Após o túbulo distal, está o túbulo de conexão, com células de conexão, que produzem calicreína, interpostas com células intercalares, descritas no ducto coletor.
Os ductos coletores corticais apresentam células epiteliais cuboides e passam a apresentar células colunares com maior diâmetro à medida que caminham pela medula em direção à papila.
Fonte: Shutterstock.comHistologia do ducto coletor medular mostrando um epitélio
colunar simples (setas vermelhas). Entre os ductos coletores,
estão cortes transversais de vasos (setas verdes) e
alças de Henle (setas azuis).
O epitélio do ducto coletor possui dois tipos celulares:
CÉLULAS PRINCIPAIS OU CLARAS
Correspondem a 70% do total, com citoplasma elétron-lúcido, responsáveis pela reabsorção de sódio e secreção de potássio.
CÉLULAS INTERCALARES OU ESCURASCorrespondem a 30% do total, com citoplasma elétron-denso, devido às suas muitas mitocôndrias.
Existem, ainda, duas apresentações das células intercalares:
TIPO Α
Com secreção ativa eletrogênica de H+.
TIPO Β
Pode apresentar secreção de bicarbonato.
Podemos observar, então, que o filtrado glomerular percorre as estruturas tubulares, passando a se chamar fluido tubular, que vai sendo modificado por processos de transporte em cada um destes seguimentos até originar a urina final, a qual será encaminhada dos ductos coletores até a pelve renal, os ureteres, a bexiga e uretra.
Fonte: Shutterstock.comVascularização renal.
VASCULARIZAÇÃO RENAL
A artéria renal é originada da artéria aorta abdominal superior e, quando atinge o hilo renal, divide-se em um ramo dorsal e um ventral. Estes ramos originam as artérias interlobares, que são encontradas nas margens de cada lobo renal. Quando alcançam o limite entre as zonas medulares e corticais, elas se tornam as artérias arqueadas. Perpendicularmente a estas, em direção ao córtex renal, estão as artérias interlobulares, cujos pequenos ramos perpendiculares constituem as arteríolas aferentes dos glomérulos. Devemos lembrar que as arteríolas aferentes originarão os capilares glomerulares, que, depois, formam a arteríola eferente, saindo do glomérulo (AIRES, 2012).
As arteríolas eferentes originam uma rede capilar peritubular que está intimamente associada ao túbulo proximal convoluto dos néfrons superficiais. Já as arteríolas eferentes dos néfrons justamedulares originam um ramo que forma uma rede capilar no córtex profundo e na medula externa e a outro ramo que origina os vasos retos descendentes medulares.
É interessante observar um sistema porta arterial no rim, com duas capilarizações em série no mesmo trajeto vascular, sendo que os capilares glomerulares são puramente arteriais.
O sistema venoso acompanha o trajeto do sistema arterial e a veia renal, que sai do rim e desemboca na veia cava inferior.
INERVAÇÃO RENAL
O rim é inervado por ramos do nervo simpático toracolombar, provenientes dos segmentos entre a quarta vértebra dorsal e a quarta vértebra lombar. As fibras simpáticas se distribuem pelas artérias, arteríolas e pelos túbulos proximais. Não apresenta inervação parassimpática (AIRES, 2012).
VOCÊ SABE POR QUE ALGUÉM QUE TEM CÁLCULO RENAL SENTE TANTA DOR?
Isso ocorre porque a cápsula que envolve o rim é altamente inervada e inextensível. Com a obstrução do fluxo da urina dentro do rim, em razão do cálculo, o parênquima renal não á capaz de eliminar a urina produzida, aumentando de volume. Com a expansão do tecido em direção à cápsula inervada, sem que essa se estenda da mesma forma, ocorre compressão das terminações nervosas e dor.
Fonte: Shutterstock.com
No parênquima renal, os principais efeitos da inervação simpática são:
Vasoconstrição através da ação das catecolaminas.
Aumento da reabsorção de Na+ no túbulo proximal.
Estimulação intensa da secreção de renina pelas células granulares do aparelho justaglomerular.
A inervação renal também inclui fibras sensoriais aferentes, que conduzem impulsos com origem em receptores de pressão(Barorreceptores) e receptores químicos(Quimiorreceptores) com origem renal. Se há aumento da pressão de perfusão renal, por exemplo, ocorre estímulo de barorreceptores renais. Por outro lado, modificando a composição do fluido intersticial, ocorre estímulo de quimiorreceptores renais, que, provavelmente, deflagrarão modificações no fluxo sanguíneo dos capilares glomerulares.
HEMODINÂMICA RENAL E FILTRAÇÃO GLOMERULAR
Fluxo sanguíneo é o volume de sangue que percorre uma estrutura por unidade de tempo. O fluxo sanguíneo renal(FSR) corresponde a 20-25% do débito cardíaco, tornando os rins um dos órgãos mais bem perfundidos do organismo. A distribuição do sangue é feita na seguinte proporção:
CÓRTEX RENAL
Recebe 90% do sangue que chega aos rins pela artéria renal, em um fluxo maior.
MEDULA
Recebe a menor quantidade (10%) em um fluxo menor. Neste caso, o baixo fluxo ocorre pela alta resistência dos vasos retos longos, o que reduz a lavagem do interstício medular, favorecendo a concentração da urina.
Os métodos de medida do FSR que dependem da determinação do fluxo urinário aplicam o princípio da conservação (princípio de Fick), que compara a quantidade de uma substância X que é removida ou adicionada à circulação por um órgão específico com a diferença das concentrações desta substância no sangue arterial e venoso que irrigam esse órgão.
Nos rins, em uma situação de equilíbrio, se observamos uma substância que não é sintetizada nem metabolizada no tecido renal, a quantidade desta substância que entra no rim através da artéria renal, em determinada unidade de tempo, deve ser igual à soma da quantidade desta substância que sai do rim na mesma unidade de tempo, seja pela veia renal, seja pelo ureter.
A quantidade de substância que entra no órgão corresponde ao FSRa(Fluxo sanguíneo renal arterial) multiplicado pela Ax(Concentração da substância no sangue arterial). A quantidade da substância que sai do rim pela veia renal equivale ao FSRv(Fluxo sanguíneo renal venoso) multiplicado pela Vx(Concentração da substância no sangue venoso). Da mesma forma, a quantidade da substância que sai do rim pela urina equivale à Ux(Concentração da substância na urina) multiplicada pelo V(Fluxo urinário). Então, temos:
Para uma forma mais fácil de medir o FSR, é necessário que o rim excrete grande quantidade da substância x, gerando uma diferença significativa entre suas concentrações na artéria e na veia renais.
O maior limitante deste método é a obtenção de amostra de sangue venoso renal. Para resolver esta questão, é utilizada uma substância exógena denominada para-amino-hipurato de sódio (PAH) na dosagem do FSR, uma vez que as células renais conseguem remover 90% do PAH do sangue que se destina à veia renal. Apenas o sangue que circula pela medula renal, bem como o que irriga a cápsula renal e as estruturas renais não parenquimatosas, não é depurado de PAH.
DESTA FORMA, O PAH É UTILIZADO PARA MEDIR O FSR CORTICAL, CORRESPONDENDO A 90% DO TOTAL.
O valor máximo do FSR é atingido entre 20 e 30 anos de idade e declina gradualmente ao longo da vida. Os valores normais do FSR são, aproximadamente, 1200 ml/min (cerca de 600 ml/min de plasma). Destes, 600 ml/min de plasma, cerca de 20%, são filtrados no corpúsculo renal.
A filtração glomerular é o início da formação da urina; trata-se de um processo que depende da integridade estrutural do glomérulo e, mais especificamente, da barreira de filtração glomerular. Pelas características desta barreira, apresentadas anteriormente, podemos observar que apenas o plasma sanguíneo é passível de filtração glomerular. Desta forma, o filtrado formado é um fluido que possui uma composição semelhante à do plasma, diferenciando-se principalmente pela sua baixa concentração de proteínas e outras macromoléculas, sendo o grande tamanho destas substâncias o fator limitante de sua filtração.
A filtração glomerular é um processo hemodinâmico, que depende do balanço entre as pressões hidrostática(Derivada da água) e oncótica(Derivada das proteínas) transcapilares. A relação entre as pressões responsáveis pela ultrafiltração glomerular é chamada pressão efetiva de ultrafiltração (Puf) e é dada pela seguinte relação:
Em virtude de a concentração de proteínas no ultrafiltrado presente no espaço urinário ser desprezível em relação à concentração de proteínas no plasma, a pressão oncótica do espaço urinário se torna desprezível.
ATENÇÃO
Este fato não é verdadeiro caso haja uma lesão na barreira de filtração glomerular que comprometa sua integridade, pois é possível que haja maior permeabilidade de suas estruturas às proteínas, permitindo a passagem destas e acúmulo no espaço urinário.
O principal componente do gradiente pressórico que rege a filtração glomerular é a pressão hidrostática dentro do capilar, oriunda do coração. Como a parede capilar tem uma seletividade alta na barreira de filtração glomerular, com poucas proteínassendo filtradas, a ultrafiltração do plasma concentra as proteínas plasmáticas, aumentando gradualmente a pressão oncótica capilar ao longo dos capilares glomerulares, conforme a filtração vai ocorrendo. Como a pressão oncótica intracapilar se opõe à pressão hidrostática intracapilar, há redução progressiva da pressão efetiva de ultrafiltração conforme o plasma vai percorrendo os capilares até a arteríola eferente.
 SAIBA MAIS
Em algumas espécies, como no rato, a soma das pressões que se opõem à filtração glomerular se iguala à pressão hidrostática no capilar glomerular antes de atingir a extremidade final da arteríola eferente glomerular. Esse ponto de igualdade de pressões é denominado pressão de ultrafiltração de equilíbrio e, quando atingida, cessa a filtração glomerular. Em humanos, este ponto de equilíbrio não é alcançado.
É importante notar que ПCG nunca supera a diferença de pressão hidrostática entre o capilar glomerular e o espaço urinário, pois esta é praticamente constante. Além disso, com o equilíbrio da filtração atingido, não há mais aumento de ПCG. Por este motivo, o ultrafiltrado não retorna para o capilar, ocorrendo apenas filtração.
QUANTO MAIOR A CONCENTRAÇÃO DE PROTEÍNAS NO PLASMA, MAIS PRECOCEMENTE É ATINGIDA A PRESSÃO DE EQUILÍBRIO AO LONGO DO CAPILAR GLOMERULAR, DIMINUINDO A ÁREA DA SUPERFÍCIE EFETIVA DE FILTRAÇÃO UTILIZADA PARA A ULTRAFILTRAÇÃO.
Não ocorre filtração glomerular além do ponto onde a pressão de equilíbrio for alcançada, e ПCG se torna constante. Por outro lado, com baixa concentração de proteínas no plasma, e consequente desequilíbrio na pressão de ultrafiltração, ocorre ultrafiltração em toda a extensão dos capilares glomerulares.
 SAIBA MAIS
A extensão do capilar glomerular que não está sendo utilizada para filtração após este ponto de equilíbrio é denominada reserva funcional.
A filtração glomerular pode ser alterada pelo coeficiente de filtração (Kf) e pelo gradiente de pressão ao longo dos vasos. O Kf é resultante do produto entre a superfície total disponível para filtração e a permeabilidade dos capilares. Normalmente, o Kf é relativamente constante, sendo a Puf o fator determinante para a filtração glomerular. O gradiente de pressão ao longo dos vasos renais é um ponto de regulação da filtração glomerular – isso será abordado posteriormente.
A taxa de filtração glomerular (TFG) é a medida da filtração glomerular e da função renal, e seus valores médios normais são de cerca de 90 ml/min. Pode ser influenciada por diversos outros fatores, como:
Vasodilatação
Aumento da concentração de angiotensina II
Hiperglicemia
Aumento primário da reabsorção de fluidos através dos túbulos renais
A função renal também deve ser avaliada a partir da proteinúria, em conjunto com a TFG. A principal proteína avaliada na urina é a albumina, que tem uma taxa de excreção considerada normal em até 30 mg/dia. Com taxas diferentes, temos um quadro patológico que pode ser:
MICROALBUMINÚRIA
Taxa de excreção de 30 a 299mg/dia.
MACROALBUMINÚRIA
Taxa de excreção acima de 300mg/dia.
Para determinar a TFG, precisamos saber a quantidade de determinada substância filtrada no glomérulo por unidade de tempo e a sua concentração no filtrado glomerular. Para ser usada como forma de medir a TFG, esta substância deve ser livremente ultrafiltrada, fisiologicamente inerte e não tóxica, mostrar clearance constante e ser fácil e precisamente determinada no plasma e na urina. Ao mesmo tempo, não pode se ligar a proteínas plasmáticas nem ser reabsorvida ou secretada, produzida, metabolizada ou armazenada nos rins.
CONSIDERANDO QUE ESTA SUBSTÂNCIA PRECISA SER LIVREMENTE ULTRAFILTRADA, ASSUMIMOS QUE SUA CONCENTRAÇÃO NO FILTRADO GLOMERULAR É IGUAL À PLASMÁTICA.
Por não ser secretada, reabsorvida, metabolizada ou produzida ao longo do néfron, sua quantidade filtrada é igual à excretada na urina (AIRES, 2012).
Na prática clínica, utiliza-se a creatinina para medir a TFG por ser uma molécula endógena (resultante do metabolismo da creatina muscular) e liberada no plasma em uma taxa relativamente constante. A desvantagem em usar a creatinina é que ela é secretada pelo túbulo proximal. No entanto, seu uso persiste pelo fato de existirem no plasma e na urina (principalmente no plasma) compostos que reagem colorimetricamente da mesma forma que a creatinina, quando esta é dosada por método colorimétrico. Assim, este resultado plasmático superestimado compensa os valores urinários superestimados devido à sua secreção tubular, permitindo o cálculo estimado da TFG a partir desta substância.
Apesar do uso rotineiro da creatinina, a substância mais adequada para medir a TFG é a inulina, um polissacarídeo polímero da frutose, extraído das raízes da dália. Apesar de precisar ser infundida no indivíduo por ser uma molécula exógena, a inulina é livremente filtrada sem ser metabolizada, produzida, reabsorvida ou secretada pelos túbulos renais, gerando um resultado preciso, e não aproximado, como acontece com o uso da creatinina.
CÁLCULO ESTIMADO
Existem alguns cálculos baseados em estudos populacionais que permitem calcular a TFG apenas com o valor de creatinina sérica.
Em indivíduos saudáveis, pode ser calculada por:
eTFG = 141 x min (SCr/κ, 1)α x max(SCr /κ, 1)-1,209 x 0,993 idade x 1,018 [se mulher] x 1,159 [se negro], sendo SCr (creatinina sérica) = mg/dL;
κ = 0,7 (mulheres) ou 0,9 (homens);
α = -0,329 (mulheres) ou -0,411 (homens); min = o mínimo da SCr/κ ou 1; max = o máximo da SCr/κ ou 1.
Em indivíduos com doença renal crônica, usa-se a fórmula MDRD:
TFG = 175 × (Scr)-1,154 × idade-0,203 × (0,742 se mulher) × (1.212 se negro).
REGULAÇÃO DO FSR E DA TFG
O gradiente de pressão ao longo dos vasos renais é um fator importante para a regulação do FSR e da TFG. As maiores reduções da pressão hidrostática ocorrem nas arteríolas aferente e eferente, sendo estas as regiões de maior resistência ao FSR e principais responsáveis pelo seu controle. Como os capilares glomerulares se encontram entre essas duas regiões de elevada resistência, sua pressão hidrostática intracapilar é mantida relativamente elevada, proporcionando também um mecanismo de íntimo controle tanto da pressão quanto do fluxo sanguíneo no capilar.
A circulação renal tem uma estrutura peculiar, possuindo dois leitos capilares em série: o glomerular e o peritubular.
Fonte: Shutterstock.com
Com a possibilidade de variação independente de resistência nas arteríolas aferente e eferente, a estrutura capilar possibilita que o FSR e a TFG variem de forma paralela ou oposta.
Se considerarmos que, ao longo de um vaso sanguíneo, não há alteração de fluxo, a pressão hidrostática em um ponto 1 (anterior) será igual ao ponto 2 (posterior). Se entre estes pontos ocorre vasoconstrição, a pressão hidrostática aumenta no ponto 1 e reduz no ponto 2. Da mesma forma, com vasodilatação entre os dois pontos, ocorre redução na pressão hidrostática no ponto 1 e aumento no ponto 2.
Se transpusermos esta noção para o sistema renal:
Fonte: EnsineMe.
VASOCONSTRIÇÃO NA ARTERÍOLA AFERENTE
Reduziria a pressão hidrostática dentro do capilar glomerular e a TFG.
Fonte: EnsineMe.
VASOCONSTRIÇÃO NA ARTERÍOLA EFERENTE
Aumentaria a pressão hidrostática dentro do capilar glomerular, o que ocasionaria aumento da TFG.
Nestes dois casos, a vasoconstrição reduz o FSR.
Seguindo o mesmo raciocínio:
Fonte: EnsineMe.
VASODILATAÇÃO NA ARTERÍOLA AFERENTE
Ocasionaria aumento da pressão hidrostática dentro do capilar glomerular, com aumento da TFG.
Fonte: EnsineMe.
VASODILATAÇÃO NA ARTERÍOLA EFERENTE
Geraria redução da pressão hidrostática dentro do capilar glomerular, com diminuição da TFG.
Nestes dois casos, a vasodilatação aumenta o FSR.
Uma variedade de moléculas, incluindo hormônios, é capaz de promover vasoconstrição ou vasodilatação nas arteríolas aferente e eferente, participando deste processo regulatório – um exemplo é a angiotensina II.
O fluxo de fluido tubular no túbulo distal também é capaz de modular a TFG, em um processo denominado balanço tubuloglomerular. Este tipo de autorregulaçãoocorre pelo aumento da carga de cloreto de sódio na luz do túbulo distal, devido ao aumento de fluxo ocasionado pelo aumento primário da TFG. Devido ao co-transportador tríplice (NKCC2) presente na membrana luminal de células especializadas do túbulo distal, ocorre transporte de cloreto para o interior das células deste segmento tubular. A elevação da concentração de cloreto nestas células promove despolarização celular, gerando influxo de cálcio através de canais de cátions não seletivos.
O AUMENTO DE CÁLCIO INTRACELULAR PROMOVE INIBIÇÃO DA LIBERAÇÃO DE RENINA E VASOCONSTRIÇÃO DA ARTERÍOLA AFERENTE E, POR CONSEQUÊNCIA, A DIMINUIÇÃO DA TFG. O INVERSO OCORRE QUANDO HÁ DIMINUIÇÃO DA TFG E DA CARGA DE CLORETO DE SÓDIO NA LUZ DO TÚBULO DISTAL.
Outra forma de autorregulação do FSR é o mecanismo miogênico, que envolve uma propriedade do músculo liso arterial de contrair ou relaxar devido ao aumento ou à queda da tensão da parede vascular. Com o aumento da pressão de perfusão, ocorre aumento do raio vascular e do fluxo sanguíneo. Porém, com o estiramento do vaso, abrem-se canais de cálcio na membrana celular, promovendo contração muscular e vasoconstrição.
Vemos, então, que a hemodinâmica renal está intimamente relacionada à morfologia renal e que ela é altamente regulável. Por meio de modificações na TFG, mudamos também a quantidade de fluido que chega aos túbulos renais, refletindo na composição da urina.
Neste vídeo, a Professora Raquel Castiglione explica as estruturas renais, assim como a sua rede vascular e como ocorre o processo de filtração.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
Parte superior do formulário
1. CONSIDERANDO QUE O CLEARANCE FRACIONAL REFLETE A DEPURAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA NO PLASMA, A PARTIR DA FIGURA A SEGUIR, MARQUE A RESPOSTA CORRETA:
Quanto menor o raio molecular da molécula, mais carga positiva ela possui.
Quanto maior o raio molecular da molécula, mais seu clearance fracional se assemelha ao da inulina.
Quanto maior a carga negativa de uma molécula, menor seu clearance fracional.
Quanto maior a carga positiva de uma molécula, menor seu clearance fracional.
Quanto maior a carga negativa de uma molécula, maior é o volume filtrado.
Parte inferior do formulário
Parte superior do formulário
2. QUAL DAS OPÇÕES A SEGUIR NÃO CORRESPONDE AOS VALORES APRESENTADOS POR UM JOVEM SAUDÁVEL DE 20 ANOS?
TFG = 100ml/min; albumina urinária = 25mg/dia
TFG = 95ml/min; albumina urinária = 20mg/dia
TFG = 90ml/min; albumina urinária = 35mg/dia
TFG = 100ml/min; albumina urinária = 5mg/dia
TFG = 95ml/min; albumina urinária = 55mg/dia
Parte inferior do formulário
GABARITO
1. Considerando que o clearance fracional reflete a depuração de uma substância no plasma, a partir da figura a seguir, marque a resposta correta:
A alternativa "C " está correta.
Devido à eletronegatividade da barreira de filtração glomerular, moléculas com carga negativa têm maior dificuldade de serem filtradas nos glomérulos, se não depuradas do plasma quando em menor quantidade.
2. Qual das opções a seguir não corresponde aos valores apresentados por um jovem saudável de 20 anos?
A alternativa "C " está correta.
Embora a taxa de filtração glomerular esteja normal, o indivíduo apresenta microalbuminúria, um dos sinais de lesão renal.
MÓDULO 2
Identificar a função tubular renal, os segmentos tubulares renais e os mecanismos de transporte de água e soluto em cada um deles
INTRODUÇÃO
A partir de agora, estudaremos os mecanismos básicos de transporte de água e soluto ao longo dos túbulos renais, gerando a urina final, e o mecanismo responsável pela concentração da urina.
REABSORÇÃO E SECREÇÃO TUBULARES
Após a filtração glomerular, o ultrafiltrado entra nos túbulos renais (túbulo proximal, alças de Henle, túbulo distal e ductos coletores), onde sua composição e seu volume vão sendo modificados através da reabsorção e secreção tubulares. Consequentemente, ocorre variação da quantidade de cada substância excretada na urina final.
A reabsorção tubular é o movimento de uma substância da luz tubular para o interstício renal por via transcelular(Através das células) ou paracelular(Entre as células) e deste para o interior dos vasos sanguíneos adjacentes (capilares peritubulares ou vasos retos), retornando à circulação sanguínea.
Fonte: Shutterstock.comProcessos de formação da urina.
A secreção tubular é o movimento oposto, no qual uma substância se direciona do interior dos capilares peritubulares ou vasos retos para o interstício e deste para a luz tubular por via transcelular ou paracelular, sendo removida da circulação sanguínea.
Os processos de reabsorção e a secreção através do epitélio renal são realizados graças a transportes específicos, passivos ou ativos, por canais ou transportadores localizados nas membranas das células tubulares. As características do transporte de alguns eletrólitos e algumas moléculas orgânicas serão descritas posteriormente.
O principal cátion no fluido extracelular é o Na+, um íon fundamental para a manutenção do volume do fluido extracelular e, consequentemente, para a regulação da pressão sanguínea. Seu principal co-íon é o Cl-, que, por sua vez, é o ânion mais abundante no fluido extracelular. Os transportadores de cloreto estão envolvidos em diversos processos fisiológicos, como:
Regulação do volume e do pH intracelular
Acidificação de vesículas intracelulares
Transporte transepitelial
A MAIORIA DO CLORETO FILTRADO NOS RINS É REABSORVIDA NOS TÚBULOS RENAIS
Contrabalanceando o sódio, o K+ é o cátion mais abundante do lado de fora da célula. A manutenção dos níveis de potássio é importante para vários processos fisiológicos, como:
Regulação de volume e pH intracelular
Atividade enzimática
Síntese de DNA e de proteínas
Apoptose
A reabsorção de sódio e cloreto é a principal geradora de gradientes osmóticos através do epitélio tubular. Estes gradientes permitem a reabsorção passiva de água da luz tubular para o interstício renal, sendo posteriormente transportada para os vasos sanguíneos que circundam os túbulos renais. Esta reabsorção de água promove aumento na concentração dos solutos no fluido tubular, o que pode influenciar a reabsorção ou secreção tubular de solutos, como a glicose e os aminoácidos. Assim, fatores que modulam o transporte renal de sódio, como hormônios e algumas doenças, tal como diabetes mellitus, causam alterações no transporte renal geral.
A reabsorção de Na+ nas células renais só é possível em razão de um gradiente de concentração entre a luz tubular, com elevada concentração de sódio, e o interior celular, com menor concentração deste íon. Este gradiente é promovido pela atividade de sódio/potássio ATPase basolateral (Na+/K+ ATPase), uma enzima que transfere a energia da hidrólise de ATP para o contratransporte ativo de sódio e potássio através da membrana.
Fonte: Shutterstock.comFuncionamento da Na+/K+- ATPase.
O funcionamento desta enzima promove a reabsorção de três íons sódio do interior celular para o interstício renal e a entrada de dois íons potássio do interstício renal para o interior celular, e sua atividade pode ser alterada em doenças como o diabetes mellitus. Neste caso, a atividade da Na+/K+ ATPase se encontra aumentada nas primeiras semanas do diabetes mellitus, diminuindo com o decorrer da doença.
REABSORÇÃO NO TÚBULO PROXIMAL
A porção inicial do túbulo proximal tem maior número de microvilosidades e mitocôndrias, apresentando superior taxa de reabsorção de solutos. No total, o túbulo proximal reabsorve cerca de dois terços do ultrafiltrado glomerular, mesmo que haja alteração na quantidade de plasma filtrado. A energia para reabsorção proximal é derivada da Na+/K+ ATPase que está presente na membrana basolateral das células.
A reabsorção de solutos que ocorre no túbulo proximal possui duas fases, a saber:
FASE 1
Na primeira fase, no segmento S1, ocorre, principalmente, a reabsorção de nutrientes essenciais, como glicose, proteínas, aminoácidos, solutos orgânicos neutros e bicarbonato de sódio, juntamente a sódio e água. A diferença de potencial (DP) transtubular nestesegmento é de -2 mV, sendo o lúmen tubular mais negativo do que o interstício peritubular.
FASE 2
Na segunda fase, ocorre principalmente a reabsorção de cloreto junto a sódio e água.
Cerca de 67% do sódio que foi filtrado é reabsorvido neste segmento, acompanhado da maior parte do cloreto. O transporte de potássio no túbulo proximal é altamente afetado pelo transporte de sódio e de água.
A maior parte do potássio filtrado é reabsorvida por via paracelular por meio de arraste ou eletrodifusão. O arraste de K+ ocorre com a água ao longo de todo o túbulo proximal. Já a eletrodifusão ocorre nas porções finais do túbulo proximal, onde a voltagem transepitelial é positiva. Essa DP gera uma força favorável à reabsorção de K+ por vias paracelulares de baixa resistência.
Fonte: Shutterstock.comTipos de transporte celulares.
O túbulo proximal também é capaz de reabsorver água, tanto de forma transcelular (via aquaporinas) quanto paracelular. A reabsorção de fluido neste segmento é isosmótica ao plasma, ou seja, aproximadamente 290 mOsm/L H2O.
Neste segmento, temos também a reabsorção de solutos orgânicos, como ureia, aminoácidos, proteínas e glicose. A ureia é o principal produto do metabolismo proteico e é a forma de excreção da maioria dos catabólitos nitrogenados que são gerados, mas não são utilizados pelo organismo. Esta molécula compõe cerca de 50% dos solutos excretados na urina de um indivíduo com uma dieta normal de proteínas.
TÚBULO PROXIMAL
O túbulo proximal é alvo dos diuréticos osmóticos, como o manitol, que aumentam a osmolaridade na luz deste segmento tubular, inibindo a reabsorção de água. Este volume que deixa de ser reabsorvido não é inteiramente compensado no restante da estrutura tubular, fazendo com que mais água seja eliminada na urina.
AQUAPORINAS
Aquaporinas são canais localizados na membrana celular que conduzem moléculas de água para dentro e fora da célula, ao mesmo tempo em que inibem a passagem de íons e outros solutos. As aquaporinas aumentam a permeabilidade das membranas à água.
REABSORÇÃO DE PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
A reabsorção acontece de forma diferente entre os peptídeos e as proteínas:
Fonte: Shutterstock.com
PEPTÍDEOS
Pequenos peptídeos que são filtrados podem sofrer a ação de peptidases na borda em escova, sendo hidrolisados a aminoácidos, que são, então, reabsorvidos.
Fonte: Shutterstock.com
PROTEÍNAS
Proteínas de alto peso molecular (> 65 kD) eventualmente filtradas, como a albumina, e as proteínas de baixo peso molecular (< 65 kD) são reabsorvidas por endocitose.
Este processo é mediado por um receptor multiligante formado pela associação das proteínas megalina e cubulina. Com a interação das proteínas filtradas com o receptor megalina-cubulina, este complexo ligante-receptor é endocitado, dando origem a uma vesícula endocítica intracelular revestida por clatrina. Os receptores são reciclados para a membrana tubular luminal, enquanto as proteínas são degradadas enzimaticamente a aminoácidos, e estes são reabsorvidos através da membrana basal.
Devido à ação de bombas de próton, principalmente a H+-ATPase tipo V, o interior destas vesículas endocíticas é acidificado, causando a dissociação do ligante (proteínas) de seu receptor. Como estas bombas são eletrogênicas, as vesículas endocíticas teriam lúmen com voltagem positiva, o que inibiria gradativamente a acidificação vesicular. Uma corrente neutralizante proveniente do influxo de cloreto através de canais de cloreto da família ClC, como o ClC-5, permite acidificação eficiente da luz vesicular.
VOCÊ SABIA
Na doença de Dent, uma mutação no ClC-5 impede a acidificação eficaz da vesícula endocítica, impossibilitando a dissociação da proteína com o complexo megalina-cubilina, reduzindo sua recirculação. Desta forma, menos proteína consegue ser reabsorvida no túbulo proximal, acumulando-se na luz tubular e ocasionando proteinúria.
A carga filtrada de albumina chega a cerca de 1-2 gramas por dia em um indivíduo saudável, com excreção de até 30 mg na urina. Quando a carga filtrada de albumina excede a capacidade de reabsorção proteica do túbulo proximal, ocorre aumento da concentração de albumina na luz tubular e da sua excreção urinária (albuminúria).
 SAIBA MAIS
O excesso de albumina presente na luz tubular quando há uma lesão na barreira de filtração glomerular ou no mecanismo de reabsorção tubular de proteínas é capaz de provocar lesão tubular por ativação de diferentes vias de sinalização, como aumento da inflamação local.
Por outro lado, a ausência de albumina na superfície das células do túbulo proximal provoca apoptose.
Vemos, então, que é necessária uma quantidade basal de albumina na luz tubular proximal para a sobrevivência das células desta porção tubular.
REABSORÇÃO DE GLICOSE
A glicose, por sua vez, é altamente conservada pelos rins por ser um importante substrato energético. Um exemplo disso é que sua carga filtrada é de 10 a 40 vezes maior que sua utilização diária. É uma molécula livremente filtrada, ou seja, sua concentração do espaço urinário é igual à concentração plasmática.
A glicose filtrada é quase totalmente reabsorvida no túbulo proximal. Esta reabsorção é mediada por cotransportadores apicais de sódio e glicose, os SGLTs, conforme a seguir:
SGLT2
O SGLT2 é um transportador de baixa afinidade e alta capacidade, ou seja, reabsorve a maior parte da glicose tubular (cerca de 90%).
SGLT1
O SGLT1 é um transportador de alta afinidade e baixa capacidade, responsável pela reabsorção do restante de glicose intratubular (cerca de 10%).
Com sua concentração no interior da célula do túbulo proximal, a glicose se difunde passivamente para o espaço intersticial através dos transportadores basolaterais, denominados GLUT, conforme a seguir:
GLUT 1
O GLUT 1 é um transportador de glicose de alta afinidade e baixa capacidade e saturável em concentrações de glicose próximas da basal.
GLUT 2
O GLUT 2 é um transportador de baixa afinidade e alta capacidade, capaz de transportar glicose, frutose e galactose em diversas concentrações.
A reabsorção de glicose através dos SGLTs ocorre devido ao gradiente de concentração para sódio gerado pela Na+/K+ ATPase basolateral. O funcionamento da Na+/K+ ATPase localizada na membrana basolateral das células tubulares permite que a concentração intracelular de sódio permaneça baixa devido à sua reabsorção para o espaço intersticial. O gradiente eletroquímico gerado é responsável pelo movimento passivo de sódio da luz tubular para o interior celular, favorece a reabsorção de sódio pelos SGLTs e, consequentemente, a reabsorção de glicose.
Os SGLTs são transportadores saturáveis, ou seja, um aumento na concentração plasmática de glicose permite que mais glicose seja filtrada no glomérulo, aumentando a quantidade desta molécula no interior dos túbulos renais e saturando os transportadores SGLT presentes no túbulo proximal, sendo possível detectar grande quantidade de glicose na urina(Glicosúria). O aumento da concentração plasmática e da excreção urinária de glicose pode ser observado em diversas doenças, sendo a mais importante o diabetes mellitus.
Neste vídeo, a Professora Raquel Castiglione demonstra como se dá o processo de reabsorção de peptídeos, proteínas e glicose.
SECREÇÃO NO TÚBULO PROXIMAL
O túbulo proximal secreta hidrogênio, íons orgânicos, amônia e creatinina. Ocorre principalmente no segmento S2, cujo epitélio é rico em proteínas carregadoras. Além de diferentes moléculas endógenas, também secreta uma variedade de substâncias exógenas, como sacarina, furosemida, acetazolamida, penicilina G, morfina e para-amino-hipurato de sódio, dentre outras.
TRANSPORTE DOS FLUIDOS
Veja como se dá o transporte em cada um dos segmentos a seguir:
TRANSPORTE NA ALÇA DE HENLE
Após o túbulo proximal reto, está o segmento fino descendente da alça de Henle, altamente permeável à água e pouco permeável a solutos. Como a medula renal na qual ele está inserido é hipertônica, ocorre reabsorção de água neste segmento. Também observamos moderada secreção passiva de sódio, cloreto, potássio e ureiapara a luz tubular. Com a entrada de soluto e saída de água da luz tubular, ocorre concentração do fluido tubular neste segmento, podendo chegar a 1400 mOsm/L H20 na dobradura da alça.
Saindo do segmento fino descendente, o fluido tubular percorre o segmento fino ascendente da alça de Henle. Este é pouco permeável à água e altamente permeável a solutos. Como os solutos estavam concentrados no interior da alça fina descendente, ocorre alta reabsorção passiva de NaCl. A baixa permeabilidade à água e a reabsorção de solutos promovem a diluição do fluido tubular no segmento fino ascendente da alça de Henle
O próximo segmento tubular percorrido pelo fluido tubular é o ramo grosso ascendente da alça de Henle. Na membrana apical das suas células, existe um transportador que se liga a dois íons cloreto, um íon sódio e um íon potássio (transportador tríplice, NKCC2), responsável pela reabsorção destes íons. Cerca de 25% do sódio filtrado é reabsorvido nesta porção tubular, podendo esta quantidade ser maior caso o túbulo proximal deixe de reabsorver os usuais 67%.
A resultante final do transporte de potássio neste segmento tubular é a reabsorção deste íon; porém, com a inibição do cotransportador NKCC2, pode ocorrer secreção final de potássio. Acompanhando o sódio, ocorre grande reabsorção de cloreto neste segmento tubular.
O epitélio do ramo grosso ascendente da alça de Henle é virtualmente impermeável a água, mas não a cloreto de sódio. Ou seja, o fluido tubular fica hipo-osmótico em relação ao interstício que o cerca. A hipertonicidade gerada pelo transportador tríplice no interstício medular renal é importante no mecanismo de reabsorção de água e ureia.
Neste segmento, a DP transepitelial resultante é cerca de +7 mV, lúmen positivo. Isso promove a difusão de Na+ através das tight junctions, correspondendo a 50% da reabsorção de Na+ pelo ramo grosso ascendente e determina a reabsorção de K,+, Ca2+ e Mg2+ pela via paracelular.
TRANSPORTE NO TÚBULO DISTAL CONVOLUTO
No túbulo distal convoluto, a reabsorção acoplada de sódio e cloreto ocorre através do cotransportador NCC basolateral, cuja atividade é importante na regulação da pressão sanguínea e do balanço de sal do organismo. Neste segmento, cerca de 5% do Na+ filtrado é reabsorvido. Normalmente, ocorre maior secreção de potássio do que reabsorção, sendo este segmento o principal responsável pela secreção deste íon. O túbulo distal convoluto reabsorve soluto, mas é impermeável à água, diluindo o fluido intratubular, que pode chegar a 100 mOsm/L H2O.
TRANSPORTE NO TÚBULO DISTAL FINAL
O túbulo distal final corresponde ao túbulo de conexão e à primeira porção do ducto coletor (anterior à primeira junção com outros coletores). Neste segmento, ocorre reabsorção de Na+, secreção de K+ e sensibilidade ao hormônio antidiurético, tornando-se permeável à água. De modo geral, suas demais características têm semelhança com as do ducto coletor.
TRANSPORTE NO DUCTO COLETOR
Ao deixar o túbulo distal final, o fluido tubular alcança o ducto coletor, que reabsorve sódio e água de acordo com a demanda do organismo, e não em função da quantidade de sódio que lhe é oferecida.
No ducto coletor, são encontrados três diferentes tipos celulares: células principais, células intercalares tipo α e células intercalares tipo β.
Na presença do hormônio antidiurético (ADH), a reabsorção de água ocorre através de aquaporinas constitutivas da membrana basolateral (aquaporinas AQP-3 e AQP-4). Além disso, uma vez que o ADH se liga ao seu receptor V2 basolateral, ocorre acoplamento com uma proteína Gs/adenilato ciclase, e a geração de AMPc intracelular é estimulada. O aumento nos níveis de AMPc ativa a PKA, que estimula a translocação das vesículas intracelulares contendo AQP-2 para a membrana apical da célula e a inserção de canais de ureia também na membrana apical. Na presença de um interstício medular hipertônico, ocorre reabsorção de água neste segmento tubular.
A osmolalidade do fluido tubular no ducto coletor pode variar de 50 mOsm até 1.400 mOsm em resposta à reabsorção de água estimulada por ADH.
NKCC2
Este transportador é alvo dos diuréticos de alça, como o medicamento furosemida. Com a inibição da reabsorção de sódio, este se concentra na luz tubular, reduzindo a tonicidade da medula e, com isso, o gradiente necessário para a reabsorção de água pelo ducto coletor na presença de ADH (processo discutido posteriormente).
A diminuição da atividade do NKCC2 leva à menor reabsorção de potássio neste segmento tubular, acumulando o mesmo na luz do túbulo e aumentando sua excreção na urina final, provocando hipocalemia.
NCC
Este transportador é alvo dos medicamentos diuréticos tiazídicos, como a hidroclorotiazida. A redução da reabsorção de sódio neste segmento aumenta a osmolaridade no interior da luz tubular, fazendo com que menos água seja reabsorvida neste segmento na presença de ADH.
SÓDIO
O transportador de sódio ENaC presente neste segmento é alvo dos diuréticos poupadores de K+, como o amiloride. Com inibição da entrada de sódio na célula, a atividade da Na+/K+ ATPase é reduzida, havendo menor secreção de K+ para a luz tubular, evitando sua perda na urina.
CLEARANCE RENAL
O clearance de uma substância indica o volume virtual de plasma que fica livre da substância em determinada unidade de tempo. Para determinar o clearance renal, é necessário medir a sua quantidade absoluta excretada na urina e relacioná-la com sua concentração no plasma:
Dessa forma, o clearance pode ser:
NULO
MÁXIMO
CORRESPONDENTE À TAXA DE FILTRAÇÃO GLOMERULAR DO INDIVÍDUO
Moléculas que sofrem filtração glomerular e não são secretadas pelos túbulos renais não são eliminadas na urina e têm clearance nulo, uma vez que não ocorre depuração plasmática. Da mesma forma, quando uma substância filtrada é totalmente reabsorvida pelos túbulos renais, sua carga excretada é zero. Desta forma, o plasma do indivíduo não fica depurado da substância (clearance zero). Como exemplo, temos os aminoácidos.
Em casos em que a substância é filtrada e totalmente secretada pelos túbulos (não aparecendo no sangue que sai do rim pela veia renal), o seu clearance é máximo e corresponde ao fluxo plasmático renal, uma vez que todo plasma que chega ao rim é depurado da substância. Um exemplo de uma substância que é quase eliminada pelo rim em sua totalidade é o PAH. É por isso que seu clearance é usado clinicamente para indicar uma medida aproximada do fluxo plasmático renal.
Se uma substância for livremente filtrada, sem sofrer reabsorção nem secreção tubular, sua carga filtrada é igual à sua carga excretada, ficando o volume de plasma filtrado virtualmente livre dessa substância. Parte da substância que não foi filtrada continua a percorrer os capilares peritubulares sem ser secretada, voltando à circulação sistêmica, que é o caso da inulina, por exemplo. Desta forma, o clearance desta substância corresponde à taxa de filtração glomerular do indivíduo.
Substâncias que são reabsorvidas apenas em parte pelos túbulos renais possuem um clearance menor que o daquelas que são apenas filtradas, pois parte delas retorna ao sangue após a filtração. Assim, seu clearance fracional (razão entre o clearance da substância e o clearance da inulina) é menor que 1:
A depuração plasmática de uma substância parcialmente secretada corresponde ao processo de filtração e secreção, sendo maior que o volume de plasma depurado de inulina (apenas filtrada) no mesmo intervalo de tempo. Seu clearance fracional é maior que 1:
Vale ressaltar que, quando a concentração plasmática de uma substância que é transportada por um transportador saturável aumenta, ela passa a se comportar como se fosse apenas filtrada, e seu clearance tende ao clearance da inulina.
A glicose e o PAH são dois exemplos deste mecanismo. No caso da glicose que é reabsorvida, com a saturação dos transportadores SGLT, o aumento da concentração plasmática faz com que seu clearance aumente, pois ela se acumula na urina, em vez de retornar ao sangue. Desta forma, sua fração reabsorvida torna-se desprezível,se comparada com a excretada. O PAH, por sua vez, é secretado e, quando atinge a secreção máxima, um aumento posterior da concentração plasmática diminui seu clearance, pois ela se acumula no sangue.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
Parte superior do formulário
1. MARQUE A OPÇÃO QUE MELHOR COMPLETA O TEXTO A SEGUIR:
O TÚBULO PROXIMAL ______ O FLUIDO TUBULAR.
A ALÇA DESCENDENTE DE HENLE É CAPAZ DE ______ O FLUIDO TUBULAR.
A ALÇA FINA ASCENDENTE DE HENLE É CAPAZ DE ______ O FLUIDO TUBULAR.
A ALÇA ESPESSA ASCENDENTE DE HENLE É CAPAZ DE ______ O FLUIDO TUBULAR.
Não altera / concentrar / diluir / diluir
Concentra / diluir / diluir / não alterar
Dilui / diluir / concentrar / diluir
Não altera / concentrar / diluir / concentrar
Não altera / diluir / diluir / diluir
Parte inferior do formulário
Parte superior do formulário
2. EM QUAL LOCAL ENCONTRAMOS UM FILTRADO COM A MAIOR CONCENTRAÇÃO DE PROTEÍNAS?
No espaço de Bowman.
No túbulo distal convoluto.
Na alça de Henle.
No túbulo proximal.
No ducto coletor.
Parte inferior do formulário
GABARITO
1. Marque a opção que melhor completa o texto a seguir:
O túbulo proximal ______ o fluido tubular.
A alça descendente de Henle é capaz de ______ o fluido tubular.
A alça fina ascendente de Henle é capaz de ______ o fluido tubular.
A alça espessa ascendente de Henle é capaz de ______ o fluido tubular.
A alternativa "A " está correta.
O transporte no túbulo proximal ocorre de forma isosmótica, então a concentração do fluido tubular não é alterada. A alça fina descendente de Henle apresenta reabsorção de água e secreção moderada de solutos, concentrando o fluido dentro da luz tubular. A alça fina e a alça espessa ascendentes de Henle são impermeáveis à água e apresentam reabsorção de solutos como resultante final dos processos de transporte tubulares, mantendo a água dentro da luz tubular e retirando solutos.
2. Em qual local encontramos um filtrado com a maior concentração de proteínas?
A alternativa "A " está correta.
Considerando que as proteínas são reabsorvidas no túbulo proximal, a maior concentração delas ocorre na porção anterior a este segmento, ou seja, no espaço de Bowman.
MÓDULO 3
Relacionar a fisiologia do sistema urinário com os outros sistemas do organismo
INTRODUÇÃO
Agora, estudaremos a conservação da hipertonicidade da medula renal e o mecanismo contracorrente renal e conheceremos os principais mecanismos regulatórios renais, que são a regulação da tonicidade, do volume e do pH do fluido extracelular. Veremos que o entendimento da estrutura, da hemodinâmica renal e do transporte de solutos ao longo do néfron se relacionam com a função do organismo como um todo, integrando os sistemas orgânicos.
REGULAÇÃO DA TONICIDADE DO FLUIDO EXTRACELULAR
BALANÇO DE ÁGUA E OSMOSE
Uma das principais funções do sistema renal é a regulação da tonicidade do meio extracelular, pelo controle do balanço corpóreo de água, sendo fundamental para a manutenção do volume celular.
O balanço de água ocorre através do ganho e da perda de água pelo organismo. Em uma situação de equilíbrio:
Ingestão de água
Incluindo a gerada pelo metabolismo.
Eliminação
Somatório da perda pela urina, evaporação na pele, respiração, pelas fezes e pelo suor.
O princípio da osmose é o movimento de difusão da água através de uma membrana semipermeável do compartimento com a menor concentração de soluto para o compartimento com maior concentração. Para a osmose ocorrer, é necessário haver diferença de osmolaridade entre os dois compartimentos, ou seja, no somatório das concentrações de todas as moléculas e íons livres dentro de uma solução aquosa.
Fonte: Shutterstock.comOsmose.
O movimento de água que ocorre na osmose pode ser contrabalançado por uma pressão hidrostática, denominada pressão osmótica. A pressão osmótica efetiva (ou tonicidade) leva em consideração não somente as moléculas dissolvidas em uma solução, mas também a membrana que separa os compartimentos. Apenas os solutos efetivos plasmáticos são capazes de determinar se uma solução é:
HIPERTÔNICA
Uma solução é dita hipertônica quando apresenta pressão osmótica efetiva maior que aquela de uma célula viva. Se a célula estiver em solução hipertônica, a água se deslocará do interior celular para a solução, até ocorrer o equilíbrio entre as tonicidades. Neste caso, ocorre a crenação da célula, na qual ela perde volume, comprometendo sua integridade e funcionalidade.
Fonte: Shutterstock.comHipertônico.
HIPOTÔNICA
Uma solução hipotônica tem pressão osmótica efetiva menor que a célula. Neste caso, a água se deslocará da solução, com menor concentração de soluto, para o interior celular, até ocorrer o equilíbrio entre as tonicidades. Dependendo da diferença de tonicidade entre os meios, a célula pode receber água suficiente para promover sua ruptura. De qualquer forma, a célula edemaciada tem suas propriedades físico-químicas alteradas, comprometendo seu funcionamento normal.
Fonte: Shutterstock.comHipotônico.
ISOTÔNICA
Se colocarmos uma célula em solução isotônica, com a mesma tonicidade que seu interior, não haverá diferença na concentração de solutos entre os compartimentos e, consequentemente, não haverá movimento excedente de água entre eles.
Fonte: Shutterstock.comIsotônico.
ATENÇÃO
Um paciente com aumento de 56mg/dl de ureia nitrogenada no sangue terá uma elevação da osmolaridade plasmática em 20 mOsm/L H2O, mas a tonicidade permanecerá normal, uma vez que a ureia se distribuirá proporcionalmente entre o FIC e o FEC. Por outro lado, um paciente com aumento plasmático de 10 mEq/L de Na+ também tem uma elevação de 20 mOsm/L de H2O na osmolaridade plasmática, uma vez que este íon deve ser balanceado com um aumento equivalente de ânions no plasma. Porém, neste caso, a tonicidade do FEC também será 20 mOsm/L de H2O maior, uma vez que o Na+ e seus co-ânions (principalmente o Cl-) ficam majoritariamente retidos no FEC.
No nosso organismo, 55-65% do nosso peso corpóreo é de água, distribuída em dois grandes compartimentos corpóreos:
INTRACELULAR
EXTRACELULAR
O compartimento extracelular inclui o plasma, o líquido intersticial e os líquidos trancelulares (como os espaços sinovial, peritoneal, pericárdico e intraocular e o fluido cerebrospinal).
Apesar de possuírem a mesma osmolaridade quando em equilíbrio, a composição do fluido extracelular (FEC) e do fluido intracelular (FIC) é bastante distinta devido ao sistema de transporte de solutos de cada célula. Por exemplo, a Na+/K+ ATPase mantém a concentração de sódio baixa dentro da célula e a de potássio alta. O interior das células também possui grande quantidade de magnésio, fosfato e proteínas, enquanto o FEC possui alta concentração de cálcio, cloreto e bicarbonato. Apesar destas diferenças, a pressão osmótica no FIC e no FEC é semelhante.
SEDE E AÇÃO DO ADH
O valor normal da osmolaridade plasmática (Posm) é de cerca de 290 mOsm/L de H2O. Alterações de apenas 1 a 2% modificam o balanço de água no organismo.
O organismo responde à sobrecarga de água(Hipoosmolaridade), reduzindo a secreção de hormônio antidiurético e a sede, promovendo redução da reabsorção de água no ducto coletor e na excreção urinária do excesso de água.
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Quando ocorre hiperosmolalidade plasmática, ou seja, baixa proporção de água no sangue ou excesso de soluto, excesso de ingestão de sódio, são necessárias a ingestão e a retenção renal de água exógena. Isto é conseguido através do aumento da sede e da secreção de hormônio antidiurético, respectivamente.
O mecanismo da sede pode ser deflagrado com o aumento da Posm ou com a redução do volume e/ou pressão sanguíneos.
DESSES ESTÍMULOS, A HIPEROSMOLALIDADE PLASMÁTICA É O MAIS POTENTE, POIS O AUMENTO DE APENAS 2 A 3% DA POSM CAUSA FORTE SEDE, ENQUANTO É NECESSÁRIA UMA REDUÇÃO DE 10 A 15% DE VOLUME OU PRESSÃO PARA PRODUZIR O MESMO EFEITO.
A liberação de ADH ocorre pelo estímulo de osmorreceptores hipotalâmicos, sensíveis à osmolaridade plasmática, ou de barorreceptores no átrio esquerdo, arco aórtico e seio carotídeo, sensíveis à pressão sanguínea. O ADHé sintetizado pelos núcleos supraópticos e paraventricular hipotalâmicos, transportados pelos axônios até a neurohipófise e secretados na circulação sanguínea nas terminações do axônio na neurohipófise. A secreção de ADH pode ser modificada por diferentes fatores, como narcóticos e nicotina, que aumentam sua secreção, enquanto álcool e cafeína reduzem-na.
O ADH tem diferentes funções nos rins:
Causa contração das células mesangiais no glomérulo, diminuindo a TFG.
Aumenta a atividade do transportador tríplice na alça espessa de Henle.
Promove a inserção de aquaporinas na membrana apical das células do ducto coletor, aumenta a permeabilidade destas células à água.
Aumenta a permeabilidade das células do ducto coletor medular interno à ureia.
MECANISMO DE CONCENTRAÇÃO URINÁRIA E SISTEMA CONTRA CORRENTE
O acúmulo de NaCl no interstício medular e o transporte de ureia entre diferentes segmentos do néfron são responsáveis pela existência de um interstício medular hipertônico, necessário para que ocorra reabsorção de água pelo ducto coletor e concentração da urina.
A alça de Henle é considerada um sistema contracorrente, pois, enquanto a alça descendente concentra o fluido tubular, as alças ascendentes diluem esse fluido. Assim, a atividade do transportador tríplice é dita como o efeito unitário do sistema contracorrente, através do qual acontece a formação da hipertonicidade da medula, e que corresponde a um gradiente de aproximadamente 200 mOsm entre a luz do túbulo e o interstício adjacente.
A alça de Henle forma dois gradientes (efeito multiplicador do sistema contracorrente):
GRADIENTE HORIZONTAL
GRADIENTE VERTICAL
QUANTO MAIS LONGA FOR A ALÇA DE HENLE, MAIOR O GRADIENTE VERTICAL COM ALTA FORÇA OSMÓTICA DO NACL QUE ESTÁ NO INTERSTÍCIO MEDULAR, PROPICIANDO GRANDE REABSORÇÃO DE ÁGUA NA PORÇÃO INICIAL DO DUCTO COLETOR MEDULAR NA PRESENÇA DE ADH.
A conservação da hipertonicidade da medula é importante para que esta não seja diluída com a água que está sendo reabsorvida, cessando a reabsorção. Este processo é mediado pelo ciclo renal da ureia. Com a reabsorção de água do ducto coletor na presença de ADH, ocorre a concentração de ureia na luz do ducto coletor medular. As células da porção final do ducto coletor possuem transportadores apicais de ureia, denominados UTA-1, que são dependentes de ADH e possibilitam a reabsorção de ureia neste segmento frente ao gradiente de concentração de ureia estabelecido nos segmentos anteriores ao ducto coletor.
A ureia reabsorvida para o interstício medular renal pelo ducto coletor é secretada para as alças finas de Henle de forma passiva a partir de transportadores UTA-2 apicais, possibilitando sua recirculação renal.
ATENÇÃO
O ciclo renal da ureia é responsável pela conservação da hipertonicidade medular.
No segmento fino descendente de Henle, a água é conjuntamente reabsorvida, mas através de aquaporinas AQP1.
A reabsorção de água no ducto coletor reflete a capacidade que o rim tem de concentrar urina e depende dos níveis de ADH nos rins, da reabsorção de cloreto de sódio e ureia e da formação da hipertonicidade medular.
O transporte de ureia e de água ao longo do néfron pode ser afetado pela quantidade de proteína ingerida pelo indivíduo, já que a ureia é o principal produto do metabolismo proteico. Assim, o aumento na ingestão proteica leva ao crescimento da concentração plasmática e urinária de ureia, e o aumento da excreção urinária de ureia promove diurese induzida pelo aumento da osmolalidade urinária.
INGESTÃO PROTEICA
Além de elevar a concentração plasmática de ureia, um aumento na ingestão de proteínas pode regular também a expressão dos transportadores de ureia, favorecendo o aumento no transporte desta para o interstício medular através de seus transportadores celulares. Assim, o crescimento da reabsorção de ureia, o consequente aumento da hipertonicidade medular e a reabsorção de água no ducto coletor funcionam como mecanismos compensatórios para prevenir a perda de ureia e água na urina, a fim de preservar a osmolalidade do interstício medular e a capacidade de concentração urinária do indivíduo.
REGULAÇÃO DO VOLUME DO FLUIDO EXTRACELULAR
O Na+, juntamente ao Cl- e HCO3-, é o principal constituinte osmótico do FEC, favorecendo o movimento de água. O conteúdo corporal total de Na+ e seu balanço pelo organismo é o principal determinante do volume do FEC.
As variações de volume de FEC permitem ao organismo excretar quantidades de sódio de acordo com as variações na sua ingestão.
Os barorreceptores localizados principalmente na árvore circulatória torácica são os sensores de volume circulatório efetivo. Nas arteríolas aferentes renais, também são encontrados barorreceptores, que geram diferentes sinais hormonais ou neurais.
SINAL HORMONAL
SINAL NEURAL
O primeiro sinal hormonal envolve a ativação do sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA) devido à queda do volume circulatório efetivo, e o segundo envolve a liberação do peptídeo atrial natriurético devido ao aumento do volume circulatório efetivo e estiramento da parede atrial.
O primeiro sinal neural é o estímulo da inervação simpática, o que reduz o fluxo sanguíneo renal e a excreção renal de Na+. O segundo é a secreção de ADH e retenção renal de água quando ocorre queda de 15-20% do volume circulatório efetivo.
SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA-ALDOSTERONA
A ativação do SRAA se inicia nas células granulares da arteríola aferente, secretora da enzima renina, que cliva o angiotensinogênio em angiotensina I. Esta é convertida em angiotensina II(AngII) pela enzima conversora de angiotensina(ECA) localizada no endotélio vascular, sendo abundante nos pulmões. A ECA renal produz angiotensina II suficiente para promover efeitos vasculares locais, atuando diretamente nas arteríolas aferente e eferente.
 SAIBA MAIS
Os medicamentos utilizados no controle da pressão arterial podem ter diferentes mecanismos de ação. Enquanto o captopril impede a conversão da ANGI a ANGII, através do bloqueio da ECA, a losartana é antagonista do receptor de ANGII.
A estimulação de receptores β-adrenérgicos e da inervação simpática renal, juntamente à redução no estiramento da parede da arteríola aferente, percebida por receptores sensíveis ao estiramento durante a queda de pressão de perfusão renal, cAMP intracelular e a baixa concentração de cloreto de sódio nas células da mácula densa, são capazes de estimular a produção e a liberação de renina.
A ANG II possui diferentes efeitos sistêmicos e renais; reduz o FSR e aumenta a pressão hidrostática no capilar glomerular, prevenindo a queda da TFG através de vasoconstrição arteriolar. Apesar de agir nas duas arteríolas, sua ação é mais potente na arteríola eferente.
Outros efeitos renais da ANG II são:
Aumento na ingestão e retenção de água por estímulo da sede e liberação de ADH por redução do fluxo sanguíneo medular, o que ocasiona maior acúmulo de ureia na medula renal e maior tonicidade medular.
Aumento da resistência periférica total por ação vasoconstritora.
Aumento da retenção de sódio e água por efeito em diferentes transportadores de sódio presentes nos túbulos renais e por estímulo da secreção de aldosterona pelas células do córtex da glândula adrenal.
A aldosterona atua principalmente nas células principais e intercalares tipo α do ducto coletor. Nas células principais, estimula a reabsorção de sódio através do aumento da síntese e/ou da incorporação de canais de sódio na membrana e do suprimento de energia pela mitocôndria. O aumento da permeabilidade ao Na+ estimula a Na+/K+ ATPase e ocasiona secreção de K+, com perda na urina. Já nas células intercalares tipo α, a aldosterona estimula a secreção de hidrogênio por uma H+-ATPase na membrana luminal.
Veja, na figura a seguir, o esquema de funcionamento do SRAA.
Fonte: WOtP/Wikimedia commons/licença(CC BY-SA 3.0)Esquema de funcionamento do SRAA.
PEPTÍDEO ATRIAL NATRIURÉTICO (PAN)
Diferentemente do SRRA, que é ativado durante uma queda do volume circulatório e/ou pressão, o PAN é liberado com o estiramento atrial que ocorre como aumento do volume de sangue circulante, normalizando a volemia e a pressão sanguínea por:
Vasodilatação generalizada.
Aumento da permeabilidade vascular à água, favorecendo sua saída para o interstício.
Vasodilatação renal, aumentando o FSR.
Aumento da TFG por vasodilatação da arteríola aferente e relaxamento do mesângio, o que provoca aumento da superfície disponível para filtração.
Diurese e natriurese por inibição dos efeitos de ANG II, redução da liberação de renina, aldosterona e ADH e por vasodilatação medular, com redução da hipertonicidade da medula.
INERVAÇÃO SIMPÁTICA
As terminações nervosas simpáticas renais liberam norepinefrina, que tem como efeito renal a retenção de Na+ e o aumento do volume circulatório. Isto ocorre através de:
Vasoconstrição, reduzindo FSR e a TFG, com posterior aumento da reabsorção de sódio e redução da sua excreção.
Estímulo da liberação de renina pelas células granulares da arteríola aferente.
A baixa estimulação simpática ativa receptores α-adrenérgicos das células tubulares renais, para que ocorra maior reabsorção de Na+, sem depender de um efeito hemodinâmico.
REGULAÇÃO DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE
Um ácido tem o pH menor que 7,0, e uma base tem o pH maior que 7,0, enquanto 7,0 é um pH neutro. O pH é calculado através do logaritmo negativo da concentração de íons H+ livres em solução:
A maioria dos produtos do metabolismo, bem como os alimentos, é de natureza ácida. O pH intracelular é 7,0, que corresponde a uma concentração de aproximadamente 100 mmol/L de H+ livre. No entanto, se observarmos o pH do fluido extracelular, particularmente do sangue, vemos que seu valor é 7,4, correspondendo a uma concentração de 40 mmol/L de H+ livre. O FIC é mais ácido que o FEC por causa de mecanismos que evitam a acidificação do sangue.
ATENÇÃO
Lembre-se de que a manutenção do pH em níveis estreitos (7,35 – 7,45) é importante para a conformação correta de proteínas, manutenção da permeabilidade de membrana celular e conformação da célula, além do funcionamento de enzimas e manutenção da concentração de íons no FEC e no FIC.
Dentre os mecanismos de controle do pH do FEC, temos as moléculas tamponantes, como a hemoglobina, o fosfato e o bicarbonato (HCO3-), através do sistema CO2/HCO3-. Moléculas tamponantes são capazes de atenuar modificações no pH de uma solução através da combinação com H+ livre.
O sistema CO2/HCO3- é responsável pelo tamponamento de 2/3 do sangue. Somando as equações (1) e (2) a seguir, temos que:
Simplificando a equação (3), temos:
O HCO3- em meio aquoso se conjuga ao H+ livre, formando ácido carbônico (H2CO3), retirando o H+ livre da solução e deixando-a menos ácida. Caso seja necessário acidificar a solução, o H2CO3 se dissocia, liberando o H+ novamente na solução. A manutenção de níveis adequados de HCO3- é feita pelo sistema renal, responsável pela excreção de H+ livre em excesso na urina.
A acidificação urinária ocorre através de diferentes mecanismos, como:
Secreção de hidrogênio
Reabsorção de bicarbonato
Eliminação de ácidos livres
Excreção de sais ácidos e sais de amônio
O pH da urina varia normalmente entre 5,5 e 7,0 e depende da dieta do indivíduo.
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O HCO3- filtrado no glomérulo, quando alcança a luz tubular, reage com o H+ secretado, formando H2CO3, que é dissociado em CO2 e H2O através da ação da anidrase carbônica. O CO2, por ser um gás, consegue se difundir para o interior celular, enquanto a água entra na célula através de aquaporinas. No interior celular, o processo inverso ocorre, com CO2 e H2O originando ácido carbônico por ação da anidrase carbônica e se dissociando novamente em H+ e HCO3-. O H+ é secretado para a luz tubular, acidificando a urina, enquanto o HCO3- é reabsorvido, retornando para o sangue e realizando o tamponamento plasmático.
PARA CADA H+ SECRETADO PARA A LUZ TUBULAR, UMA MOLÉCULA DE HCO3- É REABSORVIDA. DESTA FORMA, A REABSORÇÃO DE HCO3- É O PROCESSO MAIS IMPORTANTE PARA A ACIDIFICAÇÃO URINÁRIA.
Em condições normais, praticamente todo o bicarbonato filtrado é reabsorvido nos túbulos renais de forma indireta, ou seja, a molécula de HCO3- que sai da luz tubular não é a mesma encontrada no sangue. Isso acontece porque o bicarbonato que vai para o sangue peritubular é derivado da dissociação do H2CO3 ou da água dentro da célula, enquanto o bicarbonato filtrado é removido do fluido tubular na forma de CO2 e H2O.
A reabsorção do bicarbonato se divide da seguinte forma:
80%
Pelo túbulo proximal
10%
Pela alça espessa ascendente de Henle
10%
No túbulo distal e na célula intercalar α do ducto coletor
Vale lembrar que as células intercalares β secretam bicarbonato para a luz tubular e reabsorvem H+ quando necessário. O H+ que é secretado para a luz tubular não pode ser tamponado pelo HCO3-, uma vez que este é reabsorvido. O tamponamento urinário é denominado acidez titulável, e o principal tampão urinário é o fosfato.
ATENÇÃO
Normalmente, metade dos ácidos provenientes do metabolismo são eliminados como acidez titulável e a outra metade na forma de sal de amônio, principalmente cloreto de amônio (NH4Cl).
O pH do FEC pode ser modulado diretamente pela concentração de K+ no sangue. Isso ocorre porque, no túbulo proximal, a hipopotassemia estimula a síntese de NH3 e secreção de NH4+, além de levar à estimulação do trocador Na+/H+ na membrana apical e do co-transportador Na+/HCO3- na membrana basolateral, aumentando a secreção de H+, que é estimulada nas células intercalares α do ducto coletor cortical pelo estímulo da K+/H+-ATPase, na tentativa de promover a retenção de K+.
Uma alta concentração de potássio no sangue gera acidose metabólica devido à redução na excreção de NH4+ tanto pela diminuição da produção de NH3 no túbulo proximal quanto pela diminuição do transporte da luz da alça espessa de Henle para o interstício medular, o que gera menos NH3 a ser difundido para o interior da luz do ducto coletor medular, reduzindo a excreção de NH4+.
Os distúrbios do equilíbrio ácido-base são divididos em:
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ACIDOSE
Quando o pH do FEC está abaixo de 7,35.
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ALCALOSE
Quando o pH do FEC está acima de 7,45.
Também podem ser classificados em metabólicos ou respiratórios. Os distúrbios metabólicos têm alterações primárias na concentração de HCO3- extracelular, e os distúrbios respiratórios têm origem na pressão de CO2 do FEC.
Para entender estes distúrbios e seus mecanismos compensatórios, devemos ter em mente que o pH é uma função tanto da concentração de HCO3- quanto da pressão parcial de CO2 em um sistema fechado:
Agora, vamos compreender melhor os distúrbios do equilíbrio ácido-base.
ACIDOSE METABÓLICA
Tem origem em uma redução da concentração de HCO3- no sangue, causada por fatores como adição de ácidos não voláteis ao corpo, a exemplo de cetoacidose diabética, ingestão de ácidos, insuficiência dos rins na excreção de ácido e/ou reabsorção de bicarbonato e perda de bases (diarreia).
A compensação da acidose metabólica ocorre através do tamponamento do H+ no FEC e no FIC dos pulmões (hiperventilação, reduzindo a pCO2) e, quando possível, dos rins (aumento da excreção de ácidos, da reabsorção de bicarbonato filtrado e da excreção de amônio).
ACIDOSE RESPIRATÓRIA
Tem origem no aumento na pCO2 no sangue, ocasionada por fatores como danos no tecido pulmonar (tuberculose), edema pulmonar – o que impede a troca gasosa alveolar –, paralisia dos músculos respiratórios, insuficiência respiratória induzida (narcóticos) e reduzida mobilidade de caixa torácica.
A compensação da acidose respiratória ocorre através do tamponamento do H+ no FEC e no FIC e dos rins com os mesmos mecanismos da acidose metabólica.
ALCALOSE METABÓLICA
Aumento da concentração de HCO3- no sangue por fatores como perda de ácidos não voláteis (vômito), contração de volume por hemorragia e adição de bases não voláteis (ingestão de antiácidos).
A compensação ocorre por meio do tamponamento do H+ no FEC e no FIC, hipoventilação (aumentando a pCO2), aumento da excreção de HCO3- (menor reabsorção tubular