TRATADO DE FISIOLOGIA MEDICA - GUYTON

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Os rins desempenham duas funções principais. Em primeirolugar, excretam a maior parte dos produtos terminais dometabolismo corporal e, em segundo lugar, controlam asconcentrações da maioria dos constituintes dos líquidosorgânicos. O presente capítulo tem por objetivo apresentar osprincípios básicos de formação da urina. Nos capítulossubseqüentes, descreveremos com detalhes os mecanismos deprocessamento e controle da excreção de cada constituinte naurina.
Em seu conjunto, os dois rins contêm cerca de 2.000.000de néfrons, tendo cada néfron a capacidade de formar urinapor si só. Por conseguinte, na maioria dos casos, não é necessárioconsiderar todo o rim, mas apenas a função de um único néfron,para explicar a função do rim. O néfron é constituído basicamentepor (1) um pelo qual o líquido é filtrado do sangue,e (2) um longo no qual o líquido filtrado é transformadocm urina no seu trajeto até a renal.A Fig. 26.1 mostra o plano geral de organização do rim,ilustrando, em particular, a distinção entre o e arenal. A Fig. 26.2A ilustra a anatomia básica do néfron, quepode ser descrita como se segue. O sangue penetra no glomérulopela e, a seguir, sai pela Oglomérulo consiste numa rede de até 50 capilares paralelos,ramificados e anastomosados, recobertos por células epiteliais eenvoltos pela A pressão do sangue noglomérulo determina a filtração de líquido para a cápsula deBowman. e, a partir daí, o líquido flui para olocalizado no renal, juntamente com o glomérulo.A partir do túbulo proximal, o líquido penetra naque mergulha profundamente na massa renal; algumasdessas alças percorrem todo o caminho até a parte inferior damedula renal. Cada alça é dividida em ramo e ramoA parede do ramo descendente e a extremidadeinferior do ramo ascendente são muito finas c, por isso.receberam a designação de da alça de Henle.Todavia, depois que o ramo ascendente da alça percorre devolta parte do trajeto em direção cortical. sua parede torna-senovamente espessa, como a das outras porções do sistematubular; essa porção da alça de Henle é denominada
Após passar pela alça de Henle, o líquido penetra, então,no que, como o túbulo proximal, situa-se no córtexrenal. A seguir, ainda no córtex, até oito dos túbulos distaiscoalescem para formar o (tambémdenominado cuja extremidade se afastanovamente do córtex e segue seu trajeto inferiormente pelamedula, onde se transforma no emboraseja simplesmente denominado Gerações sucessivasde dutos coletores coalescem para formar dutos coletoresprogressivamente maiores que penetram na medula e seguemseu trajeto paralelamente às alças de Henle. Os dutos coletoresmaiores deságuam pelas pontas dasestas consistem em projeções cônicas da medula que fazemprotrusão nos que são, eles próprios, recessosEm cada rim, existem
Fig. 26.1 Plano da organização geral do sistema urinário.
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O néfron. (De Smith:New York, Oxford UniversityPress, 1951.) Diferenças entre o néfron cortical e ojustamedular. (De Pitts:Chicago, Year Book Medicai Publ. 1974.)
cerca de 250 desses dutos coletores de grande calibre, e cadaum deles recebe a urina proveniente de cerca de 4.000 néfrons.À medida que o filtrado glomerular flui pelos túbulos, mais de99% de sua água e quantidades variáveis de seus solutos sãonormalmente reabsorvidos no sistema vascular, enquantopequenas quantidades de algumas substâncias também sãopelos túbulos. O restante da água tubular e dassubstâncias dissolvidas passa a constituir a urina.
e As característicasdos néfrons diferem ligeiramente, dependendo de suaprofundidade no interior da massa renal. Os néfrons cujosglomérulos ficam situados próximo à superfície do rim sãodenominados conforme ilustrado na Fig. 26.2B.Esses néfrons possuem segmentos delgados muito curtos em suasalças de Henle, e as alças penetram apenas por distância muitopequena na porção externa da medula. Cerca de um quinto a umterço dos néfrons apresenta glomérulos localizados naprofundidade do córtex renal, próximo à medula; esses néfronssão denominados Possuem alças deHenle muito longas com segmentos delgados especialmentelongos que penetram profundamente na zona interna damedula; algumas seguem até as pontas das papilas renais.Rede capilar peritubular e vasos retos. Todo o sistema tubulardo rim é circundado por uma extensa rede de capilares,denominada Essa rede é suprida por sangueproveniente das ou seja, por sangue que jáatravessou o glomérulo. A maior parte da rede capilar peritubularsitua-se no córtex renal ao longo dos túbulos proximais, dostúbulos distais e dos dutos coletores corticais. Todavia, a partirdas porções mais profundas dessa rede peritubular, aparecemalças capilares longas e ramificadas, denominadasque se estendem pela medula, situando-se lado a lado com asalças justaglomerulares de Henle em todo o seu trajeto até aspapilas renais. A seguir, como as alças de Henle, esses vasostambém retornam ao córtex e deságuam nas veias corticais.
A Fig. 26.3 apresenta umesquema simplificado do "néfron fisiológico". Esse esquemacontém a maioria das estruturas funcionais do néfron, sendoutilizado na presente discussão para explicar muitos aspectos dafunção renal.
função básica do néfron consiste em limpar ou "depurar"o plasma sanguíneo de substâncias indesejadas em sua passagempelo rim. As substâncias que devem ser depuradas incluem, emparticular, os produtos finais do metabolismo, como uréia, creati-
26.3 O néfron funcional
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nina, ácido úrico e uratos. Além disso, muitas outras substâncias,como íons sódio, potássio, cloreto e hidrogênio, tendem aacumular-se no organismo em quantidades excessivas; o néfrontambém tem por função depurar o plasma desses excessos.O principal mecanismo pelo qual o néfron depura o plasmadas substâncias desnecessárias é o seguinte: (1) o néfron filtrauma grande proporção do plasma do sangue que flui pelosglomérulos, geralmente cerca de um quinto, através damembrana glomerular para o interior do sistema tubular donéfron; (2) a seguir, à medida que esse líquido filtrado flui pelostúbulos,enquanto as
dos capilares peritubulares. Em outras palavras, oscomponentes necessários do líquido tubular retornam aosangue, enquanto os não desejados passam para a urina.A constitui um segundo mecanismo pelo qual onéfron depura o plasma de outras substâncias indesejadas. Istoé, ocorre secreção de substâncias do plasma diretamente atravésdas células epiteliais que revestem os túbulos, de modo que essassubstâncias passam para o líquido tubular. Por conseguinte, aurina eventualmente formada é constituída principalmente porsubstâncias mas também por pequenas quantidades desubstâncias
velocidade do fluxo sanguíneo por ambos - os rins de umhomem com 70 kg é de cerca 1.200 m!/min.A porção do débito cardíaco total que passa pelos rins édenominada Como o débito cardíaco normal deum homem adulto com 70 kg é de cerca de 5.600 ml/min, eo fluxo sanguíneo por ambos os rins é de aproximadamente 1.200ml/min, pode-se calcular que a fração renal normal é de cercade 21%. Este valor pode variar desde apenas 12% aténa pessoa normal em repouso.
Na Fig. 26.3, observamos que existem dois leitos capilaresassociados ao néfron: (1) o e (2) osO leito capilar glomerular recebe seu sangue daa partir desse leito, o sangue flui para o leito capilarperitubular por meio da que oferececonsiderável resistência ao fluxo sanguíneo. Em conseqüência, oleito capilar glomerular é um enquanto oleito capilar peritubular é um Devido àelevada pressão existente no glomérulo, ele funcionaessencialmente da mesma maneira que as extremidades arteriaishabituais dos capilares teciduais, com filtração contínua delíquido para fora do glomérulo e para o interior da cápsula deBowman. Por outro lado, a baixa pressão existente no sistemacapilar peritubular faz com que ele funcione aproximadamenteda mesma maneira que as extremidades venosas dos capilaresteciduais, com absorção contínua de líquido para o interior doscapilares. Os vasos retos, queconsistem numa rede de capilares que descem pela medula, aoredor das alças de Henle, constituem uma região especial dosistemacapilar peritubular. Esses capilares formam alças namedula do rim e, a seguir, retornam ao córtex antes dedesaguar nas veias. Os vasos retos desempenham papel especialna formação da urina concentrada, que será discutida no Cap.28. Apenas pequena proporção do fluxo sanguíneo renal total,
de cerca de 1 a 2%, flui pelos vasos retos. Em outras palavras,o fluxo sanguíneo pela medula renal é lento, ao contrário dofluxo sanguíneo rápido no córtex.
A Fig. 26.4 fornece as pressões aproximadas nas diferentespartes da circulação renal e túbulos, mostrando uma pressãoinicial de cerca de 100 mm Hg nas grandes veias arqueadas ede cerca de 8 mm Hg nas veias para as quais o sangue finalmentedrena. As duas áreas principais de resistência ao fluxo sanguíneopelo néfron são: (1) ase (2) a Nas pequenas artérias e naarteríola aferente, a pressão cai de 100 mm Hg na suaextremidade arterial para a pressão média aproximada de 60 mmHg no glomérulo. (Essa pressão ainda apresenta sérias dúvidas,tendo sido calculado como sendo de até 70 mm Hg no cão e deapenas 45 mm Hg no rato. Por conseguinte, o valor de 60 mmHg constitui tão-somente uma estimativa média.) A medida que osangue flui pelas arteríolas eferentes proveniente do glomérulopara o sistema capilar peritubular, a pressão cai mais 47 mmHg e atinge a pressão capilar peritubular média de 13 mm Hg.Por conseguinte, o leito capilar de alta pressão no gloméruloopera com pressão média de cerca de 60 mm Hg e, dessamaneira, determina a rápida filtração do líquido, enquanto oleito capilar de baixa pressão do sistema capilar peritubularopera com pressão tubular
Fig. 26.4 Pressões aproximadas em diferentes pontos nos vasos e túbulosdo néfron funcional e no líquido intersticial.
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média de cerca de 13 mm Hg, permitindo, assim, a rápidaabsorção de líquido, devido à elevada pressão osmótica doplasma.
O rim é circundado por uma rígida. Quando seintroduz uma agulha no rim, e a pressão nessa agulha é gradualmenteelevada até que líquido flua para o tecido renal, a pressão em que começaesse fluxo situa-se entre 10 e 18 mm Hg, talvez com uma média de13 mm Hg. Essa pressão da "agulha" é denominadaNo Cap. 16, foi assinalado que essas pressões da agulha não medema pressão do líquido intersticial, mas a (a pressãodo líquido mais todos os elementos teciduais sólidos que tende a colapsaros vasos sanguíneos e os túbulos).As tentativas no sentido de medir ado rim utilizando cápsulas perfuradas implantadas, como foi descritono Cap. 16, forneceram um valor médio de +6 mm Hg, o que, naatualidade, constitui provavelmente a melhor estimativa da pressão dolíquido intersticial do rim.
Enormes quantidades de líquido, da ordem de cerca de 180litros por dia, são filtradas por todos os glomérulos; à exceçãode 1 a 1,5 1, que é transformado em urina, toda essa quantidadeé reabsorvida a partir dos túbulos para os espaços intersticiaisrenais e, daí, para os capilares peritubulares. Isso representaaproximadamente quatro vezes mais líquido do que o reabsorvidonas extremidades venosas de todos os outros capilares do corpointeiro. Por conseguinte, pode-se facilmente perceber que areabsorção de líquido para o interior dos capilares peritubularesrepresenta um problema especial. Todavia, os capilaresperitubulares são extremamente porosos em comparação comos dos outros tecidos corporais, de modo que a osmoseextremamente rápida de líquido resultante da pressãocoloidosmótica das proteínas plasmáticas pode ser responsávelpela absorção que se torna necessária.
Olíquido que filtra através do glomérulo para o interior da cápsulade Bowman é denominado a membranados capilares glomerulares recebe a designação deEm geral, apesar de essa membrana ser semelhanteà de outros capilares em todo corpo, ela possui várias diferenças,conforme ilustrado na Fig. 26.5. Em primeiro lugar, possui trêscamadas principais: (1) a camada endotelial do próprio capilar,(2) a membrana basal, e (3) uma camada de células epiteliaisque é ilustrada na superfície externa dos capilares glomerularesna figura. Contudo, a despeito do numero de camadas, apermeabilidade da membrana glomerular é 100 a 500 vezesmaior que a do capilar comum.A enorme permeabilidade da membrana glomerular écausada por sua estrutura especial. Ascapilares que revestem o glomérulo são perfuradas porliteralmente milhares de pequenos orifícios, denominadosA seguir, por fora das células endoteliais, existe aconstituída principalmente por uma rede defibrilas de colágeno e proteoglicanos que também possuemgrandes espaços através dos quais o líquido pode ser filtrado. Acamada final da membrana glomerular é a camada deque revestem as superfícies externas do glomérulo.Todavia, essas células não são contínuas, mas consistemprincipalmente em projeções digitiformes que re cobrem a mem-
26.5 Estrutura funcional da membrana glomerular.
brana basal. A Fig. 26.6 é uma micrografia eletrônica devarredura das superfícies externas dos capilares glomerulares,ilustrando milhares a milhões de diminutos "dedos" paralelosdas células epiteliais. Esses dedos formam fendas denominadasatravés dos quais passa o filtrado glomerular.Por conseguinte, o filtrado glomerular atravessa trêscamadas distintas antes de penetrar na cápsula de Bowman, mascada uma dessas camadas é várias centenas de vezes maisporosa que a membrana capilar comum, o que explica oenorme volume de filtrado glomerular que pode ser formado acada minuto. Contudo, a despeito da enorme permeabilidade damembrana glomerular, ela possui grau extremamente alto deseletividade para os tamanhos das moléculas que deixa passar.Em suma, a permeabilidade da membrana glomerular asubstâncias de diferentes pesos moleculares (expressa como arelação entre a concentração da substância dissolvida no lado dofiltrado da membrana e sua concentração no lado plasmático) éaproximadamente a seguinte:
Peso Molecular Permeabilidade Exemplo de SubsTância
5.200 1,00 Inulina
30.000 0,5 Proteína muito pequena
69.000 0,005 Albumina
Isso significa que, para um peso molecular de 5.200, asubstância dissolvida é filtrada com a mesma facilidade que aágua, ao passo que, para um peso molecular de 69.000, apenas0,5% das moléculas de proteína é filtrado. Convém observarque o peso molecular da menor proteína plasmática, aalbumina, é de 69.000. Por conseguinte, para finalidadespráticas, a membrana glomerular é quase totalmenteimpermeável a todas as proteínas plasmáticas, porém altamentepermeável a praticamente todas as outras substâncias dissolvidasno plasma normal. Existem duas razões básicas para o elevadograu de seletividade molecular da membrana glomerular. Oprimeiro diz respeito ao tamanho dos poros da própriamembrana, isto é, os poros da membrana são grandes osuficiente para permitir a passagem de moléculas com diâmetrosde até cerca de 8 nanômetros (80 À). Todavia, o diâmetromolecular da molécula da proteína plasmática albumina é deapenas cerca de 6 nm, sendo, portanto, ligeiramente menor que otamanho desses grandes poros. Assim, por que as moléculasprotéicas não passam em grandes quantidades? A resposta aessa pergunta é fornecida pelo segundo fator que determina a
permeabilidade da membrana: as
As proteínas plasmáticas também possuem fortes cargaselétricas negativas. Por conseguinte, a repulsão eletrostática dasmoléculas pelas paredes dos poros impede a passagem depraticamente todas as moléculas protéicas com peso molecularacima de 69.000.
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O filtrado glomerular possuiquase exatamente a mesma composição do líquido que filtra apartir das extremidades arteriais dos capilares para os líquidosintersticiais. Não contém eritrócitos, porém encerra cerca de0,03% de proteína, ou aproximadamente 1/240 da proteína existentenoplasma.A composição eletrolítica e de outros solutos do filtradoglomerular também é semelhante à do líquido intersticial.Todavia, devido à escassez de íons protéicos de carga negativano filtrado, ocorre um efeito de equilíbrio de Donnan que fazcom que a concentração dos íons negativos não - protéicos,incluindo os íons cloreto e bicarbonato, seja cerca de5% maisalta no filtrado glomerular do que no plasma; a concentração deíons positivos é cerca de 5% mais baixa.Em resumo, para todas as finalidades práticas, o,
A quantidade de filtrado glomerular formada a cada minutoem todos os néfrons de ambos os rins é denominadaou, simplesmente,No indivíduo normal, atinge, em media, cerca de 125 ml/min.Em outras palavras, a quantidade total de filtrado glomerularformado diariamente é, em média, de cerca de 180 l, ou maisdo dobro do peso corporal lotai. Mais de 99% do filtrado sãonormalmente reabsorvidos nos túbulos, enquanto a pequenaporção restante passa para a urina.A fração de filtração define a fração dofluxo plasmático renal que se transforma em filtrado glomerular.Como o fluxo plasmático normal por ambos os rins é de 650ml/min, e a intensidade da filtração glomerular normal, emambos os rins, é de 125 ml,
As mesmas forças que determinam a filtração de líquidoa partir de qualquer capilar de alta pressão também se aplicamà filtração do glomérulo para a cápsula de Bowman. As forçassão as seguintes:
Fig. 26.6 Micrografia eletrônica de varredura de um glomérulo de rimnormal de rato. As células epiteliais viscerais ou podócitos emitemmúltiplos prolongamentos para fora do corpo celular principal, que
envolvem as alças capilares individuais. Observar que os pedicelos ouprocessos podais imediatamente adjacentes surgem de diferentespodócitos. (Aumento de 3.300x.) (De Bren-ner, e Rector;Philadelphía, W. B. Saunders Co., 1981.)
1. A promovea filtração através da membrana glomerular,
2. A por fora dos capilaresopõe-se à filtração.
3. Atambém se opõe à filtração.
4. Apromove a filtração; todavia, a quantidade de proteínanormalmente filtrada no filtrado glomerular é tão pequena queesse fator geralmente não possui qualquer efeito significativo,sendo considerado nulo.
A pressão glomerular define a médiadas pressões nos capilares glomerulares. Infelizmente, essapressão só foi medida diretamente num mamífero, o rato, noqual seu valor médio é de cerca de 45 mm Hg. Todavia, combase em diversas medidas indiretas, foi calculada como sendode 55 a 70 mm Hg no cão. Como os seres humanos sãomamíferos de grande porte, embora, conforme assinaladoadiante, esse valor possa aumentar ou diminuirconsideravelmente cm diversas co Fig. 26.6 Micrografia eletrônicade varredura de um glomérulo de rim normal de rato. As célulasepiteliais viscerais ou podócitos emitem múltiplos prolongamentospara fora do corpo celular principal, que envolvem as alças capilaresindividuais. Observar que os pedicelos ou processos podaisimediatamente adjacentes surgem de diferentes podócitos. (Aumento de3.300x.) (De Brenner, e Rector; Philadelphía, W. B.
Saunders Co., 1981.)ndições. Bowman. Nos animais inferiores, asmedidas da pressão foram efetuadas na cápsula de Bowman eem diferentes pontos ao longo dos túbulos renais, pela introduçãode micropipetas cm seu lúmen. Com base nesses estudos,
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Comocerca de um quinto do plasma nos capilares passa para o interiorda cápsula, a concentração protéica aumenta cerca de 20% àmedida que o sangue passa das extremidades arteriais para asextremidades venosas dos capilares glomerulares. Se a pressãocoloidosmótica normal do sangue que penetra nos capilares forde 28 mm Hg, ela aumentará para cerca de 36 mm Hg no momentoem que o sangue atingir as extremidades venosas dos capilares,sendo a pressão coloidosmótica média de cerca de 32 mm Hg.
A define a pressãoefetiva que força os líquidos através da membrana glomerular,sendo igual à (isto é, PF =PG - PCG - PC). Na Fig. 26.7A,
O denominado Kf, é definido comoa intensidade da filtração glomerular, em ambos os rins, pormilímetro de mercúrio de pressão de filtração. Isto é, aintensidade da filtração glomerular é igual à pressão de filtraçãomultiplicada pelo coeficiente de filtração, ou
IFG = Pressão de filtração . Kf
O coeficiente de filtração normal é calculado como sendode cerca de 12,5 ml/min/mm Hg de pressão de filtração. Porconseguinte, na pressão de filtração média normal de 10 mmHg, a intensidade da filtração total de ambos os rins é de 125ml/min.
Pelo que acabamos de expor, torna-se evidente que, salvoo coeficiente de filtração, os outros fatores que determinam aintensidade da filtração glomerular são: (1) a pressão glomerular.(2) a pressão coloidosmótica do plasma, e (3) a pressão na cápsulade Bowman. Algumas das condições importantes que afetamesses fatores e, portanto, também a intensidade da filtraçãoglomerular são os seguintes:
A ocorrência de aumento da velocidade dofluxo sanguíneo pelos néfrons eleva acentuadamente aintensidade da filtração glomerular. Uma das razões para esseefeito é que o aumento do fluxo eleva a pressão glomerular, oque, obviamente, intensifica a filtração. Todavia, umasegunda razão, que não é tão facilmente compreendida, é aseguinte: na presença de fluxo sanguíneo renal normal, cerca de20% do plasma são filtra dos através da membrana glomerular;
por conseguinte, a concentração das proteínas plasmáticasaumenta de modo considerável antes de o sangue deixar oglomérulo, e, conseqüentemente, a pressão coloidosmóticaaumenta. Essa elevação da pressão coloidosmótica exerce forteinfluência no sentido de reduzir qualquer filtração adicional.Vejamos agora qual o efeito do aumento do fluxo sanguíneo. Àmedida que o fluxo aumenta, maiores quantidades de plasmapenetram nos glomérulos, de modo que a filtração de líquido apartir do plasma determina menor aumento percentual daconcentração de proteínas e da pressão coloidosmótica. Porconseguinte, a pressão coloidosmótica eleva-se muito menos epassa a exercer influência bem menos inibitória sobre afiltração glomerular. Conseqüentemente, ate mesmo quando apressão glomerular permanece constante, quanto maior avelocidade do fluxo sanguíneo no glomérulo, maior aintensidade da filtração glomerular.
A constrição arteriolar aferente reduza velocidade do fluxo sanguíneo pelo glomérulo e tambémdiminui a pressão glomerular; ambos os efeitos diminuem aintensidade da filtração. Este efeito é ilustrado na Fig. 26.7B.Por outro lado, a dilatação da arteríola aferente aumenta aintensidade da filtração glomerular.
A constrição da arteríola eferenteaumenta a resistência ao fluxo de saída do glomérulo.Obviamente, isso aumenta a pressão glomerular e, na presençade pequenos aumentos da resistência eferente, ocasiona ligeiraelevação da intensidade da filtração glomerular, conformeilustrado na Fig. 26.7C. ao mesmo tempo, o fluxosanguíneo diminui e, se o aumento da constrição arteriolareferente for moderado ou intenso, o plasma permanecerá pormaior tempo no glomérulo, com filtração de grandesquantidades adicionais de plasma. Isso irá aumentar a pressãocoloidosmótica do plasma até níveis excessivos, determinandoredução paradoxal da intensidade da filtração glomerular, adespeito da pressão glomerular elevada.
Em sua maior parte, o fluxo sanguíneo renal e a intensidadeda filtração glomerular são controlados por mecanismos locaisde controle por no interior do rim, que mantém tantoo fluxo quanto a intensidade da filtração em níveis muitoconstantes. Por conseguinte, podemos dizer que a filtraçãoglomerular e o fluxo sanguíneo são "auto-regulados". A seguir,são descritos os mecanismos desses processos de auto-regulação:
Fig. 26.7 Pressões normais em diferentespontos do néfron e a pressão normal de filtração.Efeito da constrição arteriolar aferente sobreas pressões no néfron e sobre a pressão defiltração. C, Efeito da constrição arteriolareferente sobre as pressões no néfron e sobre apressão de filtração.
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Em condições normais, a intensidade da filtração glomerularpermanece quase constante hora após hora, variando, em geral,muito pouco, tanto acima quanto abaixo do valor normal decerca de 125 ml/min para os dois rins. Até mesmo variação dapressão arterial de apenas 75 mm Hg para 160 mm Hg dificilmentealtera a intensidade da filtração glomerular. Esse efeito, ilustradona Fig. 26.8, é denominado
Por que é importante que a intensidade da filtraçãoglomerular seja auto-regulada? Paracompreendermos aimportância de manter constante a intensidade da filtraçãoglomerular, vamos considerar o que aconteceria se ela fosse, emprimeiro lugar, muito pequena ou, em segundo lugar, muitogrande.Em presença de intensidade da filtração glomerular muitopequena, o líquido tubular passaria pelos túbulos com tal lentidãoque praticamente todo ele seria reabsorvido. Por conseguinte,os rins deixariam de eliminar os produtos catabólicos necessários.No outro extremo, isto é, com intensidade da filtraçãoglomerular demasiado alta, o líquido passaria com tal rapidezpelos túbulos que eles seriam incapazes de reabsorver assubstâncias que devem ser conservadas no organismo.Assim, podemos perceber facilmente que o filtradoglomerular deve fluir pelo sistema tubular com velocidadeapropriada (1) para permitir a passagem das substânciasdesnecessárias para a urina e (2) para reabsorver as substânciasnecessárias. Todavia, quase sempre não calculamos quão estreitadeve ser a faixa de variação da intensidade da filtração glomerularpara que o sistema tubular tenha funcionamento ótimo. Paraenfatizar essa estreita faixa de variação, as análises da funçãotubular mostraram que até mesmo excesso ou déficit de apenas5% da filtração glomerular podem exercer efeitos consideráveis,ocasionando perda excessiva de solutos e de água pela urina ou,no outro extremo, a excreção demasiado pequena dos produtoscatabólicos.
Fig. 26.8 Auto-regulação da intensidade da filtração glomerular (IFG)e do fluxo sanguíneo renal (FSR) quando aumenta a pressão arterial,verificando-se ausência de auto-regulação do fluxo urinário.
A precisão com que a filtração glomerular deve ser auto-regulada exige a existência de um sistema de controle altamenteeficiente para controlar essa filtração. Felizmente, cada néfronpossui não apenas um, mas mecanismos especiaisdo túbulo distal para as arteríolas periglomerulares; juntos,proporcionam o grau necessário de auto-regulação da filtraçãoglomerular. Esses dois mecanismos são; (1) ofeedback e (2) ofeedback A combinaçãodesses dois mecanismos é denominada feedbackO processo de ocorre quasetotalmente no que possui as seguintescaracterísticas:Complexo justaglomerular. A Fig. 26.9 ilustra o complexojustaglomerular, mostrando que a porção inicial do túbulo distal,imediatamente após a extremidade superior do segmento espesso
Estrutura do aparelho justaglomerular,ilustrando seu possível papel de para ocontrole da função do néfron. (Modificado de Ham:Philadelphia, J. B. Lippincott Co., 1971.)
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do ramo ascendente da alça de Henle, passa pelo ângulo formadopelas arteríolas aferente e eferente, entrando em contato comcada uma dessas duas arteríolas. Além disso, as células epiteliaisdo túbulo distal que entram em contato com as arteríolas sãomais densas do que as outras células tubulares e são coletivamentedenominadas As células da mácula densa parecemsecretar alguma substância para as arteríolas, visto que o aparelhode Golgi, que é uma organela secretora intracelular, está dirigidopara as arteríolas, e não para o lúmen tubular, ao contráriode todas as outras células epiteliais tubulares. Na Fig. 26.9,observamos também que as células musculares lisas das arteríolasaferente e eferente estão intumescidas e contêm grânulosescuros nos locais onde entram em contato com a mácula densa.Essas células são denominadas e osgrânulos são constituídos principalmente por inativa. Todoo complexo da mácula densa e das células justaglomerulares édenominadoPor conseguinte, a estrutura anatômica do aparelhojustaglomerular sugere fortemente que o líquido presente notúbulo distal desempenha de alguma forma papel importante nosentido de ajudar a controlar a função dos néfrons, enviandosinais de para as arteríolas aferente e eferente.
A intensidade da filtração glomerular, quando baixa, resultaem reabsorção excessiva de íons sódio e cloreto no ramoascendente da alça de Henle e, por conseguinte, diminui aconcentração iônica a nível da mácula densa. Por sua vez, essaredução dos íons desencadeia um sinal proveniente da máculadensa para dilatar a arteríola aferente. Reunindo esses doisprocessos, o mecanismo postulado pelo qual o mecanismo dovasodilatador da arteríola aferente controla aintensidade da filtração glomerular é o seguinte:1. Quando demasiado reduzido, o fluxo de filtradoglomerular pelos túbulos determina baixa da concentração deíons sódio e cloreto na mácula densa.2. A menor concentração iônica causa dilatação arteriolaraferente.3. Por sua vez, isso permite aumento do fluxo sanguíneopara o glomérulo, com elevação da pressão glomerular.4. A pressão glomerular elevada, bem como o aumento dofluxo sanguíneo glomerular, aumenta a intensidade da filtraçãoglomerular até o nível necessário.Por conseguinte, trata-se de típico mecanismo denegativo para controlar a intensidade da filtração glomerularnum estado de equilíbrio dinâmico. Este mecanismo tambémajuda a auto-regular ao mesmo tempo o fluxo sanguíneo renal,como veremos posteriormente.
Acredita-se que uma quantidade demasiado pequena de íonssódio e cloreto ao nível da mácula densa também induza as célulasjustaglomerulares a liberarem renina ativa. Por sua vez, a reninadetermina a formação de angiotensina. A seguir, a angiotensinacontrai principalmente a arteríola eferente, visto ser ela altamentesensível a angiotensina II, contraindo-se muito mais que aarteríola aferente.Considerando-se todos esses fatores, podemos agoradescrever o mecanismo vasoconstritor da arteríola eferente queajuda a manter constante a intensidade da filtração glomerular:1. A intensidade da filtração glomerular, quando demasiado
baixa, determina uma reabsorção excessiva de íons sódio e cloretono ramo ascendente da alça de Henle, reduzindo a concentraçãoiônica ao nível da mácula densa.2. A seguir, a baixa concentração de íons induz as célulasjustaglomerulares a liberar renina de seus grânulos.3. A renina determina a formação de angiotensina II.4. A angiotensina II produz constrição das arteríolaseferentes, com conseqüente elevação da pressão no glomérulo.5. A seguir, o aumento da pressão determina a normalizaçãoda intensidade da filtração glomerular.Por conseguinte, trata-se também de outro mecanismo denegativo que ajuda a manter muito constante aintensidade da filtração glomerular. Esse efeito é obtido ao seproduzir constrição das arteríolas eferentes, ao mesmo tempo queo mecanismo vasodilatador aferente descrito antes dilata asarteríolas aferentes. Quando os dois mecanismos atuam emconjunto, a intensidade da filtração glomerular sofre apenasum aumento de poucos pontos percentuais, apesar de a pressãoarterial oscilar entre os limites de 75 e 160 mm Hg.
Não apenas a filtração glomerular é auto-regulada em nível muitoconstante, como também o fluxo sanguíneo renal permanece perto deseu nível normal, a despeito de alterações consideráveis da pressãoarterial; esse processo é denominadoPor exemplo, o fluxo sanguíneo renal de ambos os rins permanecemuito perto do nível normal de 1.200 ml/min, mesmo quando a pressãoarterial cai para apenas 75 mm Hg ou se eleva até 160 mm Hg. Essemecanismo também é ilustrado na Fig. 26.8.O mecanismo mais importante para a auto-regulação do fluxosanguíneo renal é, provavelmente, o primeiro dos dois mecanismos queauto-regulação a filtração glomerular, isto é, o mecanismoQuando o fluxo sanguíneo renal cai para valoresmuito baixos, essa queda diminuí, a princípio, a intensidade da filtraçãoglomerular. Por sua vez, a filtração glomerular em declínio causa efeitode no complexo justaglomerular, dilatando a arteríola aferente,conforme explicado antes. A seguir, isso permite maior fluxo sanguíneopelo glomérulo, normalizando, assim, tanto o fluxo sanguíneo renalquanto a filtração glomerular. Todavia, preciso reconhecer que essemecanismo está primariamente relacionado à auto-regulação da filtraçãoglomerular, que constitui uma condição necessária para a funçãonormal do néfron. A auto-regulação do fluxo sanguíneo renalmeramente incidental à auto-regulação da filtração.Alguns fisiologistas acreditamque ainda exista outro mecanismoimportante no processo de auto-regulação do fluxo sanguíneo renal.Trata-se do denominado que foi postulado daseguinte maneira: a pressão arterial, ao sofrer elevação, distende a parededa arteríola, o que, por sua vez, provoca a contração secundária daarteríola. Esse processo diminui o fluxo sanguíneo renal até seu valornormal, opondo-se, assim, ao efeito da elevação da pressão arterial nosentido de aumentar o fluxo. Infelizmente, esse mecanismo ainda nãofoi comprovado, e existem muitas razões para se acreditar que ele devaser inerentemente instável, o que leva alguns fisiologistas a nãoacreditarem que esse mecanismo possa realmente ajudar a auto-regulação do fluxo sanguíneo renal.
Devido ao fenômeno da auto-regulação, a elevação dapressão arterial entre os limites de 75 mm Hge 160 mm Hggeralmente só exerce ligeiro efeito sobre o fluxo sanguíneo renale a filtração glomerular. Todavia, a elevação muito pequena queocorre na filtração glomerular é, entretanto, suficiente paraocasionar aumento pronunciado do débito urinário. Esse efeitoé ilustrado pela curva tracejada na Fig. 26.8. Essa curva mostraque redução da pressão arterial média, de seu valor normal decerca de 100 mm Hg para cerca de 50 mm Hg, ocasiona
256
interrupção completa do débito urinário, enquanto a elevação dapressão arterial para duas vezes o seu valor normal (isto é, para200 mm Hg) aumenta de sete a oito vezes o débito urinário.Quando estudarmos os mecanismos reabsortivos tubulares nospróximos capítulos, ficará bem claro que a reabsorção tubular nãoaumenta necessariamente quando ocorre elevação da pressãoarterial. Por conseguinte, todo o aumento da filtraçãoglomerular ou sua maior parte passa a constituir, também,aumento do débito urinário. Esse efeito notável exercido pelapressão arterial sobre o débito urinário é conhecido como
Os nervos simpáticos inervam as arteríolas aferentes eeferentes e, em menor grau, alguns dos túbulos renais.Mesmo assim, graus leves a moderados de estimulaçãosimpática geralmente só exercem efeitos ligeiros sobre o fluxosanguíneo renal ou a filtração glomerular. A razão disso é que osestímulos nervosos são provavelmente sobrepujados pelosmecanismos da auto-regulação renal.Por outro lado, a estimulação simpática muito intensapode causar constrição das artérias renais a ponto de o fluxosanguíneo renal diminuir temporariamente para até 10 a 30%do normal, de modo que o débito urinário pode cair a zero.Todavia, se essa forte estimulação simpática for persistente, ofluxo sanguíneo renal, a filtração glomerular e o débito urináriorecuperam-se e normalizam-se dentro de 20 a 30 minutos, adespeito da estimulação contínua. Parte dessa recuperaçãoresulta da menor liberação do neurotransmissor simpático nasterminações nervosas simpáticas. Todavia, os ajustes internosde íons e outros solutos nos rins, bem como as alteraçõeshormonais, discutidas nos capítulos subseqüentes, tambémdesempenhariam papel significativo nesse processo.
À medida que o filtrado glomerular passa pelo sistema tubular renal,o epitélio tubular reabsorve mais de 99% da água do filtrado, bemcomo grandes quantidades de eletrólitos e outras substâncias. Esselíquido absorvido penetra inicialmente no interstício, a partir do qual éabsorvido pelos capilares peritubulares, retornando ao sangue conformeilustrado na Hg. 26.10.Observe, na figura, que a pressão capilar peritubular normal é,em média, de cerca de 13 mm Hg, enquanto a pressão do líquidointersticial renal é, em média, de aproximadamente 6 mm Hg. Porconseguinte, existe um gradiente positivo de pressão do capilarperitubular para o líquido intersticial, da ordem de 7 mm Hg, que seopõe à reabsorção de líquido. Entretanto, essa oposição é superada pelaspressões coloidosmóticas, com -32 mm Hg no plasma e -15 mm Hgno interstício, produzindo uma força osmótica efetiva de -17 mm Hgpara a reabsorção do líquido intersticial no sangue capilar. Ao combinaro gradiente de pressão de 7 mm Hg com o gradiente de pressãocoloidosmótica de -17 mm Hg, o resultado é uma pressão deabsorção efetiva de -10 mm Hg. Essa grande pressão de absorção éque determina a reabsorção contínua pelos capilares peritubulares dasgrandes quantidades de líquido que penetram no interstício, provenientesdos túbulos renais.
A Fig. 26.10 ilustra a absorção do sódio e a absorçãode água pelos canais intercelulares entre as células epiteliaistubulares. Depois que esse líquido tiver penetrado nos canaisintercelulares, ele pode seguir um de dois caminhos. Em primeiro lugar,pode prosseguir em direção às bases das células epiteliais, através damembrana basal para o interstício e, finalmente, para o interior docapilar peritubular. Em segundo lugar, como as denominadas junçõesfechadas entre as células epiteliais são muito permeá-
Fig. 26.10 Absorção de líquido ao nível da membrana capilar peritubulare seu efeito sobre a absorção de água e de sódio através do epitéliotubular.
veis, o líquido existente nos canais intercelulares pode difundir-se ou fluiratravés dessas junções, retornando para o lúmen tubular. A direçãotomada pelo líquido irá, na realidade, depender, em grande parte, dasforças absortivas do capilar peritubular. Isso vale sobretudo para ostúbulos proximais, onde as denominadas junções fechadas são muitopermeáveis. Quando as forças capilares causam absorção do líquidointersticial pelos capilares peritubulares. a pressão intersticial diminui,promovendo o fluxo muito rápido de líquido dos canais intercelularesem direção ao sangue. Por outro lado, quando as forças capilares nãofavorecem a absorção de líquido, ocorre elevação da pressão do líquidointersticial, e grande parte do líquido retorna, através das junções"fechadas", para o lúmen tubular a partir da qual acabou de serabsorvido. Por conseguinte, a reabsorção tubular diminuiacentuadamente toda vez que o líquido no interstício não foradequadamente absorvido pelos capilares peritubulares.Assim, um dos fatores importantes para o controle de absorçãode líquido a partir dos túbulos renais, sobretudo dos túbulos proximais,consiste na pressão efetiva de absorção ao nível da membrana capilarpentubular. Por exemplo, quando a concentração de proteína plasmáticaperitubular estiver elevada, haverá reabsorção de quantidadesaumentadas de líquido a partir dos túbulos proximais. Por outro lado,quando a pressão sanguínea capilar peritubular estiver elevada, asforças serão desviadas na direção oposta, e ocorrerá menor absorção.
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CAPÍTULO 27
Formação da Urina pelo Rim: II.
Processamento do Filtrado nos Túbulos
REABSORÇÃO E SECREÇÃO NOS TÚBULOS
O filtrado glomerular que penetra nos túbulos do néfronflui por (1) íúbulo proximal, (2) alça de Henle, (3) túbulo distal,(4) duto coletor cortical, e (5) duto coletor, para o interior dapelve renal. Ao longo desse trajeto, as substâncias sãoreabsorvidas ou secretadas seletivamente pelo epitélio tubular, e olíquido resultante desse processamento penetra na pelve renalsob a forma de urina. A reabsorção desempenha papel muitomais importante do que a secreção na formação da urina, porémo processo de secreção é especialmente relevante no sentido dedeterminar as quantidades de íons potássio, íons hidrogênio eoutras substâncias na urina, conforme discutido adiante.Em geral, mais de 99% da água existente no filtradoglomerular são reabsorvidos quando esse filtrado é processadonos túbulos. Por conseguinte, se algum constituinte dissolvidodo filtrado glomerular não for reabsorvido ao longo de todo otrajeto dos túbulos, essa reabsorção de água irá obviamenteconcentrar a substância por mais de 99 vezes. Por outro lado,alguns constituintes, como glicose e aminoácidos, sãoreabsorvidos quase que por completo, de modo que suasconcentrações caem para quase zero antes de o líquido setransformar em urina. Dessa maneira, os túbulos separam assubstâncias que devem ser conservadas no organismo das queprecisam ser eliminadas na urina, sendo essa separação efetuadasem haver grande perda de água pela urina.Os mecanismos básicos para o transporte através damembrana tubular são essencialmente os mesmos descritos noCap. 4 para o transporte através de outras membranas doorganismo. Podem ser divididos em transporte ativo e transportepassivo.
TRANSPORTE ATIVO ATRAVÉS DA MEMBRANA
TUBULAR
Como foi explicado no Cap. 4, existem dois mecanismosbásicos de transporte ativo: o transporte ativo primário e otransporte ativo secundário. A melhor maneira de explicar essesdois tipos de transporte é descrevê-los por meio de exemplos.
Transporte ativo primário de ions sódio através damembrana tubular - função da Na+, K+-ATPase
A Fig. 27. IA ilustra o mecanismo básico para o transportede íons sódio através da membrana tubular, que ocorre sempre
na direção do lúmen tubular para o interstício. Nas superfíciesbasal e lateral da célula epitelial tubular, a membrana celular+, K+-ATPase, capaz de clivarcontém um extenso sistema de Nao trifosfato de adenosina (ATP) e utilizar a energia liberadapara transportar os íons sódio da célula para o interstício,transportando ao mesmo tempo íons potássio do interstício parao interior da célula. No Cap. 4, também foi assinalado que essesistema de ATPase bombeia três íons sódio para cada dois íonspotássio bombeados. Todavia, as faces basolaterais da célulaepitelial tubular são tão permeáveis ao potássio que praticamentetodo esse íon se difunde imediatamente da célula para ointerstício. Por conseguinte, como ilustra a Fig. 27.IA, o efeitofinal consiste no bombeamento de grande quantidade de sódio,de modo que o sódio existente no interior da célula cai paraconcentraçãomuito baixa. Além disso, como três cargas elétricaspositivas são bombeadas para fora da célula com os íons sódio, ointerior da célula passa a ter potencial muito negativo de cercade -70 milivolts. Por. conseguinte, dois fatores são responsáveispela difusão dos íons sódio através da membrana luminal dacélula, do lúmen tubular para o interior da célula: (1) o grandegradiente de concentração de sódio através da membrana, comaltas concentrações de sódio no lúmen tubular e baixasconcentrações no interior da célula, e (2) a atração dos íonssódio positivos do lúmen tubular para o interior da célula pelopotencial intracelular de -70 mV.Na face tubular da célula epitelial, existe extensa borda emescova que multiplica a área da superfície de exposição luminalpor cerca de 20 vezes. Na membrana dessa borda em escova,existem proteínas transportadoras de sódio que se ligam aos íonssódio sobre a superfície luminal da membrana e os liberam nointerior da célula, atuando, assim, por difusão facilitada do sódiopara o interior da célula. Esse processo garante a difusão rápidade sódio através da borda luminal da célula epitelial, ao mesmotempo que o íon sódio é ativamente transportado para fora dacélula, nas faces basolaterais. As proteínas transportadoras desódio na borda em escova também desempenham papelimportante no transporte ativo secundário, conforme explicadoadiante.Assim, o mecanismo efetivo para o transporte de sódioatravés da parede epitelial tubular, ilustrado na Fig. 27.1B,mostra que o sódio bombeado a partir do túbulo éeventualmente absorvido pelo capilar peritubular etransportado pelo sangue.Embora a maior parte do transporte ativo primário em todoo sistema tubular esteja, sem dúvida alguma, relacionada aotransporte de sódio, o transporte ativo primário também é obser-
259
Fig. 27.1 A, Mecanismo básico do transporte ativo de sódio através da célula epitelial tubular. A figura mostra o transporte ativo pela bombade sódio-potássio, que bombeia o sódio para fora da membrana basolateral da célula, criando, simultaneamente, concentração intracelular muitobaixa de sódio, bem como potencial intracelular negativo. A baixa concentração intracelular de sódio e o potencial negativo determinam adifusão de íons sódio do lúmen tubular para o interior da célula através da borda em escova. B, Mecanismo efetivo do transporte ativo desódio do lúmen tubular para o capilar peritubular.
vado para algumas outras substâncias. Por exemplo, ocorretransporte secretor ativo de íons hidrogênio em algumas dasporções distais do sistema tubular, como veremos mais adiante,enquanto o transporte absorvido ativo de cálcio ocorre emoutras porções do sistema tubular.
Absorção ativa secundária a partir do túmen tubular
No transporte ativo secundário, nenhuma energia é utilizadadiretamente do ATP ou de qualquer outra fonte de fosfato dealta energia. Com efeito, o movimento dos íons sódio do lúmentubular para o interior da célula energiza a maior parte dotransporte secundário de outras substâncias. Essa forma detransporte é realizada por vários tipos diferentes de proteínastransportadores de sódio da borda em escova da célula epitelial.Por exemplo, na Fig. 27.2, a célula da parte superior ilustra otransporte ativo secundário de glicose, enquanto a segundacélula ilustra o transporte ativo secundário de íonsaminoácidos. Em cada caso, a proteína transportadora damembrana da borda em escova combina-se ao mesmo tempocom a substância a ser transportada e com um íon sódio. Àmedida que o sódio se desloca ao longo de seu gradienteeletroquímico para o interior da célula, carrega consigo aglicose ou o íon aminoácido. Em geral, cada tipo de proteínatransportadora é específico para o transporte de umasubstância ou classe de substâncias. Esse tipo de transporteativo secundário, em que o íon sódio carrega consigo outrasubstância através da membrana, é denominado co-transporte.A glicose, os aminoácidos e vários outros compostosorgânicos são intensamente co-transportados nos túbulosproximais. O co-transporte dos íons cloreto é feitoprincipalmente no segmento grosso do ramo ascendente daalça de Henle. Outras substâncias que também sãocotransportadas em algum ponto do sistema tubular incluem ofosfato, o cálcio, o magnésio e íons hidrogênio. Essassubstâncias serão consideradas mais tarde.Após o co-transporte de glicose, de aminoácidos ou de outrassubstâncias do lúmen tubular para o interior da célula epitelial,essas substâncias costumam atravessar a face basolateral da célula
por difusão facilitada, juntamente com outra proteínatransportadora.
Secreção ativa secundária nos túbulos
Algumas substâncias sofrem secreção ativa secundária nostúbulos. Em geral, o processo é oposto ao descrito nos parágrafosanteriores para a absorção secundária. Os íons hidrogênio,potássio e urato são algumas das substâncias importantes quesão' secretadas dessa maneira em regiões específicas dos túbulos.Como exemplo, a célula da parte inferior da Fig. 27.2 ilustra asecreção ativa secundária de íons hidrogênio nos túbulos proxi-mais. Para isso, um íon hidrogênio no interior da célula epitelialliga-se à proteína transportadora na borda em escova, enquantoum íon sódio no lúmen tubular liga-se à outra extremidade damesma proteína transportadora. A seguir, à medida que o íonsódio penetra na célula, o íon hidrogênio é forçado para fora,em direção oposta. Por razões óbvias, esse processo édenominado contratransporte.Para ter maior compreensão dos princípios relativos aotransporte ativo primário e secundário, o leitor deverá consultartambém as descrições mais detalhadas apresentadas no Cap. 4.
ABSORÇÃO PASSIVA DE ÁGUA: OSMOSE
ATRAVÉS DO EPITÉUO TUBULAR
Quando os diferentes solutos são transportados para forado túbulo por transporte ativo primário ou secundário, suaconcentração total diminui no lúmen tubular, mas aumenta nointerstício. Obviamente, isso cria uma diferença de concentraçãoque irá produzir osmose de água na mesma direção em queforam transportados os solutos.Grande parte dessa osmose ocorre através das denominadasjunções fechadas existentes entre as células epiteliais, e nãoatravés das próprias células. A razão disso é que as junçõesnão são tão fechadas quanto indicado por seu nome, maspermitem a difusão rápida de água e de muitos outros íonspequenos.
260
Fig. 27.2 Mecanismos de transporte ativo secundário. As duas célulasde cima mostram o co-transporte da glicose e de aminoácidos atravésda borda em escova das células epiteliais, juntamente com os íons sódio,seguido de difusão, facilitada através das membranas basolaterais. Aterceira célula mostra o contrai/ansporte de íons hidrogênio atravésda borda em escova para o lúmen tubular; o movimento para dentrodos íons sódio fornece a energia para o movimento para fora dos íonshidrogênio.
Esse processo é especialmente observado nos túbulos proximais,onde as junções "fechadas" são muito frouxas. À medida queos solutos são absorvidos através das células epiteliais tubularesproximais, essa absorção aumenta a osmolalidade do interstício
e determina osmose quase instantânea de enorme volume deágua juntamente com os solutos. Por conseguinte, o líquidoabsorvido dos túbulos proximais é quase isosmótico.Nas partes mais distais do sistema tubular, começando naalça de Henle e estendendo-se pelos demais túbulos, as junções"fechadas" são muito mais fortes, e as células epiteliais tambémapresentam superfícies menos extensas. Assim, de modo geral,as últimas porções do sistema tubular são bem menos permeáveisdo que os túbulos proximais.
ABSORÇÃO PASSIVA DE ÍONS CLORETO,URÉIAE OUTROS SOLUTOS PELO PROCESSO DE DIFUSÃO
Quando os íons sódio são transportados através da célulaepitelial tubular, um íon negativo, como o íon cloreto, égeralmente transportado com cada íon sódio para manter aneutralidade elétrica. Antes, tivemos oportunidade de assinalarque, em alguns segmentos dos túbulos, os íons cloreto podemser transportados por transporte ativo secundário. Entretanto,na maioria dos segmentos tubulares, os íons cloreto sãotransportados principalmente por difusão passiva. Isso ocorreespecialmente através das junções "fechadas" dos túbulosproximais, mas também, ainda que em menor grau, através dasjunções "fechadas" das porções terminais do sistema tubular.A uréia é outra substância reabsorvida passivamente, porémem menor grau que os íons cloreto. Na verdade, uma dasprincipais finalidades funcionais dos rins não é reabsorver uréia,mas permitir a passagem para a urina da maior quantidadepossível desse produto do metabolismo. Infelizmente, a moléculade uréia é muito pequena, e os túbulos são parcialmentepermeáveis a ela. Por conseguinte, quando a água é reabsorvidapelos túbulos, cerca da metade da uréia do filtrado glomerularsofre reabsorção passiva ao se difundir junto com a água,enquanto a outra metade passa para a urina.Outro produto do metabolismo é a creatinina. Todavia, suamolécula é um pouco maior que a da uréia, de modo quepraticamente não ocorre reabsorção. Com efeito,virtualmente toda a creatinina filtrada do filtrado glomerularpassa pelo sistema tubular e é excretada na urina.
CAPACIDADES ABSORTIVAS DOS DIFERENTESSEGMENTOS TUBULARES
Em capítulos subseqüentes, serão discutidas a absorção ea secreção de substâncias específicas em diferentes segmentosdo sistema tubular. Todavia, é importante assinalar, em primeirolugar, as diferenças básicas existentes entre as capacidadesabsortivas e secretoras dos diferentes segmentos tubulares.Epitélio tubular próximal. A Fig. 27.3 ilustra ascaracterísticas celulares da membrana tubular no (1) túbuloproximal, (2) segmento delgado da alça de Henle, (3) túbulodistal, e (4) duto coletor. As células tubulares proximais têm oaspecto de
Fig. 27.3 Características das células epiteliais em diferentessegmentos tubulares.
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células altamente metabólicas, exibindo grande número demitocôndrias para manter os processos extremamente rápidosde transporte ativo; verifica-se também que cerca de 65% dofiltrado glomerular são normalmente reabsorvidos antes dealcançar as alças de Henle. Como já foi descrito em relação aotransporte do sódio, as células epiteliais dos túbulos proximaispossuem extensa borda em escova. Além disso, são dotadas deintrincado labirinto de canais intercelulares e basais queformam extensa área de membrana na face epitelial voltada parao líquido intersticial, isto é, o lado onde ocorre abundantetransporte ativo dos íons sódio.Por outro lado, a extensa superfície de membrana da bordaem escova da célula epitelial é literalmente repleta de moléculastransportadoras protéicas que promovem o co-transporte paraa absorção de certas substâncias do lúmen tubular para ointerstício, ou o contratransporte para a secreção de outrassubstâncias pelos túbulos. A glicose e os aminoácidos são assubstâncias mais importantes que são absorvidasespecificamente por transporte ativo secundário nos túbulosproximais. Os íons hidrogênio representam a substância maisimportante secretada por transporte ativo secundário.
Segmento delgado da alça de Henle. O epitélio do segmentodelgado da alça de Henle, como indica seu nome, é muito fino.As células não possuem borda em escova e apresentam númeromuito pequeno de mitocôndrias, indicando um nível mínimo deatividade metabólica. O trecho descendente desse segmentodelgado é altamente permeável à água e moderadamentepermeável a uréia, ao sódio e à maioria dos outros íons. Porconseguinte, parece estar adaptado primariamente para adifusão simples de substâncias através de suas paredes.Por outro lado, acredita-se que o trecho ascendente dosegmento delgado seja diferente numa característica muitoimportante; supõe-se que ele é muito menos permeável àágua do que o trecho descendente. Essa diferença é importantepara explicar o mecanismo de concentração da urina, que serádiscutido mais tarde.Segmento grosso da alça de Henle. O segmento grosso daalça de Henle começa a meio caminho do ramo ascendente daalça, onde as células epiteliais tornam-se acentuadamenteespessadas, conforme ilustrado na Fig. 26.2. A seguir, essesegmento ascende e refaz todo o seu trajeto até o mesmoglomérulo que deu origem ao túbulo e, a seguir, passa peloângulo entre as arteríolas aferente e eferente, formando umcomplexo com elas, denominado complexo justaglomerular,discutido no capítulo anterior. Além desse ponto, o túbulo passaa constituir o túbulo distal.As células epiteliais do segmento grosso da alça de Henleassemelham-se às dos túbulos proximais, exceto que possuemborda em escova rudimentar, menor número de canais basaise junções "fechadas" muito mais firmes onde as células se unemumas às outras. As células estão especialmente adaptadas paratransporte ativo intenso de íons sódio e potássio,transportando-os do lúmen tubular para o líquido intersticial.Por outro lado, esse segmento grosso é quase totalmenteimpermeável à água e à uréia. Por conseguinte, embora maisde três quartos de todos os íons no líquido tubular sejamtransportados do segmento grosso para o interstício, quasetoda a água e a uréia permanecem no túbulo. Assim, o líquidotubular no ramo ascendente torna-se muito diluído, exceto porsua elevada concentração de uréia. Esse segmento grossodesempenha papel extremamente importante sob diferentescondições nos mecanismos renais de diluição ou concentraçãoda urina que acaba sendo formada pelo rim.Túbulo distal. O túbulo distal começa no complexojustaglomerular, dando continuidade ao segmento grosso do ramoascendente da alça de Henle. A parte inicial do túbulo distal éaltamente contornada e, eventualmente, coalesce com váriosoutros túbulos distais para formar o duto coletor cortiçal, que foidescrito antes.
O túbulo distal é dividido em dois segmentos funcionaisimportantes: o segmento diluidor e o túbulo distal final.Segmento diluidor. A primeira metade do túbulo distalpossui quase as mesmas características do segmento grosso doramo ascendente da alça de Henle. Absorve avidamente amaioria dos íons, mas é quase totalmente impermeável à água eà uréia. Por conseguinte, esse segmento diluidor tambémcontribui para a diluição do líquido tubular, da mesma maneiraque o segmento grosso do ramo ascendente da alça de Henle.Túbulo distal final e duto coletor cortical. As característicasfuncionais do túbulo distal final e do duto coletor cortical sãosemelhantes; até mesmo suas células epiteliais de revestimentosão similares. Esses segmentos tubulares apresentam diversascaracterísticas importantes:1. O epitélio de ambos é quase totalmente impermeávelà uréia conforme observado no segmento diluidor do túbulo dis-tal, de modo que praticamente toda a uréia penetra no dutocoletor para ser finalmente excretada na urina.2. Esses dois segmentos reabsorvem avidamente os íons só-dio, mas a velocidade dessa reabsorção é controlada, em grandeparte, pela aldosterona, como veremos com maiores detalhesno próximo capítulo. Simultaneamente com o bombeamento desódio do lúmen tubular para o interstício peritubular, os íonspotássio são transportados na direção oposta para o lúmen tubular; esse processo também é controlado pela aldosterona e porváriosoutros fatores, incluindo a concentração de íons potássionos líquidos corporais. Por conseguinte, os íons potássio sãoativamente secretados nesses segmentos tubulares, sendoprincipalmente através desse meio que a concentração de íonspotássioé controlada nos líquidos extracelulares do organismo.3. O túbulo distal final e o duto coletor cortical tambémcontêm um tipo especial de célula epitelial, a célula intercalada,ou "célula marrom", que secreta íons hidrogênio por secreçãoativa primária. Isso difere acentuadamente da secreção ativa se-cundária de íons hidrogênio que ocorre nos túbulos proximaise em algumas outras partes do sistema tubular. As células interca-ladas podem secretar íons hidrogênio contra um gradiente deconcentração de até 1.000:1, em contraste com o gradiente deapenas algumas vezes para a secreção ativa secundária de íonshidrogênio. Por conseguinte, essas células intercaladas desempe-nham papel absolutamente essencial nos elevados graus finaisde acidificação que podem ocorrer na urina.4. O túbulo distal final e o duto coletor cortical diferemdo segmento diluidor em outro aspecto muito importante: sãopermeáveis à água na presença de hormônio antidiurético, porémimpermeáveis quando esse hormônio está ausente, propiciando,assim, um meio para controlar o grau de diluição da urina, assuntoque será abordado mais tarde com maiores detalhes. O dutocoletor também apresenta responsividade ao hormônioantidiurético.Duto coletor. As células epiteliais do duto coletor possuemforma quase cubóide, com superfície lisa, e contêm relativamentepoucas mitocôndrias. Esse epitélio apresenta duas característicasparticularmente importantes para a função renal:1. A permeabilidade do duto coletor à água é controladaprincipalmente pelo nível de hormônio antidiurético no sanguecirculante, conforme mencionado acima. Em presença dequantidades excessivas de hormônio antidiurético, a água éreabsorvida para o interstício medular com grande avidez,reduzindo, assim, o volume de urina e concentrando a maioriadas substâncias dissolvidas na urina. O epitélio do duto coletortambém é ligeiramente permeável à uréia. Por conseguinte,ocorre reabsorção de certa quantidade da uréia para o interstíciomedular. A seguir, a maior parte sofre difusão retrógradapara a alça de Henle, retornando novamente ao duto coletor
pelo túbulo distal para ser finalmente excretada.
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2. A segunda característica importante do epitélio do dutocoletor é sua capacidade de secretar íons hidrogênio contra umgradiente muito alto desses íons. Por conseguinte, como será
explicado no Cap. 30, o túbulo distal final e o sistema do duto
coletor desempenham um papel de suma importância no controle
do equilíbrio ácido-básico dos líquidos corporais.
REABSORÇÃO DE ÁGUA EM DIFERENTES
SEGMENTOS DOS TÚBULOS
O transporte da água ocorre totalmente por difusão
osmótica. Isso significa que, toda vez que algum soluto dofiltrado glomerular for absorvido por reabsorção ativa ou pordifusão causada por um gradiente eletroquímico, a diminuição
resultante da concentração de soluto no líquido tubular e suamaior concentração no líquido intersticial irá determinar osmose
de água para fora dos túbulos. Por conseguinte, o volume de
líquido tubular diminui progressivamente ao longo do sistematubular.
A Fig. 27.4 mostra os volumes de líquido que fluem porminuto em diferentes pontos do sistema tubular. Em ambos os
rins do ser humano, os volumes líquidos totais que fluem emcada segmento por minuto (em condições normais de repouso)
são os seguintes:
Ml/ min
Filtrado glomerular 125
Fluindo para as alças de Henle 45
Fluindo para os túbulos distais 25
Fluindo para os túbulos coletores 12
Fluindo para as urinas 1
Fig. 27.4 Fluxo de volume de líquido em cada segmento do sistematubular por minuto. Observar que o fluxo é representado em escalasemilogaritmica, ilustrando a enorme diferença do fluxo entre os segmen-tos iniciais e terminais dos túbulos.
tância no filtrado glomerular, conforme indicado à esquerda dafigura. À medida que o filtrado se move ao longo do sistematubular, a concentração eleva-se para valores progressivamente
maiores do que 1 se houver maior reabsorção de água do quede soluto; a concentração torna-se pr ogressivamente inferior a1 se houver reabsorção de mais soluto que de água. Além disso,
se uma substância for secretada pelo epitélio tubular no túbulo,essa secreção também irá determinar aumento de sua concen-
tração.
Com base neste quadro, também podemos deduzir a percentagem
aproximada da água glomerular filtrada que é reabsorvida emcada segmento dos túbutos:
Por cento
Túbulos proximais 65
Alça de Henle 15
Túbulos distais 10
Dutos coletores 9,3
Elilinada na urina 0,7
A seguir, veremos neste capítulo, bem como nos próximos, que
alguns desses valores variam de modo acentuado em diferentescondições operacionais do rim, em particular quando esse órgãoestá formando urina muito diluída ou muito concentrada.
Concentrações de diferentes substâncias emdiferentes pontos nos túbulos
A concentração ou não de uma substância no líquido tubularé determinada pelo grau relativo de reabsorção da substância
versus a reabsorção de água. Se houver reabsorção de maior
percentagem de água, a substância fica mais concentrada. Poroutro lado, se houver reabsorção de maior percentagem da subs-tância, ela fica mais diluída.
A Fig. 27.5 ilustra o grau de concentração da maioria das
substâncias importantes nos diferentes segmentos tubulares. To-
dos os valores indicados na figura são concentrações relativas,considerando-se uma concentração normal de 1 para cada subs-
Fig. 2.5 Figura composta mostrando as concentrações médias dediferentes substâncias em diversos pontos do sistema tubular.
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As substâncias representadas na parte superior da Fig. 27.5são obviamente as que ficam mais concentradas na urina. Emgeral, essas substâncias não são necessárias para o organismo,e os rins tornaram-se adaptados para não reabsorvê-las ou fazê-loapenas muito levemente, ou até mesmo secretá-las para o interiordos túbulos, com a conseqüente excreção de grandes quantidadesna urina.Por outro lado, todas as substâncias representadas na baseda figura são intensamente reabsorvidas; são substâncias queprecisam ser conservadas pelo organismo, de modo que quasenenhuma é excretada na urina.O Quadro 27.1 fornece um sumário da capacidade deconcentração do sistema tubular para as diferentes substânciasexcretadas na urina. Além disso, fornece as quantidades normaisdas substâncias que penetram nos túbulos proximais a cadaminuto no filtrado glomerular. A quantidade de cada uma dassubstâncias que penetra a cada minuto é denominada cargatubular da substância por minuto.
Reabsorção de substâncias especificas em diferentes pontos aolongo do sistema tubular
Reabsorção de substâncias de valor nutrícional para o orga-nismo - glicose, proteínas, aminoácidos, íons acetoacetato e vita-minas. Glicose, proteínas, aminoácidos, íons acetoacetato e vita-minas são cinco substâncias diferentes, encontradas no filtradoglomerular, de suma importância para a nutrição do corpo.Normalmente, todas elas são quase ou totalmente reabsorvidaspor processos ativos nos túbulos proximais do rim. Assim, aFig. 27.5 mostra que as concentrações de glicose, proteínas eaminoácidos diminuem até desaparecerem antes que o líquidotubular tenha passado pelos túbulos proximais. Por conseguinte,quase nenhuma dessas substâncias permanece no líquido quepenetra na alça de Henle.Mecanismo especial para a absorção de proteínas. Até 30 gde proteínas plasmáticas passam diariamente para o filtradoglomerular. Isso representaria uma grande depleção metabólicapara o organismo, se a proteína não retornasseaos líquidoscorporais. Como a molécula de proteína é muito grande para sertransportada pelos processos habituais de transporte, a proteína éabsorvida através da borda em escova do epitélio tubularproximal por pinocitose, o que significa que a proteína fixa-se àmembrana e que essa porção da membrana invagina-se para ointerior da célula. Uma vez dentro da célula, a proteína é digeridaem seus aminoácidos constituintes, que são, então, absorvidos pordifusão
facilitada através da base e dos lados da célula para o interiordo líquido intersticial. Os detalhes do mecanismo da pinocitoseforam discutidos no Cap. 4.Pequena reabsorção dos produtos metabólicos terminais:uréia, creatínina e outros. A Fig. 27.5 também ilustra asconcentrações de dois importantes produtos metabólicosterminais nos diferentes segmentos do sistema tubular -a uréia ea creatinina. Apenas pequena quantidade de uréia é reabsorvidadurante todo o percurso do sistema tubular. Apesar disso,ocorre reabsorção de cerca de 99,3% da água. Por conseguinte,a remoção de toda essa água concentra a uréia por cerca de 65vezes.A creatinina não é reabsorvida pelos túbulos. De fato,pequenas quantidades de creatinina são, na verdade,secretadas para os túbulos pelos túbulos proximais, de modo quea concentração de creatinina aumenta por cerca de 140 vezes.O íon urato é outro produto terminal do metabolismo. Éreabsorvido mais do que a uréia, mas, mesmo assim, aindapermanecem grandes quantidades de urato no líquido quefinalmente irá se transformar em urina. Vários outros produtosterminais, como sulfatos, fosfatos e nitrato, são transportadosessencialmente da mesma maneira que os íons urato. Essesprodutos terminais também são normalmente reabsorvidos emgrau bem menor do que a água, de modo que suas concentraçõesaumentam acentuadamente à medida que fluem ao longo dostúbulos. Todavia, cada um é ativamente reabsorvido em certograu, o que impede redução muito acentuada de suasconcentrações no líquido extracelular.Reabsorção de insulina e de ácido para-amino-hipúricopelos túbulos. Mais uma vez, observe na Fig. 27.5 que, quando asubstância insulina, que é um grande polissacarídio, é infundidano sangue e, a seguir, filtrada para o filtrado glomerular, suaconcentração aumenta por 125 vezes quando atinge a urina. Acausa disso é que a insulina não é reabsorvida, nem secretadapor qualquer segmento dos túbulos, enquanto todos os 125 mlde água do filtrado glomerular, à exceção de 1 ml, sãoreabsorvidos.Além disso, a Fig. 27.5 mostra que, quando o ácido p-amino-hipúrico (PAH) é infundido no sangue e, a seguir, excretadopelos rins, sua concentração aumenta 585 vezes à medida queo líquido tubular passa pelo sistema tubular. Isso resulta dasecreção de grandes quantidades de PAH para o líquidotubular, pelas células epiteliais dos túbulos proximais, nãohavendo reabsorção em qualquer segmento do sistema tubular.Essas duas substâncias desempenham importante papel nosestudos experimentais da função tubular, conforme discutidoadiante neste capítulo.
Quadro 27.1 Concentrações relativas de substâncias no filtrado glomerular e na urina
Concentração na urina/
Filtrado glomerular (125 ml/min) Urina (1 ml/min) Concentração no plasma
(depuração plasmáticaQuantidade/min Concentração Quantidade/min Concentração por minuto)
Na1 17,7 mEq 142 mEq/l 0,128 mEq 128mEq/i 0,9
K+ 0,63 5 0,06 60 12Cat + 0,5 4 0.0048 4,8 1,2Mg++ 0,38 3 0,015 15 5,0ci- 12,9 103 0,134 134 1,3HCO3 3,5 28 0,014 14 0,5H2PO4
HPO4"J 0,25 2 0,05 50 25SO4 0.09 0,7 0,033 33 47Glicose 125 mg 100 mg/dl 0 mg 0 mg/dl 0
Uréia 33 26 18,2 1.820 70Ácido úrico 3,8 3 0,42 42 14Creatinina 1,4 1,1 1,96 196 140Inulina — — — — 125PAH — — — — 585
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Reabsorção de diferentes íons pelos túbulos - sódio, potássio,cloreto, bicarbonato, e outros. Por fim, vamos observar na Fig.27.5 as alterações nas concentrações de vários íons importantes- sódio, potássio, cloreto e bicarbonato. Algumas dessas concentrações elevam-se acima de 1,0, o que significa concentraçãomaior do que no filtrado glomerular, ao passo que outras apresen-tam redução para menos de 1,0. O grau de concentração oude diluição depende de vários mecanismos que aumentam oudiminuem a reabsorção dos diferentes íons com a finalidade decontrolar suas concentrações no líquido extracelular. Nos próxi-mos capítulos, trataremos em particular de vários desses sistemasde controle.Para excretar uma quantidade suficiente de íons potássioe hidrogênio, é necessário que ambos sejam ativamentesecretados para o sistema tubular; a intensidade dessa secreçãoé precisamente determinada pelas concentrações de íonspotássio e hidrogênio nos líquidos extracelulares.O íon bicarbonato é transportado de maneira muito peculiar;com efeito, é convertido em dióxido de carbono que, a seguir,difunde-se simplesmente através da parede tubular para o líquidointersticial. O mecanismo de conversão do íon bicarbonato emdióxido de carbono envolve, em primeiro lugar, a secreção deum íon hidrogênio para o túbulo. A seguir, esse íon liga-se aoíon bicarbonato para formar H3CO3. Por sua vez, o H2CO3dissocia-se em água e dióxido de carbono. Após difusão dodióxido de carbono através da membrana tubular, elerecombina-se com a água para formar novo íon bicarbonato.Finalmente, tanto os íons cálcio quanto os íons magnésiosão ativamente reabsorvidos em alguns dos túbulos; muitos íonsnegativos, em particular os íons cloreto, são principalmentereabsorvidos por difusão passiva, em conseqüência do gradienteelétrico que se desenvolve através da parede tubular, quandoocorre reabsorção de íons positivos. Além disso, alguns íonsnegativos urato, fosfatos, sulfato e nitrato podem serreabsorvidos por transporte ativo, que ocorre em maior grau nostúbulos proximais.
EFEITO DA "CARGA TUBULAR" E DO"TRANSPORTE TUBULAR MÁXIMO" SOBRE OS
CONSTITUINTES DA URINA
Carga tubular. A carga tubular de uma substância é a quantidadetotal dessa substância que filtra através da membrana glomerular parao interior dos túbulos a cada minuto. Por exemplo, se houver formaçãode 125 ml de filtrado glomerular a cada minuto, com concentração deglicose de 100 mg/dl, a carga tubular de glicose será de 100 mg x 1,25,ou 125 miligramas de glicose por minuto. De forma semelhante, a cargade sódio que penetra nos túbulos a cada minuto é de aproximadamente18 mEq/min, a carga do íon cloreto é de cerca de 13 mEq/min, a cargade uréia, de aproximadamente 33 mg/min, e assim por diante.
Habitualmente, entretanto, a carga tubular da glicose é de apenas 125mg/min, de modo que, para finalidades práticas, toda ela é reabsorvida.A Fig. 27.6 demonstra a relação existente entre a carga tubularde glicose, o transporte tubular máximo para a glicose e a intensidadede sua perda na urina. Observe que, quando a carga tubular encontra-seem seu nível normal de 125 mg/min, não há perda detectável de glicosena urina. Entretanto, quando a carga tubular aumenta para mais decerca de 220 mg/min, começam a aparecer quantidades significativasde glicose na urina. Quando a carga atinge valores superiores à cercade 400 mg/min, a perda na urina é igual à carga tubular menos 320mg/min. Por conseguinte, para uma carga tubular de 400 mg/min, aperda é de 80 mg/min, e, para uma carga tubular de 800 mg/min, aperda é de 480 mg/min. Em outras palavras, 320 mg/min da carga tubular,que representam o transporte tubular máximo para a glicose, sãoreabsorvidos, sendo todo o restante perdido na urina.Limiar para as substâncias que possuem transporte tubularmáximo. Cada substância que possuí transporte reabsortivo máximotambém apresenta uma concentração limiar no plasma, abaixo da qualnenhuma quantidade aparece na urina, e acima da qual aparecemquantidades progressivamente maiores.Assim, a Fig. 27.6 mostra que a glicose começa a aparecer