Osmolaridade renal

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Controle da osmolaridade dos líquidos corporais
A osmolaridade do líquido extracelular está relacionada a quantidade de soluto dividida pelo volume. Nesse sentido, a concentração de sódio e o volume de água são extremamente importantes para a osmolaridade, bem como o controle dessas substâncias, como pela excreção renal, sede e apetite por sal 
Urina diluída
Quando há alta excesso de água no líquido extracelular, os rins passam a excretar uma urina mais diluída, podendo chegar a 50 mOsm/L de concentração; além disso, a excreção da água em excesso acontece sem que ocorra grandes alterações na excreção de íons como sódio e potássio
O hormônio ADH é responsável por controlar a reabsorção de água nos túbulos distais, coletores e ducto coletor, em resposta as variações nas osmolaridade do líquido extracelular, por meio do SRAA. Assim, quando há excesso de líquido, e, portanto, redução de osmolaridade, a neurohipófise passa a secretar menos ADH; isso reduz a reabsorção tubular distal de água, o que leva a uma urina mais diluída
O rins lidam com um excesso de ingestão de água por meio da excreção de uma urina. Isso ocorre por um processo que conserva a reabsorção de solutos em um nível normal, ao passo que reduz a reabsorção de água, especialmente nos túbulos distais. Nesse sentido, como a diluição ocorre nos túbulos, o filtrado glomerular tem osmolaridade semelhante à do plasma, de 300 mOsm/L
· No túbulo proximal, devido a alta permeabilidade a água e soluto, estes passam para o interstício renal em proporções semelhantes; assim, quase não há mudança na osmolaridade, sendo o filtrado aqui isosmótico ao plasma 
· No ramo descendente, há maior absorção de água do que em relação ao soluto; assim, a osmolaridade do filtrado aumenta, tornando semelhante à do interstício medular renal (400 a 600 mOsm/L) e, portanto, hiperosmótico em relação ao plasma
· No ramo ascendente, especialmente no segmento espesso, ocorre extensa reabsorção de íons, devido a presença das ATPases de 1-sódio, 2-cloreto e 1- potássio; ao mesmo tempo, a reabsorção de água é extremamente restrita nesse local, mesmo na presença do ADH. Assim, o líquido que sai do túbulo distal inicial fica bem mais diluído e torna-se hiposmótico em relação ao plasma, com osmolaridade de 100 mOsm/L
· No túbulo distal final, túbulo coletor cortical e ducto coletor, ocorre uma reabsorção adicional de cloreto, e com baixos níveis de ADH, quase nenhuma reabsorção de água; nesse sentido, a urina fica amis diluída, com aproximadamente 50 mOsm/L 
Urina concentrada
A habilidade de concentrar a urina é essencial para a sobrevivência pois o corpo humano está perdendo água a todos os momentos, como por evaporação nos pulmões e na pele, pelas fezes no trato gastrointestinal, e pela própria urina. Nesse sentido, apesar da ingestão de água contrabalancear a perda de água, esse processe do elevar a osmolaridade de urina é necessária principalmente para momentos em que a ingestão está restrita ou há deficit de água 
Volume obrigatório de urina: o corpo precisa excretar pelo menos 600 mOsm de soluto por dia, relacionados ao produtos do metabolismo que precisam ser excretados. Assim, como o máximo de osmolaridade que a urina pode atingir é de 1200 mOsm/L, conclui-se que o volume obrigatório de urina é de 0,5 L por dia 
Assim, isso explica o porque de uma desidratação mais rápida ocorrer após a ingestão de água do mar. Como sua osmolaridade é de aproximadamente 1000-1200 mOsm/L, para a excreção de 1200 mOsm de cloreto de sódio, seria necessário 1 litro de urina, em adicional ao 0,5 L mínimo para excreção de metabólitos
Para que a formação de uma urina concentrada ocorra, duas condições devem ser estabelecidas. Primeiro, devem ocorrer altos níveis de ADH, com a exposição de aquaporinas na membrana luminal das céulas de túbulos distais, para que a água flua. Segundo, o interstício da medula renal deve apresentar-se hiperosmótico, para que a água flua por osmose, e então seja coletada pelos capilares peritubulares 
Mecanismo de contracorrente: processo que permite a criação da hiperosmolaridade do interstício medular renal, envolvendo a disposição dos capilares peritubulares, e da posição das alças de Henle ductos coletores. Além disso, faz parte desse sistema a alta recaptação de íons por transporte ativo na parte espessa do ramo ascendente da alça de Henle, difusão facilitada de ureia nos ductos coletores medulares e reduzida reabsorção de água para o interstício medular
Os ramos da alça de Henle apresentam características essenciais para a criação da hiperosmolaridade da medula renal. O ramo ascendente promove a reabsorção massiva de íons como Na+. K+ e Cl-, principalmente na parte espessa, com quase nenhuma passagem de água devido a impermeabilidade; enquanto isso, o ramo descendente promove alta reabsorção de água, o que torna o liquido tubular hiperosmótico, com osmolaridade semelhante a do interstício renal. Além disso, um outro fator importante para a contracorrente são os néfrons justamedulares, que possuem longas alças de Henle que podem atingir regiões próximas à papila renal 
Etapas do mecanismo: 
1. O tubulo que chega a alça de Henle possui a mesma osmolaridade do plasma de 300 mOsm/L
2. No ramo ascendente (parte espessa), ocorre o bombeamento ativo de íons para o intersticio medular, com extremamente baixa reabsorção de água, o que gera um gradiente de concentração que não passa dos 200 mOsm/L 
3. Equilibrio osmótico entre os líquidos intersticial e tubular ocorre no ramos descendente da alça de Henle devido a perda de água do lumen; além disso, é mantida a osmolaridade de 400 mOsm/L do intertisticio e o gradiente de 200 mOsm/L devido a ação do ramo ascendente 
4. Chega-se um liquido tubular adicional no ramo descendente que empurra o liquido hiperosmótico pré-existente para o ramo ascendente. Ocorre o bombeamento de íons adicional no ascendente, o que eleva a osmolaridade do interstício para 500 mOsm/L 
5. Semelhante a etapa 3, ocorre novamente o equilibrio osmótico entres os liquidos tubular e intersticial. Isso leva a formação de um liquido tubular hiperosmotico, mas agora com 500 mOsm/L. No mesmo momento, ainda ocorre o bombeamento ativo de ions no ramo ascendente 
6. Com a constante repetição das etapas 4 e 5, cria-se uma multiplacação do gradiente de concentração que continua elevando a osmolaridade do liquido intersticial, até 1200 a 1500 mOsm/L; isso está relacionado a maior reabsorção de íons e a retenção de água no ramo ascendente espesso. É chamado de contracorrente devido a esse processo somar-se a passagem de ions que ocorre no tubulo proximal tambem 
Função dos ductos coletores e tubulo distal: o liquido tubular que sai da alça de Henle apresenta 100 mOsm/L, e ainda pode reduzir sua osmolaridade no tubulo distal inicial. Entretanto, no tubulo coletor cortical, na presença de altos niveis de ADH, ocorre grande reabsorção de água para o interstício cortical (o que ajuda a manter a hiperosmolaridade do liquido intersticial medular), que é rapidamente coletado pelos capilares peritubulares. Nos ductos coletores, ainda ocorre mais reabsorção de água, dependendo dos niveis de ADH, o que leva a uma osmolaridade de aproximadamente 1200 mOsm/L quando o liquido passa para a pelve renal
Reabsorção de ureia: nos túbulos distal e coletor cortical, como em niveis de ADH alto ocorre alta reabsorção de água e a membrana luminal é impermeavel a ureia, a concentração desse metabolito aumenta no líquido tubular. Quando chega no ducto coletor medular interno, devido a reabsorção de água novamente, a concentração de ureia aumenta, e isso leva a difusão facilitada de parte dela para o intersticio, por meio dos transportadores específicos de ureia UT-A1 e UT-A3, sendo este ultimo tambem ativado pelo ADH
O processo de recirculação da ureia no interstício renal ocorre devido a secreção de ureia que ocorre na parte delgada da alça de Henle. Parte dessa ureia tem origem na reabsorção que ocorre no ducto coletor medular. Portanto, esse mecanismo é importante paraa manunteção da hiperosmolaridade medular
Em momentos de ingestão alta de água, com baixos niveis de ADH, a concentração de ureia fica reduzido no liquido tubular, e consequentemente ocorre um aumento da excreção de ureia 
Troca por contracorrente nos vasa recta: os fluxo sanguíneo medular reduzido ajuda a evitar a dissipação de solutos que levam a hiperosmolaridade da medula. Além disso, a conformação em U dos capilares também ajuda a conservar essa osmolaridade, ao mesmo tempo que permite a ultrafiltração. A medida que a vasa recta descende na medula, a osmolaridade do plasma torna-se igual a do interstício renal (1200 mOsm/L), pois os solutos entram e a água sai; entretanto, em sua volta para o córtex, ocorre a saída de solutos para o intersticio, e novamente a reabsorção de água. Assim, o que resta é apenas o que foi filtrado pelos tubulos medulares
Osmolaridade do meio extracelular
A regulação da osmolaridade do meio extracelular e a concentração de íons sódio estão relacionadas pois o sódio é o soluto mais abudante nesse compartimento. Normalmente, os ions de sódio e cloreto são reponsáveil por 94% dos osmóis, enquanto a glicose e a ureia são responsáveis por 3 a 5%. Dois mecanismos principais são reponsáveis por controlar a osmolaridade extracelular: o sistema de osmorreceptor-ADH e o mecanismo da sede
Sistema de feedback osmorreceptor-ADH:
1. As células osmorreceptoras são neurônios localizados próximos a região conhecida como AV3V, ou região anteroventral do terceiro ventrículo. Nessa região está o núcleo pré-óptico mediano; abaixo o órgão vasculoso da lâmina terminal; e acima o órgão subfornical. Esses dois últimos não apresentam barreira hematoencefálica, então os íons podem passar de forma mais livre no interstício dessa região
2. Os osmorreceptores conseguem detectar aumentos na osmolaridade. Quando isso ocorre, esses neurônios murcham e enviam sinais para células dos núcleos supraóptico e paraventricular
3. Os neurônios desses núcleos produzem ADH, que fica armazenado em vesículas. Quando há despolarização da membrana, há a abertura de canais de cálcio e consequente saída das vesículas para a rede capilar da neurohipófise
4. O ADH é levado pela circulação para os rins, onde exercem sua ação sobre os túbulos distais
Além do aumento da osmolaridade por déficit de água, a redução do volume sanguíneo e a queda da pressão sanguínea também estimulam a produção de ADH. Isso ocorre por meio da estimulação de barorreceptores e receptores de baixa pressão localizados no arco aórtico, seio carotídeo e átrio direito. Esse receptores enviam sinais por meio dos nervos vago e glossofaríngeo para o núcleo do trato solitário no tronco encefálico; este envia sinais para os núcleos supraóptico e paraventricular do hipotálamo 
Mecanismo da sede: a sede é importante para regular a ingestão de água no corpo e contrabalancear a perda de água pela respiração, trato gastrointestinal e sistema urinário. Nesse sentido, esse mecanismo também atua na regulação da osmolaridade do líquido extracelular
A mesma área relacionada a produção de ADH na parede anterolateral do terceiro ventrículo, junto com uma região localizada anterolateralmente ao nucleo pré-óptico, é o chamado centro da sede. Os neurônios dessa região respondem como os osmorreceptores de ADH as variações da osmolaridade do interstício e do líquido cefalorraquidiano. 
Estimulos para a sede:
1. Aumento da osmolaridade do fluido extracelular, que leva a desidratação do meio intracelular dos neurônios da região AV3V. isso leva a sensação de sede, e a consequente ingestão de água reduz a osmolaridade 
2. Queda na volemia e redução da pressão também induzem a sede devido ao estímulo de barorreceptores; esse estímulo é independente das variações da osmolaridade extracelular 
3. A angiotensina II também induz a sede pois estimula o órgão subfornical e o órgão vasculoso da lâmina terminal (fora da BHE); esse processo está relacionado com a produção de mais Ang II quando há hipovolemia e pressão baixa, pelo SRAA
4. Ressecamento da boca e mucosa do esôfago
Os seres humanos possuem um alívio da sede quando há estímulo do trato gastrointestinal, como a insuflação do estômago; ela é temporária, pois o corpo precisa de 30 a 60 minutos para que ocorra absorção da água e então a sede seja extinguida por meio da regulação da osmolaridade extracelular. Esse mecanismo evita uma hiper-hidratação 
Como a perda de água é contínua, tanto pela pele e trato gastrointestinal, quanto pelo sistema urinário, que precisa eliminar os metabólitos do corpo, existe um limiar de sede para que o mecanismo de estímulo a ingestão de água ocorra: é o limiar da sede. Assim, esse limiar corresponde ao uma aumento de 2 mEq/L na concentração do sódio extracelular já causa o estimulo para sede
O mecanismo da sede é extremamente integrado com o de osmorreceptor-ADH. Assim, quando há falha dos dois, a osmolaridade não é controlada, e ocorre rápido aumento de sódio no meio extracelular, levado a hipernatremia 
Papel da angiotensina II e aldosterona: esses dois hormônios são importantes para aumentar a recaptação de sódio quando a ingestão desse íon está reduzida. Entretanto, devido a osmose da água que essa reabsorção promove, Ang II e aldosterona tem pouco efeito sobre a regulação da osmolaridade extracelular, já que a água reabsorvida por osmose ajuda na “diluição” da maior recaptação de sódio (aumenta-se a quantidade de sódio, mas não a concentração). Assim, mesmo que o sistema de feedback envolvendo a aldosterona (como por remoção das adrenais) seja bloqueado, a concentração de sódio no plasma quase não se altera quando há aumento da ingestão de sódio 
Em casos extremos de doença de Addison, a falta de aldosterona leva a grande perda de sódio na urina (e redução da osmolaridade extracelular) e consequente redução da volemia e da pressão arterial
 
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