2024-Metabolismo renal

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Metabolismo renal
Astria Dias Ferrão Gonzales 
2024
Funções dos rins
Regulação do conteúdo de água e eletrólitos no corpo. 
Retenção de substância vitais ao organismo 
Manutenção do balanço ácido básico do sangue. 
Excreção de produtos residuais, substâncias tóxicas polares e 
drogas. 
Produção de hormônios 
Auxiliar na manutenção da homeostase da glicemia
Energia para o Transporte
ATP é derivado do metabolismo oxidativo da 
glicose, lactato, piruvato, ácidos graxos, glicerol e 
aminoácidos absorvidos presentes sangue, 
oriundos da dieta, das reservas internas ou 
sintetizados endógenamente.
Constituentes orgânicos g/day 
ureia	 	 20 – 30 
creatinina	 	 1 – 1,5 
ácido úrico 		 0,3 – 2,0 
Hipourato 	 0,15 
Glicose	 < 0,16 
corpos cetônicos	 < 3 
Aminoácidos	 < 1 – 3 
Proteínas	 	 < 0,15 
Constituentes inorgânicos	 m m o l /
day 
Cl-	 	 120 – 240 
Na+		 100 – 150 
K+	 	 60 – 80 
SO4
2-	 	 30 – 60 
NH4
+	 	 30 – 50 
HPO4
2-		 10 – 40 
Ca2+	 	 4 – 11 
Mg2+	 	 3 – 6 
  
Composição da Urina
Homeostase de glicose
A insulina, secretada por células β pancreáticas, é um hormônio-chave que é agudamente aumentado 
em resposta ao consumo de alimentos (pós-prandialmente), quando os níveis de glicose no sangue 
estão elevados [18]. Esta glicose é distribuída ao redor do corpo através da corrente sanguínea, com 
~14 transportadores de glicose (GLUTs) separados direcionando a absorção em vários tecidos. 
O grau de captação de glicose por mecanismos dependentes de insulina também é específico do 
tecido, com alguns tecidos expressando GLUTs predominantemente sensíveis à insulina (por 
exemplo, GLUT4), enquanto outros dependem do transporte independente de insulina via GLUTs, 
como GLUT2. 
A insulina não só desempenha um papel na captação de glicose no músculo e no coração, mas 
estimula especificamente a síntese de glicogênio. 
Para a maioria dos indivíduos saudáveis, os níveis de glicose no sangue estão na faixa de 72 a 99 
mg·dL−1, o que pode aumentar para 140 mg·dL−1 2 horas após a ingestão. 
A quantidade total de glicose no sangue é de cerca de 4 g para um adulto saudável, o que mantém o 
metabolismo energético dos tecidos do corpo e a maioria da glicose (60%) no corpo humano é 
consumida pelo cérebro diariamente através de vias aeróbicas, e o restante é utilizado principalmente 
por eritrócitos, músculo esquelético e músculo cardíaco
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6796499/https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/febs.15648
Homeostase de glicose- Glicogênio
Glicogênio em vários tecidos. O transportador de glicose predominante e o conteúdo/estrutura de glicogênio em condições 
diabéticas e não diabéticas é resumido para o fígado, músculo esquelético, coração, tecido adiposo e renal.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6796499/
Estado alimentado
• Após uma refeição, o fígado 
remove o excesso de glicose 
do sangue e a armazena na 
forma de glicogênio.
• O fígado tem o maior teor de 
glicogênio (~ 100 g) do 
corpo, com até 10% de seu 
p e s o s e r v i n d o c o m o 
reservatório de glicose do 
corpo. 
• Ao contrário do fígado, o 
m ú s c u l o t e m u m a 
concentração muito menor 
de glicogênio (1 a 2% da 
massa muscular), que é 
u s a d a p a r a a u t o -
abastecimento; no entanto, a 
q u a n t i d a d e t o t a l d e 
glicogênio muscular em uma 
pessoa de 70 kg pode 
chegar a 400 g, muito mais 
do que 100 g da quantidade 
total de glicogênio hepático
Jejum
A maioria dos tecidos não hepáticos, 
incluindo o músculo e o cérebro, libera 
g l i c o s e d o g l i c o g ê n i o p a r a s u a s 
necessidades diretas de energia celular, 
em vez de para o uso por outros tecidos 
com base na falta de glicose-6-fosfatase 
(G6Pase)
https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/febs.15648
Sobrevivência ao jejum
Jejum
Metabolismo de glicídios
Glicogênio e glicose se transformam um no outro 
através das vias de síntese e degradação do 
glicogênio. 
A glicose é armazenada como glicogênio 
principalmente no citoplasma do fígado e do tecido 
celular muscular, e em pequenas quantidades nos 
tecidos cerebrais. 
Enquanto o glicogênio no fígado atua como a 
principal fonte de depósito que mantém a 
homeostase da glicose no sangue, o glicogênio nos 
músculos esqueléticos fornece energia aos músculos 
durante o esforço de alta intensidade.
Metabolismo de glicídios
A glicose é o principal combustível energético para o 
cérebro humano. 
A manutenção da homeostase da glicose é, 
portanto, crucial para atender às demandas de 
energia celular em ambos os estados fisiológicos 
normais e durante o estresse ou o aumento das 
demandas. 
A g l icose é armazenada como g l icogênio 
principalmente no fígado e no músculo esquelético, 
com uma pequena quantidade armazenada no 
cérebro. 
O glicogênio hepático mantém principalmente os 
níveis de glicose no sangue, enquanto o glicogênio 
do músculo esquelético é utilizado durante o 
esforço de alta intensidade, e o glicogênio cerebral é 
uma fonte de energia cerebral de emergência. 
Metabolismo renal de glicose
• Os rins desempenham um papel cada vez mais apreciado nos sistemas de controle de glicose do corpo. 
• O glicogênio é um polímero de armazenamento de glicose altamente ramificado encontrado em muitos 
tecidos, com seu papel dependente do tecido. 
• O diabetes mellitus envolve uma ruptura no controle da glicemia e está associado a mudanças no 
conteúdo e na estrutura do glicogênio, sendo essa a causa predominante de doença renal crônica e renal 
terminal (~20-40% de pessoas). 
• O glicogênio se acumula nos rins com diabetes, no entanto, seus efeitos na glicose no sangue e na função 
renal permanecem desconhecidos. 
• Os rins são cada vez mais reconhecidos como importantes reguladores da homeostase da glicose no 
sangue. Isso ocorre porque eles não apenas reabsorvem ativamente a glicose filtrada na corrente 
sanguínea, mas também produzem glicose via gliconeogênese. 
• Os rins são responsáveis por ~20-25% da liberação total de glicose no corpo, sendo assim responsáveis 
por ~40% de toda a gliconeogênese no corpo. 
• Na ausência de DM, níveis muito baixos de glicogênio renal são encontrados. No entanto, em indivíduos 
com DM, há um acúmulo significativo de glicogênio renal. 
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6796499/
Metabolismo energético renal
TIAN & LIANG,(2021) NATURE 
COMMUNICATIONS 12:963, p. 1-12.
Principais vias metabólicas em cada 
região do néfron.
• Glicólise 
• Gliconeogênese 
• β-oxidação dos ácidos graxos 
• Cetogênese e cetólise 
• Metabolismo de lactato 
• Ciclo de Krebs 
• Metabolismo de glutamina
• A glicose na corrente sanguínea como uma pequena 
molécula é filtrada livremente pelos glomérulos, que 
são componentes-chave do sistema de filtração do rim. 
Aproximadamente 160 g de glicose são filtrados pelos 
rins a cada dia, mas sob condições hiperglicêmicas isso 
pode aumentar até um limite de ~450 g. 
• Quando as concentrações de glicose no sangue estão 
dentro de uma faixa fisiológica de 4,0 a 7,8 mmol/L, 
efetivamente toda a glicose filtrada é reabsorvida, já que 
a perda de glicose na urina seria energeticamente 
ineficiente. 
• No estado pós-prandial, o rim libera uma quantidade 
equivalente de glicose recém-formada (gluconeogênese) 
à do fígado, mas esses órgãos usam diferentes 
precursores de aminoácidos para a síntese de glicose, ou 
seja, glutamina e alanina, respectivamente. 
• Além disso, os rins estão diretamente envolvidos na 
degradação da insulina, de modo que pelo menos 25% 
da insulina secretada diariamente é limpa por filtração 
glomerular e degradação tubular.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6796499/
Glicólise x gliconeogênese
*A gliconeogênese ocorre somente nos hepatócitos e células renais.
A gliconeogênese ocorre em todos os animais, vegetais, fungos e 
microrganismos. As reações são essencialmente as mesmas em todos 
ostecidos e em todas as espécies. 
Os precursores importantes da glicose em animais são compostos de 
três carbonos como o lactato, o piruvato e o glicerol, assim como 
certos aminoácidos. 
Em mamíferos, a gliconeogênese ocorre principalmente no fígado 
(cerca de 60%), e em menor extensão no córtex renal e nas células 
epiteliais que revestem internamente o intestino delgado. 
A glicose assim produzida passa para o sangue e vai suprir outros 
tecidos. 
Após exercícios vigorosos, o lactato produzido pela glicólise 
anaeróbia no músculo esquelético retorna para o fígado e é 
convertido a glicose, que volta para os músculos e é convertida a 
glicogênio – circuito chamado de ciclo de Cori.
Catabolismo de aminoácidos
Aminoácidos glicogênicos
Gliconeogênese renal
Principal substrato é a glutamina 
Outros substratos são alanina, lactato, glicerol ou 
frutose (todos obtidos a partir do plasma 
sanguíneo) 
A amônia derivada dos AA serve para tamponar o pH 
da urina. 
Gliconeogênese é induzida por cortisol (produzido 
pelo córtex da suprarrenal em resposta ao estresse-
que inclui a hipoglicemia como fator desencadeador)
Gliconeogênese hepática x renal
•Após um jejum de 16h aproximadamente 10 μmol ⁄ (kg /min)de glicose é liberada na 
circulação. 
•Quase 50% dessa é resultante da glicogenólise hepática e a outra metade é 
produzida pela gliconeogênese hepática e renal. 
•O córtex renal (assim como o fígado) contém enzimas gliconeogênicas e pode 
sintetizar glicose 6-fosfato a partir dos seus precursores (lactato, glicerol, alanina e 
glutamina). 
•Como ambos os tecidos contém glicose 6-fosfatase são capazes de liberar glicose 
na corrente sanguínea, sendo assim esses dois órgãos os únicos capazes de realizar 
a gliconeogênese para manutenção da glicemia. 
•Após o jejum noturno, o fígado produz de 75-80 % da glicose liberada na 
circulação, enquanto 20-25% são derivadas da gliconeogênese renal.
Rins e homeostase da glicose
• O nefron, a unidade funcional do rim, é heterogêneo no que diz respeito ao metabolismo da glicose. 
• A reabsorção de glicose e a gliconeogênese são atividades quase exclusivas do túbulo renal proximal, onde a 
glicose não pode ser metabolizada e a oxidação de ácidos graxos serve como fonte exclusiva de energia 
celular. 
• Em contraste, a utilização de glicose, ou seja, a síntese e o armazenamento de glicogênio renal, e a oxidação 
de glicose com formação de lactato (metabolismo anaeróbico), ocorre somente nas células do túbulo distal e 
na medula renal. Estas diferenças são decorrentes da distribuição diversificada de enzimas nos túbulos renais 
proximal, distal e na célula da medula renal. 
• A função renal dedicada à manutenção da homeostase da glicose depende, em grande parte, da integridade 
destes fatores físicos (fluxo de sangue) e bioquímicos (enzimas e transporte). Portanto, qualquer alteração 
no fluxo sangüíneo renal, no ritmo de filtração glomerular e na função tubular pode gerar distúrbios na 
homeostase da glicose.
Captação de 
glicose e 
gliconeogêse
Síntese e 
degradação de 
glicogênio e 
formação de 
lactato
Glicólise e gliconeogênese renal
Síntese e utilização de corpos cetônicos
• Produção de corpos cetônicos: acetoacetato, β hidroxibutirato e 
acetona 
•Realizado nas mitocôndrias do tecido hépático a partir de moléculas de 
Acetil coA 
•Em condições normais: utilizado como fonte de energia para músculo 
cardíaco e esquelético, rins e cérebro.
Cetogênese
Síntese e utilização de corpos cetônicos
• Acetoacetato e β-hidroxibutirato são lançados no sangue para uso dos tecidos 
extra-hepáticos.
PUCHALSKA & CRAWFORD, Cell Metabolism25, February 7, 2017
Síntese e utilização de corpos cetônicos
Síntese e utilização de corpos cetônicos
• A cetogênese aumenta durante o jejum e na diabetes tipo I 
• A presença de corpos cetônicos no sangue é chamado de 
cetonemia e seu aumento de hipercetonemia. 
• A presença de corpos cetônicos na urina é chamada de 
cetonúria
O excesso de β-OHB no sangue reduz a 
lipólise no tecido adiposo e diminui a taxa 
metabólica nos tecidos.
Ácido úrico
O ácido úrico é um sólido incolor, inodoro e insípido. O ácido úrico é uma purina, classe de 
compostos químicos que engloba a adenina e a guanina (as purinas presentes nas bases do 
DNA), e a cafeína. 
 É praticamente insolúvel em água. Contudo, possui pKa de 5,8 e pode formar sais os quais 
são também, em sua maioria, pouco solúveis
O ácido úrico é um produto de excreção final do catabolismo de ácidos nucléicos sendo 
encontrado em quantidades elevadas nas fezes (guano) de aves, répteis e morcegos. É a 
presença de ácido úrico nas fezes de aves que faz com que estas danifiquem a pintura dos 
carros. Em humanos, é encontrado em pequenas quantidades no sangue e na urina 
humana.
Digestão e absorção de ácidos nucleicos 
Os ácidos nucléicos ingeridos não sofrem efeito das enzimas gástricas, mas no intestino delgado, 
ribonuclease e deoxiribonuclease I e II, que são secretadas no suco pancreático, hidrolisam os ácido 
nucléicos, principalmente a oligonucleotídeos. Estes são então hidrolisados por fosfodiesterases, 
também secretadas pelo pâncreas, para a liberação de 5’- e 3’-mononucleotídeos. A maioria destes é 
hidrolisada a nucleosídeos por variáveis grupos específicos de nucleotidases ou por uma variedade 
de não-específicas fosfatases. Os nucleosídeos resultantes podem ser absorvidos intactos pela 
mucosa intestinal, ou eles podem ser submetidos a nucleosídeo fosforilases -nucleosidases (de 
purinas em geral, de pirimidinas em geral, de uridina e de timina) e fosforilados então a bases livres. 
A mucosa do intestino delgado é rica em nucleosídeo fosforilases, assim, mesmo os nucleosídeos 
absorvidos provavelmente serão, em sua maioria, hidrolisados a bases neste tecido. 
Experimentos indicam que tanto as purinas como pirimidinas de ácidos nucléicos 
ingeridos são usados apenas em pequena quantidade para a síntese de ácidos 
nucléicos para os tecidos, e, no caso das purinas, a maioria das bases é catabolisada.
http://us.expasy.org/cgi-bin/nicezyme.pl?3.1.27.7
http://us.expasy.org/cgi-bin/nicezyme.pl?3.1.21.1
http://us.expasy.org/cgi-bin/nicezyme.pl?3.1.4.1
http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/biomoleculas/enzimas/3-1-3-5.HTM
http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/biomoleculas/enzimas/3.1.3.1.2.htm
http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/biomoleculas/enzimas/2-4-2-1.HTM
http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/biomoleculas/enzimas/2-4-2-2.HTM
http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/biomoleculas/enzimas/2-4-2-3.HTM
http://www.lbqp.unb.br/bioq/htm/biomoleculas/enzimas/2-4-2-4.HTM
Catabolismo de 
pirimidinas
As vias para a degradação das pirimidinas 
geralmente levam à produção de NH4+ e 
assim, à síntese de ureia. 
Catabolismo de pirimidinas
Catabolismo de purinas 
Reutilização de bases nitrogenadas
As bases púricas e pirimídicas livres são constantemente liberadas nas células durante a 
degradação metabólica dos nucleotídeos. 
As purinas livres são, em grande parte, salvas e reutilizadas para sintetizar nucleotídeos, 
em uma via muito mais simples que a síntese de novo dos nucleotídeos púricos. 
Uma das principais vias de salvação consiste em uma única reação, catalisada pela 
adenosina-fosforribosil-transferase, na qual adenina livre reage com PRPP para 
produzir o correspondente nucleotídeo da adenina: 
Guanina e hipoxantina (produto da desaminação da adenina) livres são salvas por essa 
mesma via, pela hipoxantina-guanina-fosforribosil-transferase. Existe uma via de 
salvação semelhante para bases pirimídicas em microrganismos e, possivelmente, em 
mamíferos.
Hiperuricemia e gota
O ácido úrico é um ácido fraco (pKa 5,8) 
que existe largamente como urato, a forma 
ionizada, em pH fisiológico. A quantidade 
de urato no organismo é o resultado do 
balanço entre a ingesta dietética, a síntese 
endógena e a taxa de excreção. 
A hiperuricemia pode ser o resultado da 
redução da excreção de ácido úrico(85% a 
90%) ou do aumento da produção (10% a 
15%). Mesmo em indivíduos cuja excreção 
diária de ácido úrico esteja acima do 
normal (hiperprodutores), pode ocorrer 
redução relativa na eliminação renal do 
ácido úrico, ou seja, tanto a hiperprodução 
quanto a hipoexcreção contribuiriam para a 
hiperuricemia.
Tratamento de hiperuricemia
A gota pode ser tratada de 
maneira eficiente por uma 
c o m b i n a ç ã o d e t e r a p i a s 
nutricionais e farmacológicas. 
Alimentos especialmente ricos 
em nucleotídeos e ácidos 
nucleicos, como fígado ou 
produtos glandulares, devem 
ser removidos da dieta. Um 
grande alívio dos sintomas 
p o d e s e r o b t i d o p e l a 
administração de alopurinol, 
que inibe a xantina-oxidase, a 
enzima que catalisa a conversão 
de purinas em ácido úrico. O 
alopurinol é um substrato da 
x a n t i n a - o x i d a s e , q u e o 
c o n v e r t e e m o x i p u r i n o l 
(aloxantina). 
Quando a xantina--oxidase é inibida, os produtos de excreção do 
metabolismo das purinas são xantina e hipoxantina, que são mais 
hidrossolúveis que o ácido úrico e apresentam menor 
probabilidade de formar depósitos de cristais.