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Fisiologia Caso 4 Filtração Glomerular Introdução Antes de iniciar o estudo da fisiologia renal, é importante relembrar as funções renais. Cabe aos rins realizarem funções homeostáticas (relacionadas à manutenção da constância do meio interno), como o balanço de eletrólitos (como sódio e potássio), regularem o volume de água do organismo e realizarem o balanço ácido-base do sangue pela reabsorção de bicarbonato. Além disso, os rins realizam a função excretora de metabólitos de drogas, ácido úrico e produtos nitrogenados, e uma função endócrina por meio da secreção de eritropoietina (hormônio importante na formação de hemácias), vitamina D ativa (importante para a absorção de cálcio) e renina. *A excreção de água e eletrólitos é determinada pela osmolaridade do meio interno Com base nas funções, pode-se deduzir que pacientes com problemas renais terão diversas repercussões no organismo como um todo. A doença renal crônica é a condição em que se tem uma perda progressiva e irreversível de todas as funções renais. Essa doença chama a atenção pois o paciente só vai apresentar sintomas quando ela se encontrar num estágio avançado (geralmente de pré-diálise), por muito tempo ela é assintomática. Uma das principais causas de DRC é a hipertensão arterial. Os rins recebem 20% do débito cardíaco por minuto, que corresponde ao fluxo sanguíneo renal (cerca de 1200 ml de sangue/ min, ou 650 ml de plasma/ min). Desse volume de plasma, apenas 20% é filtrado, com isso, a taxa de filtração glomerular é de cerca de 125 ml/ min (180 L/ dia). Considerando que só 1% do filtrado vira urina, pode-se afirmar que em condições normais os rins produzem 1,8 L de urina. Mecanismos renais de manipulação do plasma A arteríola aferente é responsável por levar sangue ao glomérulo. O filtrado (muito semelhante ao plasma e diferente da urina) segue pela cápsula de Bowman e todos os seguimentos tubulares depois. A medida que o filtrado percorre os túbulos ele sofre diversas modificações, tanto no volume quanto na composição, para que no final se forme a urina. *O filtrado difere do plasma somente pela ausência de proteínas Pode-se perceber então que a filtração é o primeiro passo na formação da urina. Esse processo é puramente mecânico e físico, pois existem pressões que empurram o plasma para filtração. O mecanismo de transformação do filtrado em urina se baseia em diversos intercâmbios realizados entre o conteúdo intratubular e o sangue presente nos capilares peritubulares (formados a partir da arteríola eferente). A excreção é resultante da filtração somada com a secreção tubular subtraindo aquilo que foi reabsorvido. Taxa de Filtração Glomerular Também chamado de ritmo de filtração glomerular, corresponde à dinâmica de filtração glomerular, isto é, o volume de filtrado que se obtém por minuto. A filtração glomerular é a primeira passagem dos solutos do plasma para a luz tubular, e ela não é seletiva quimicamente A TFG é determinada por dois fatores, a permeabilidade seletiva da membrana de filtração e a pressão efetiva de filtração (PEF). A PEF é a diferença entre as pressões no glomérulo e na cápsula de Bowman. Permeabilidade Seletiva A membrana de filtração é formada por 3 camadas de células (endotélio, membrana basal e células mesangiais, que são células epiteliais da camada visceral da cápsula de Bowman) que definem uma permeabilidade seletiva e constante, que representa o quanto a membrana é permeável para a passagem do filtrado. A permeabilidade seletiva da membrana de filtração dependente das características da membrana e da superfície disponível para a filtração (quanto menor a superfície, menor a taxa de filtração). É estabelecido que, fisiologicamente, kf = 12,5 mL/ min x mmHg. (é a constante de permeabilidade), esse valor significa que se for aplicada uma pressão de filtração de 1 mmHg, em 1 minuto se terá 12,5 mL de filtrado. A membrana de filtração representa uma barreira física para moléculas com mais de 4nm e uma barreira eletroquímica (oferecida pela membrana basal que é formada por glicoproteínas negativas) para moléculas aniônicas grandes (ou de cargas negativas), como proteínas plasmáticas. . Células mesangiais A superfície disponível para a filtração pode ser alterada por vários fatores. Ao redor das alças glomerulares, existem as células mesangiais que emitem prolongamentos contráteis (possuem filamentos de actina e miosina) que envolvem os capilares. Quando as células mesangiais se contraem, a superfície para filtração diminui, assim como quando elas relaxam a superfície para filtração aumenta. Graças a sua capacidade contrátil, essas células tem um importante papel no controle do fluxo sanguíneo dos capilares glomerulares. A contração ou relaxamento dessas células são determinados pela angiotensina I I e pelo peptídeo natriurético atrial, dessa forma, pode-se afirmar que essas duas substâncias alteram o valor de kf. Angiotensina I I promove contração das células mesangiais, o que diminui o tamanho das alças glomerulares, sua superfície de filtração, o kf e a taxa de filtração consequentemente. Oposto a essa situação se tem o peptídeo natriurético atrial, que promove relaxamento das células mesangiais, o que aumenta o tamanho das alças glomerulares, sua superfície de filtração, o kf e a taxa de filtração consequentemente. Pressão Efetiva de Filtração A PEF é o outro fator determinante da filtração glomerular, que é a força que empurra o líquido para dentro da cápsula de Bowman. Essa pressão é resultante de pressões que são favoráveis ao processo de filtração e pressões que são contrárias a esse processo. A pressão que empurra o líquido para a cápsula é a pressão hidrostática (60 mmHg para filtração), a pressão contrária a filtração que é determinada pelas proteínas plasmática é a pressão oncótica (32 mmHg contra filtração) e a outra pressão também contrária à filtração, mas que é determinada pelo líquido de dentro da cápsula de Bowman é a pressão capsular (18 mmHg contra a filtração). *A PO aumenta ao longo do capilar glomerular Com isso, PEF = PH – (PO + PC) PEF = 10 mmHg *Perceba que PEF (10 mmHg) x kf (12,5 ml/ min x mmHg) resulta em 125 ml/ min, que é a TFG mencionada no início Regulação do Fluxo Sanguíneo Renal O principal mecanismo de regulação da TFG ocorre através da regulação do fluxo sanguíneo renal, que acontece por meio de uma variação na resistência (por meio da contração da musculatura lisa vascular) da arteríola aferente e da arteríola eferente. Seja na contração da aferente, seja na da eferente, haverá uma redução do fluxo plasmático renal. Um aumento na resistência da arteríola aferente (pode ser provocado pela adrenalina e noradrenalina) diminui o fluxo sanguíneo glomerular, com isso a pressão efetiva de filtração diminui e a TFG também. *Em grandes stress a TFG pode ir a zero, graças a adrenalina Por outro lado, um aumento na resistência da arteríola eferente (pode ser provocado pela angiotensina I I) provoca um congestionamento de sangue no glomérulo, isso aumenta a PEF e aumenta a TFG consequentemente. Mesmo agindo nas duas arteríolas, a angiotensina I I, adrenalina e noradrenalina têm preferências. A arteríola eferente tem muito mais receptores para angiotensina I I do que a aferente, que por sua vez tem muito mais receptores adrenérgicos do que a eferente. As três substâncias agem nas duas, porém, com preferência por uma. É possível também acontecer a vasodilatação das arteríolas renais, sendo que em ambas essa situação provoca um aumento do fluxo sanguíneo renal. Uma diminuição na resistência da arteríola aferente (pode ser provocada por prostaglandinas) provoca um congestionamento de sangue no glomérulo, isso aumenta a PEF e aumenta a TFG consequentemente. As prostaglandinas atuam principalmente em rins doentes. É importante saber que anti-inflamatórios inibem a síntese de prostaglandinas, por isso seu uso deve ser feito comcautela em pacientes com doenças renais pela importância delas na manutenção do fluxo sanguíneo renal. Inibir a formação delas pode gerar eventos isquêmicos nos rins e isso pode precipitar uma insuficiência renal aguda. . Por outro lado, uma diminuição da resistência da arteríola eferente faz com que o sangue saia do glomérulo com mais facilidade, isso diminui a PEF e diminui a TFG consequentemente. Regulação da Taxa de Filtração Existem mecanismo que atuam com o objetivo de manter a constância da TFG, quando o organismo se encontra em homeostasia. Esses mecanismos podem ser intrínsecos (relacionados apenas com os rins, por isso podem ser chamados de mecanismos de auto-regulação), como o mecanismo miogênico e o feedback túbulo-glomerular, ou extrínsecos (são mais potentes que os intrínsecos), como influência do SNA simpático (inerva arteríolas aferentes e eferentes) e influências humorais (hormônios que alteram o tônus das arteríolas) da angiotensina I I, fator natriurético atrial e prostaglandinas Auto-regulação renal A auto-regulação é a capacidade de o rim manter a TFG constante diante de flutuações naturais que acontecem graças a mudanças de PA. Quando a PA média varia entre 80 e 200 mmHg, a auto- regulação se mostra eficaz e faz a TFG permanecer “constante” (existirão apenas variações discretas na TFG, mesmo com a regulação). *Se atentar pois esse mecanismo não é perfeito, tanto o FSR (fluxo sanguíneo renal) quanto a TFG variam discretamente diante de alterações de PA Perceba no gráfico que dentro de um determinado intervalo de variação de PAm a auto-regulação renal se mostra eficaz na manutenção da constância da TFG, porém, quando a PA cai muito e sai do intervalo (cai para menos de 80 mmHg), esse mecanismo de regulação deixa de funcionar. Nessa situação, o SNA simpático e a angiotensina I I começam a atuar nas arteríolas para reestabelecer a TFG. ●O mecanismo miogênico é um mecanismo de auto- regulação do fluxo sanguíneo local que serve para manter a TFG o mais constante possível em torno de 125 ml/ min. O aumento da PA causa estiramento do m. liso vascular na arteríola aferente. Canais iônicos sensíveis ao estiramento se abrem, promovendo vasoconstrição, redução do fluxo sanguíneo e da pressão capsular consequentemente. Dessa forma, o rim reage ao aumento de pressão para impedir que ele cause grandes alterações na TFG. ●O feedback túbulo-glomerular é a auto-regulação renal mediada pela mácula densa, que detecta modificações na carga do filtrado, além das concentrações de solutos e água dele. O aparelho justaglomerular é uma estrutura formada a partir do contato do túbulo contorcido distal com as arteríolas glomerulares. Esse contato gera dois tipos de células modificadas, as células justaglomerulares e as células que constituem a mácula densa O feedback túbulo-glomerular acontece da seguinte forma: diante do aumento da TFG, o fluxo sanguíneo no sistema tubular aumenta e o néfron não tem tempo para processar o filtrado adequadamente. Nessas condições, não acontece reabsorções e secreções tubulares adequadas. A mácula percebe as alterações na composição do filtrado e libera substâncias parácrinas (ATP, óxido nítrico e adenosina) para a arteríola aferente, que sofrerá vasoconstrição, e para as células mesangiais, que também sofrerão contração. Com isso, a resistência na arteríola aferente aumenta e a pressão hidrostática diminui, além de a superfície filtrante estar diminuída graças a contração das células mesangiais, isso tudo provoca uma diminuição da TFG. Regulação realizada pelo SNA simpático Esse mecanismo extrínseco é o mais importante regulador do FSR e da TFG, pois o SNA simpático inerva as arteríolas aferentes e eferentes, onde a noradrenalina e adrenalina promovem vasoconstrição, redução do FSR e TFG consequentemente, e no final há uma menor produção de urina. Quanto mais intensos os estímulos, maior o efeito desse mecanismo, e eles geralmente acontecem em situações de fuga, hipotensão, estresse e atividades físicas. Influências Humorais ●Fator natriurético atrial: contrário à ação simpática, é o hormônio liberado quando há um aumento de volume plasmático. Isso aumenta a distensão atrial, o que promove a secreção do FNA. Esse hormônio segue até os rins pelo sangue, onde vai causar dilatação das arteríolas aferentes e constrição das eferentes, já nos túbulos renais promove a diminuição da reabsorção de Na. Todos esses fatores vão aumentar a secreção de sódio, e com ele líquidos, na urina, o que vai reestabelecer o volume plasmático. *Alguns autores não consideram a constrição das eferentes . ●Prostaglandinas são substâncias importantes em patologias renais pois promovem vasodilatação das arteríolas aferentes (o que aumenta o FSR e a TFG) especialmente em situações de isquemia renal, onde realizam um efeito nefroprotetor. *As principais prostaglandinas são a PGI E-1 e a PGI E-2 ●Diante da queda de PA, FSR ou por estimulação simpática, os rins liberam renina, que vai converter angiotensinogênio em angiotensina 1, que se torna angiotensina I I. Quanto a angiotensina I I, já sabemos que ela tem ação vasoconstritora preferencialmente sobre a arteríola eferente, o que causa aumento da pressão glomerular e da TFG consequentemente. Esse mecanismo, teoricamente produziria uma redução da PA. Isso não acontece pelo seguinte motivo: Considerando que um volume maior de plasma se tornou filtrado, o sangue que permanece no vaso fica com uma concentração muito maior de proteínas (isso aumenta a pressão coloidosmótica). Esse sangue segue da arteríola eferente ao capilar peritubular, o qual está recebendo um fluxo sanguíneo muito menor (pois a arteríola eferente está contraída) com uma pressão hidrostática menor. Considerando esses dois aspectos, entende-se que nos túbulos renais acontecerá uma reabsorção de líquido muito intensa, recuperando o volume de plasma excessivo que se perdeu pela ação da angiotensina I I. Dessa forma, mesmo que a angiotensina I I promova aumento da filtração glomerular, isso não significa que ela está aumentando a secreção de líquidos, uma vez que eles estão sendo reabsorvidos. *A angiotensina I I promove a liberação de aldosterona, substância que também estimula na reabsorção de sódio e água pelos túbulos renais Depois de tudo isso surge a dúvida, “qual a importância então da angiotensina I I se ela promove uma maior filtração glomerular, porém vem acompanhada de uma maior reabsorção tubular? ”. O objetivo dessa ação da angiotensina é a manutenção da filtração de excretas metabólicas (como creatinina, ureia, etc.), que serão eliminadas na urina, e uma manutenção do volume sanguíneo, que é necessária uma vez que a angiotensina I I é liberada quando o indivíduo se encontra hipotenso. Reabsorção e Secreção Tubular Introdução A manipulação renal do plasma se inicia com a filtração glomerular. O filtrado, enquanto passa pelos túbulos renais, vai se transformando por meio de processos de reabsorção e secreção tubular. Como já foi visto, no início do trajeto tubular o filtrado é muito semelhante ao plasma (o que os difere é a ausência de proteínas no filtrado), conforme ele percorre os túbulos renais, sofre modificações a ponto de se tornar a urina que será excretada no final. São filtrados em torno de 180 L de plasma por dia, e somente 1,8 L aproximadamente se tornam urina. Com isso, percebe- se que existe uma intensa reabsorção nos túbulos (ela é, inclusive, mais importante que a secreção), por isso o volume de filtrado é tão diferente do de urina. A reabsorção tubular é a passagem de substâncias da luz tubular para a luz do capilar peritubular. Cada substância tem um mecanismo de reabsorção e secreção totalmente únicos. Transportes Transepiteliais Para ir da luz tubular até a luz capilar, qualquer substância presente no filtrado deve atravessar o epitélio tubular, o interstício e o endotélio capilar. Como o capilar é ricoem poros e o interstício não oferece nenhum obstáculo, por essas duas “barreiras” as substâncias atravessam sem dificuldade. Porém, o epitélio tubular oferece um transporte característico para cada substância, por isso deve-se compreender os transportes transepiteliais, que nada mais são do que a forma como cada substância atravessa o epitélio dos túbulos renais. *As substâncias são estimuladas a serem reabsorvidas pela pressão coloidosmótica maior e hidrostática menor no capilar Ao observar as células tubulares, percebe-se que existe uma fenda entre elas, sendo que há a adesão entre duas células vizinhas em apenas um ponto. Para atravessar o epitélio, a substância pode seguir dois transportes, o transporte paracelular onde ela segue entre duas células, não tendo que atravessar o interior de nenhuma delas, ou o transporte intracelular, onde a substância deve atravessar a membrana apical, citoplasma e membrana basal (ou basolateral) da célula tubular (na secreção tubular o trajeto é o contrário) Tipos de Transporte Os transportes transcelulares acontecem por transportadores (ou carreadores) ou por canais iônicos. Os transportes paracelulares geralmente são mecanismos passivos, dependentes de um gradiente de concentração, que envolvem a travessia da substância pelas junções de oclusão . ●Na membrana basal principalmente existe o transporte ativo, que é aquele que vai contra um gradiente e requer um gasto energético, realizado pela bomba de sódio/ potássio, que tira 3 Na+ da célula e adiciona 2 K+. Com isso, a concentração de Na+ intracelular é baixa, o que auxilia na manutenção da carga negativa do meio intracelular. Para atravessar a membrana apical existem 3 mecanismos: ●A difusão simples é o transporte que depende de um gradiente de concentração e da existência de canais específicos para a substância na membrana. A difusão facilitada também depende de um gradiente de concentração, porém ao invés de canais iônicos ela utiliza transportadores. ●O contra-transporte é o transporte realizador por um trocador (ou antiporter) que vai permitir a entrada de uma substância na célula ao mesmo tempo que remove outra. ●O cotransporte é o transporte realizado por um cotransportador (ou simporter) que vai realizar o transporte de duas substâncias em uma mesma direção ao mesmo tempo. Túbulo Contorcido Proximal (TCP) No TCP existem as vilosidades voltadas para a luz. As células aqui são ricas em mitocôndrias e carreadores, esse é o local onde 65% do filtrado de Na+, Cl- e K+ é reabsorvido. Além disso, aqui acontece 100% da reabsorção de glicose e aminoácidos. Vale ressaltar ainda a importância dessa região do néfron na secreção de H+, algumas drogas, ácidos orgânicos e bases, e também a reabsorção isosmótica de água, a medida que os solutos são reabsorvidos, a água vai junto, por isso se reabsorve cerca de 65% da água do filtrado nessa região do néfron. Reabsorção de Sódio Ao longo do néfron, em torno de 65% do sódio é reabsorvido no TCP, 25% no segmento ascendente da AH, 5% no TCD e 3% podem ou não ser reabsorvido no túbulo coletor (depende de vários fatores, como a volemia), sendo que em torno de 1% do sódio filtrado é eliminado. A reabsorção de sódio no TCP é diferente no início e no final desse segmento do néfron. ●No início do TCP, graças a bomba de Na/ K presente na membrana basal das células, há uma concentração muito baixa de Na+ intracelular, o que garante um gradiente eletroquímico, que é algo favorável para reabsorção de sódio. O Na+ atravessa a membrana apical das células do início do TCP por canal iônico (difusão simples), por trocador Na/ H ou por cotransportador Na/ glicose (ou aminoácidos, cloro, fosfatos ou lactato), que é o principal mecanismo. As substâncias que o cotransportador leva junto do Na+ saem da célula pela membrana basal por difusão facilitada (principalmente), realizada por um transportador a favor de um gradiente de concentração. *O Na+ pode ser reabsorvido também associado a moléculas de água, as quais realizam transporte paracelular. Outras substâncias que seguem esse mesmo trajeto associado a água são o K+ e o Cl-. ●No final do TCP acontecem mecanismos diferentes. A bomba de Na/ K está funcionando da mesma forma que no início do túbulo, porém, aqui o Na+ atravessa a membrana apical por um cotransportador Na+/ Cl-. O Cl- geralmente sai por canais iônicos da célula. *O Cl- também pode realizar transporte paracelular aqui graças a um gradiente elétrico criado pelo Na+ que foi levado ao capilar Reabsorção de glicose e aminoácidos O grande detalhe aqui é que acontece uma reabsorção de 100% da glicose e aa presentes no filtrado tubular. Ambas as substâncias realizam um transporte transcelular promovido por cotransportadores (um para levar glicose e outro aa), ambos responsáveis por levar Na+ junto das duas substâncias. Para sair da célula, os aminoácidos sofrem difusão facilitada, assim como a glicose, já o Na+ segue pela bomba sódio/ potássio. . O cotransportador Na+/ glicose é chamado de SGLT 2, já o transportador que tira a glicose da célula é o GLUT 2 (independente de insulina). Inibidores de SGLT 2 são usados no tratamento de diabetes Glicosúria, poliúria e polidipsia ●A glicosúria, característica da diabetes descompensada, acontece pelo seguinte motivo: como no sangue existe uma quantidade aumentada de glicose, no filtrado glomerular também existirá. Como existem quantidades limitadas de GLUT 2, quando a quantidade de glicose extrapola a quantidade de transportadores ela deixa de ser 100% reabsorvida e continua no filtrado. Como somente no TCP que acontece a reabsorção da glicose, ela seguirá por todo o trajeto dos túbulos sem alteração, até que será excretada na urina, caracterizando uma glicosúria. *O máximo de glicose que pode ser reabsorvida são 375 mg/ min (chamado de transporte máximo), essa quantidade é reabsorvida quando a concentração de glicose no plasma é de 4 mg/ ml. A partir daí, por mais que a concentração plasmática de glicose aumente, os rins não têm capacidade de filtrar mais glicose do que já filtram, então a concentração de glicose excretada aumenta cada vez mais. ●Como junto da glicose vai sódio, o paciente também terá uma diminuição da reabsorção de Na+. Como a água é reabsorvida por osmose e os solutos não estão deixando o filtrado, a água permanece nele também. Dessa forma, haverá um aumento da quantidade de urina produzida, caracterizando uma poliúria. Graças a poliúria o paciente fica desidratado, isso provoca sede, que é a chamada polidipsia Perceba então que a diabetes descompensada causa glicosúria, que causa poliúria que causa polidipsia. Se atente porque a polidipsia NÃO causa poliúria, o paciente diabético não urina mais por beber mais água, ele bebe mais água por urinar mais. Reabsorção de Bicarbonato Cerca de 85% do bicarbonato filtrado é reabsorvido. O bicarbonato é uma molécula muito grande que não realiza transporte transcelular nem paracelular, ele será reabsorvido indiretamente. O bicarbonato só não atravessa a membrana apical, a basal sim Inicialmente, é importante lembrar que a bomba sódio potássio presente na membrana basal cria uma concentração baixa de Na+ intracelular e deixa esse meio com carga negativa. Isso garante a entrada de Na pela membrana apical por um trocador sódio/ hidrogênio. *O Na que entra geralmente vem do bicarbonato de sódio O hidrogênio lançado no filtrado não pode ficar livre, porque se ficar vai aumentar a acidez do filtrado. Ele vai se combinar com o bicarbonato e formar ácido carbônico, que se dissocia em CO2 e H2O, ambas substâncias que entram na célula por difusão. Dentro da célula, CO2 e H2O formam novamente H2CO3 (pela ação da anidrase carbônica), que se dissocia em bicarbonato e H+. Enquanto o bicarbonato sai pela membrana basal por difusão simples, o H+ é encaminhado para a luz tubular (por um trocador Na+/ H+) para se combinar com outro bicarbonato edar continuidade ao processo já descrito. Reabsorção de Água A medida que solutos (como sódio, glicose, aminoácidos e bicarbonato) são reabsorvidos no TCP, a água segue junto por osmose graças a grande permeabilidade do epitélio tubular. O transporte da água acontece por isosmolaridade. A água também pode realizar sozinha um transporte transcelular, que será por difusão simples (depende de um gradiente osmótico) graças a canais de aquaporina. Alça de Henle e TCD Inicial ●No segmento descendente da Alça de Henle não existem vilosidades e são encontradas poucas mitocôndrias nas células que o compõe, a função desse segmento é a reabsorção de cerca de 10% da água filtrada. Neste segmento existem muitos canais de aquaporina (água é reabsorvida por difusão simples), o que oferece a essa porção do néfron uma permeabilidade grande à água. Não há reabsorção de solutos aqui. ●No segmento ascendente espesso da alça de Henle e no início do túbulo contorcido distal, por outro lado, existem células espessas, ricas em mitocôndrias, cuja função é reabsorver 20% do NaCl, 15% de bicarbonato, 20% de cálcio, potássio e magnésio. Reabsorção de solutos na Alça de Henle Ascendente Na porção ascendente há uma reabsorção significativa de NaCl, processo esse que regula a reabsorção de outros solutos. Graças ao gradiente eletroquímico criado pela bomba sódio/ potássio, um transportador realizará um transporte triplo de substâncias para dentro da célula, enviando Na, K e 2 Cl do filtrado para o meio intracelular. O cloro sai para o sangue por um canal iônico. O potássio pode seguir para o sangue (geralmente faz isso) ou voltar para o filtrado, ambos caminhos que ele segue por canais iônicos. O sódio, por sua vez, é bombeado pela bomba sódio/ potássio. . *Diuréticos de Alça, como a furosemida, agem aqui, principalmente no transportador da membrana apical que leva os 3 íons. Esse diurético inibe o transporte, com isso diminui a reabsorção de Na, o que posteriormente diminuirá a reabsorção de água. Reabsorção de NaCl no TCD inicial Cerca de 5% do NaCl filtrado é reabsorvido aqui. A reabsorção novamente se inicia pela criação de um gradiente eletroquímico pela bomba sódio potássio. Isso estimula a entrada de Na na célula por um cotransportador sódio cloro. O cloro sai da célula para o sangue por canais iônicos. *Diuréticos do grupo tiazídicos (como a hidroclorotiazida) inibem o cotransportador sódio cloro. Como nessa área do néfron se reabsorve apenas 5% de Na, o efeito desses diuréticos as vezes não é tão intenso TCD final e Ducto Coletor Nestas estruturas existem células cúbicas com poucas mitocôndrias que realizam reabsorção facultativa, dependente de modulação hormonal. Nessas regiões existem receptores de aldosterona, paratormônio, vasopressina e outras substâncias. Para relembrar, a água é reabsorvida no TCP por isosmolaridade e na parte descendente da alça pela alta permeabilidade dessa região oferecida por canais de aquaporina (permite difusão simples). Não há reabsorção na porção ascendente e TCD inicial pois são estruturas impermeáveis. No TCD final e ducto coletor, a permeabilidade é dependente principalmente do ADH (processo que será explicado na próxima aula). Regulação hormonal realizada pela aldosterona Esse hormônio age nas células principais e é responsável por estimular a reabsorção de sódio, sendo que nessas regiões do néfron chega cerca de 8% apenas de todo o Na filtrado. No néfron distal pode ser reabsorvido até 7,5% do Na, dependendo da intensidade da ação da aldosterona. A excreção final de Na é de 0,5 a 3%. Novamente, a bomba de sódio potássio cria um gradiente eletroquímico no interior da célula tubular. O potássio que entra na célula será secretado para a luz tubular (pois o filtrado possui cargas muito negativas, o que atrai o potássio) e o gradiente criado estimula a entrada do Na pela membrana apical, ambos processos que ocorrem por canais iônicos O detalhe importante é que a aldosterona desencadeia a síntese de proteínas que estimulam as bombas de sódio potássio e os canais iônicos já existentes, estimula a síntese de novas bombas e novos canais iônicos. Dessa forma, será retirado muito mais potássio do sangue e liberado no filtrado, e será retirado muito mais sódio do filtrado de liberado no sangue. Secreção de Potássio Como ela é estimulada pela aldosterona, quando se tem um aumento do potássio plasmático o córtex da adrenal percebe e passa a secretar aldosterona, que age no néfron distal aumentando a secreção de potássio. Existem diuréticos chamados de poupadores de potássio, como a espironolactona, que ocupam os receptores de aldosterona impedindo sua ação. Dessa forma, se reabsorve menos sódio (o que aumenta sua secreção e a de água consequentemente) e se elimina menos potássio *Vale lembrar que os dois estímulos para secreção de aldosterona são a ação da angiotensina I I (secretada quando a volemia ou a PA diminuem) e o aumento de potássio plasmático. . Regulação da Osmolaridade do LEC Osmolaridade O líquido extracelular (LEC) inclui diversos compartimentos, como plasma e o líquido intersticial, e nele se encontram íons, moléculas orgânicas e outros solutos dissolvidos em água. A concentração de todos os solutos em conjunto em um determinado volume de líquido (geralmente em litros) é a osmolaridade. Para existir homeostase, é necessário que a osmolaridade do LEC e do LIC seja a mesma, mesmo as concentrações de cada soluto em cada compartimento sendo diferentes. Dessa forma, embora os volumes de cada soluto sejam diferentes no LEC e no LIC, é necessário que a concentração total deles seja igual para existir homeostase. Diante de alterações do LEC, se não existissem mecanismos de correção, a tendência seria a migração de solvente do compartimento com menor osmolaridade para o com maior osmolaridade (processo de osmose). Quando a osmolaridade do LEC aumenta, o LIC perde água para ele (células desidratam). Quando a osmolaridade do LEC diminui, o LIC recebe água dele (células edemaciam). Regulação da Osmolaridade do LEC A sensação de sede e a regulação da concentração da urina são dois grandes parâmetros responsáveis por controlar a osmolaridade do LEC. Todas as vezes que a osmolaridade do LEC fica diferente do valor de referência (0,3 osmóis/ L ou 300 miliosmóis/ L), osmorreceptores localizados na região anterolateral do hipotálamo (no soalho do 3º ventrículo, próximos da eminência média hipotalâmica) percebem essa alteração e promovem modificações na sensação de sede e na reabsorção de água pelos rins, podendo aumentar ou diminuir ambos os mecanismos. Balanço Estacionário de Água Para manutenção da osmolaridade do meio interno deve existir um equilíbrio entre a ingestão e a perda de água pelo organismo (é o chamado balanço estacionário de água). Quando a ingestão supera a perda (balanço positivo), o organismo tende a formar uma urina mais diluída e diminuir a sede, quando a perda supera a ingestão (balanço negativo), o organismo aumenta a sede e tende a formar uma urina mais concentrada. A entrada de água no organismo acontece tanto na ingestão de líquidos quanto de alimentos. Além disso, há a produção de água pelo metabolismo celular. Quanto a perda de água, ela acontece na respiração, transpiração, perda insensível (é como uma evaporação que acontece pela pele), excreção das fezes e excreção renal, que é o principal mecanismo. Em um dia normal, se ingere cerca de 1200 ml de água em bebidas, 1000 em alimentos e se produz cerca de 350 no metabolismo. Desses 2550 ml, 900 são eliminados por perda insensível e respiração, 50 por suor, 100 pelas fezes e 1500 pela urina. Aumento da Osmolaridade do LEC Diante de uma perda maior de água por suor ou pelas fezes por exemplo, os osmorreceptores do hipotálamo percebem essa alteração e despertam a sede, que é o apetite específico por água. Uma vez ingerida a água, antes mesmo de a osmolaridadeser corrigida, receptores da orofaringe e TGI já enviam sinais aos osmorreceptores para cessar sua estimulação. Com a normalização da osmolaridade, a estimulação dos osmorreceptores é totalmente cessada. O outro aspecto que deve ser considerado é que o aumento da osmolaridade é percebido pela neurohipófise, que secreta mais ADH, com isso estimula a reabsorção de água livre (é reabsorvida sem depender da reabsorção de solutos) pelos rins diminuindo sua excreção na urina (se torna hiperosmótica), o que diminui a osmolaridade do LEC. Lembre que o ADH age principalmente no ducto coletor estimulando a abertura de canais de aquaporina para uma maior reabsorção de água. Diminuição da Osmolaridade do LEC Diante da diminuição da osmolaridade do LEC, processos contrários aos descritos acima acontecerão. A diminuição é percebida por osmorreceptores hipotalâmicos, que passam a inibir a sensação de sede. Além disso, inibe-se a neurohipófise de secretar ADH (fica com baixas concentrações plasmáticas), isso deixa de estimular a grande reabsorção de água pelo rim e aumenta, consequentemente, sua excreção na urina (se torna hiposmótica). Com isso, a osmolaridade do LEC aumenta. Em Condições Normais Em condições normais, a urina é isosmótica, isto é, tem a mesma osmolaridade do plasma. Para isso acontecer, o rim excreta cerca de 600 mOsm/ dia por meio de urinas de diferentes osmolaridades dependendo da quantidade de água (fator determinante da osmolaridade da urina) A osmolaridade máxima da urina é de 1200 mOsm/ L e a mímica de 20 mOsm/ L. Considere que o volume de urina excretado é obtido a partir da divisão entre a quantidade de osmoles que devem ser excretados e a osmolaridade da urina. . Volume Obrigatório de Urina O chamado volume obrigatório de urina, que é o volume de urina secretado para que a perda de líquido seja a mínima possível, corresponde à 600 (quantidade de mOsm produzidos em média por dia) dividido por 1200 (osmolaridade máxima da urina). VOU será então 0,5 L/ dia, que corresponde à quantidade mínima de urina que alguém pode produzir em um dia em condições normais. Compreendendo isso, percebe-se o porquê não é recomendado ingerir água do mar quando estiver à deriva e desidratado. Ao ingerir a água do mar, a quantidade de osmoles a ser secretada aumenta drasticamente. Considerando que em 1 L de água do mar se tem cerca de 2400 mOsm, e a osmolaridade máxima da urina é de 1200 mOsm/ L, serão necessários 2 L de urina para eliminar os solutos ingeridos nesse 1 L de água do mar. Dessa forma, a desidratação será intensificada. Controle da Secreção de ADH Os núcleos supra-óptico e paraventricular do hipotálamo são responsáveis por sintetizar o ADH, que será transportado pelos axônios dos neurônios até a neurohipófise, onde é armazenado e posteriormente secretado na circulação sanguínea pelas terminações axônicas. Os osmorreceptores mais importantes estão no órgão subfornical (OSF) e no órgão vasculoso da lâmina terminal (OVLT), ambas estruturas formadas por células sensíveis às concentrações de NaCl principalmente, o que permite a elas identificar a osmolaridade do LEC. Ambos os órgãos fazem sinapse com os núcleos produtores de ADH Diante do aumento da osmolaridade, OSF e OVLT estimulam o núcleo supra-óptico e paraventricular a produzirem ADH para ser secretado pela neurohipófise. O ADH segue pela corrente sanguínea até o ducto coletor, onde se liga em receptores e desencadeia a síntese de novos canais de aquaporina, o que torna as células tubulares desta região muito mais permeáveis, facilitando a reabsorção de água. *ADH também age no TCD final, mas é menos importante Por mais que existam novos canais, deve-se lembrar que a passagem de água ocorre por osmose, então ela só será aumentada se o interstício estiver com osmolaridade aumentada. Permeabilidade dos túbulos renais à água Como já foi visto, a permeabilidade para água é diferente em cada região do néfron. No TCP e ramo descendente da alça existe grande permeabilidade, enquanto no ramo ascendente da alça ela é inexistente. O TCD e ducto coletor tem permeabilidade dependente do ADH. Secreção de ADH diante do aumento do volume extracelular Sendo um mecanismo independente da osmolaridade, vai acontecer o seguinte processo: diante do aumento do volume extracelular, a PA aumenta e receptores presentes nos átrios percebem uma maior distensão destas câmaras, com isso enviam estímulos aos núcleos do trato solitário. A partir destes núcleos seguem neurônios aos núcleos paraventriculares e supra-ópticos para inibir a secreção de ADH. Dessa forma, será excretada uma urina com muito mais água para que o volume extracelular diminua. Na hipovolemia, a inibição deixa de acontecer e a secreção de ADH aumenta, sendo que até uma perda de 10% de volume não se tem um aumento significativo, porém a partir desse valor os níveis de ADH circulantes aumentam muito. Vale ressaltar que a osmolaridade é um determinante muito mais importante da secreção de ADH do que a volemia (a menos que a volemia caia mais que 10%). Diabetes Insipidus A principal desordem na secreção de ADH é o diabetes insipidus (completamente diferente da diabete mellitus), que pode ser central quando acontece por lesão do complexo hipotálamo-hipófise (há uma incapacidade de secretar ADH) ou nefrogênico quando causado por lesões renais que incapacitem o ducto coletor de responder ao ADH. *Para diferenciar os dois tipos basta administrar ADH ao paciente. Se for um distúrbio central os sintomas irão desaparecer. Em ambas as condições, haverá uma poliúria importante (diurese de no mínimo 4L por dia), que envolve uma urina com osmolaridade muito baixa. O paciente ainda apresenta noctúria, sinais de desidratação e polidipsia compensatória. Mecanismos Renais de Diluição e Concentração da Urina Introdução Em histologia, já foi estudado que existem dois tipos de néfrons, dependendo de onde se encontra o glomérulo deles. Existem os néfrons corticais que são menores e os néfrons justamedulares que são bem longos. Outra importante diferença entre esses néfrons é a disposição dos capilares. Enquanto na região cortical os capilares se encontram emaranhados, na região medular eles estão bem retos, formando alças chamadas de vasos retos. Esses vasos tem um fluxo sanguíneo diferenciado, pois participam na manutenção da hipertonicidade da medula renal. . Em termos de concentração urinária, o néfron mais importante é o justamedular pela grande extensão de sua alça de Henle. Esses néfrons são importantes porque eles tornam o interstício medular hiperosmótico, fator essencial (associado ao ADH) para a reabsorção de água no ducto coletor Variação da concentração do filtrado Na cápsula de Bowman, o filtrado é isosmótico. Quando atravessa o TCP há reabsorção de 70% do volume do filtrado, aqui a osmolaridade não se altera (continua isosmótico) porque a remoção de água e solutos é proporcional. Ao passar pelo ramo descendente da alça, graças a grande reabsorção de água proporcionada pela elevada osmolaridade do interstício e pela grande permeabilidade dessa parte do néfron, o filtrado se torna hiperosmótico. Na parte ascendente da alça há uma reabsorção grande de soluto sem reabsorver água, com isso o filtrado se torna hiposmótico e o interstício medular consegue obter sua hiperosmolaridade. Esse mecanismo é chamado de mecanismo contracorrente de concentração de urina. A função dele é deixar a medula preparada (no quesito osmolaridade) para caso no ducto coletor haja a necessidade de reabsorver água, exista um ambiente que permita a reabsorção por osmose. Por fim, no ducto coletor existe uma taxa de reabsorção variável de água que é dependente da disponibilidade de ADH. Dessa forma, a osmolaridade final da urina é determinada pela taxa de reabsorção de água no ducto coletor Na ausência de ADH, no ducto coletor acontece somente a reabsorção de solutos, dessa forma,a urina excretada será hiposmótica (no mínimo 50 mOsm). Na presença de ADH, no ducto coletor acontece uma reabsorção importante de água, que vai tornar a urina que será excretada hiperosmótica (até 1200 mOsm). Importância dos vasos retos Na região medular esses vasos são importantes por serem capazes de remover a água da medula renal sem remover quantidades significativas de solutos dela, permitindo, assim, que o gradiente de osmolaridade que existe entre medula e luz tubular seja mantido. Como a angiotensina reduz o fluxo sanguíneo renal, em condições de altos níveis plasmáticos de angiotensina haverá um fluxo sanguíneo menor nos vasos retos, com isso haverá uma reabsorção menor ainda de solutos, o que torna a osmolaridade da medula renal ainda maior. O fator natriurético atrial faz o contrário, ao dilatar os vasos retos aumenta o fluxo sanguíneo ali, o que aumenta a reabsorção de solutos e diminui a osmolaridade medular. Essas variações na osmolaridade medular determinam a osmolaridade máxima da urina formada na presença de ADH porque ao liberar os canais de aquaporina, a tendência é a igualdade entre osmolaridade do filtrado e da medula renal. Resumindo Os fatores determinantes para a formação de uma urina concentrada são: ●Formação da hiperosmolaridade da medula renal oferecida pela reabsorção de solutos na parte ascendente da alça, que é o chamado mecanismo contracorrente. ●Existência de um equilíbrio osmótico entre líquido do ducto coletor e líquido intersticial da medula renal, oferecido pela abertura de canais de aquaporina que é desencadeada pelo ADH. ●Manutenção da hiperosmolaridade da medula renal, que é garantida pelos vasos retos que reabsorvem principalmente a água, deixando os solutos no interstício medular. . Controle Renal do Volume do LEC Introdução Quando se consideram alterações de volume, o organismo vai reestabelecer a homeostase modificando a excreção de sódio. A seguinte tabela mostras situações simples em que se altera osmolaridade do LEC, volume do LEC ou ambos. Balanço do Sódio O parâmetro responsável pela regulação do volume do LEC, volume sanguíneo e PA consequentemente, é o balanço de sódio. Para que exista homeostase, é esperado um balanço estacionário de sódio, em que haja uma igualdade entre a ingestão e a excreção do sódio. A quantidade de sódio ingerida na alimentação é muito variada. Para que o pool de sódio corporal não seja alterado e haja um balanço estacionário, deve-se excretar todo o sódio ingerido, o que acontece pelo suor (0,25g), fezes (0,25g) e urina (valor varia de acordo com a taxa de ingestão). Perceba a importância dos rins na regulação desse balanço porque independente da quantidade de sódio ingerida, eles devem se ajustar para que ela seja totalmente eliminada. A massa total de sódio corporal determina a massa de sódio presente no LEC, o que determina o volume do LEC, que vai determinar a PA. Por esse motivo o balanço estacionário de sódio é importante, para que a PA não fique variando sem necessidade. Regulação do Balanço de Sódio Quando o volume do LEC se altera, há uma alteração no estiramento dos grandes vasos e dos átrios, onde existem sensores de estiramento. Receptores do lado direito do coração e seus grandes vasos são chamados de receptores de baixa pressão (ou receptores de volume), já receptores do lado esquerdo do coração e seus grandes vasos são chamados de receptores de alta pressão (ou barorreceptores). As alterações de estiramento são percebidas por sensores de estiramento, que enviam sinais por vias aferentes aos centros de controle (principalmente bulbo e hipotálamo) ou glândulas endócrinas, que oferecem respostas por dois mecanismos, barorreflexo, sistema antinatriurético ou natriurético. Os sensores de estiramento vão enviar sinais por vias simpáticas (barorreflexo) aos rins para modular a excreção de sódio por eles. A regulação hormonal da natriurese pode ser feita pelo fator natriurético atrial (sistema natriurético) ou pela aldosterona (sistema antinatriurético). Por fim, os efetores que serão modulados pelas vias eferentes são as arteríolas renais, células mesangiais e os túbulos renais. Excreção Urinária de Sódio Como já foi visto, de todo o sódio filtrado, cerca de 67% é reabsorvido no TCP, no segmento ascendente da alça em torno de 25%, no TCD cerca de 5%. Com isso, restam 3% de sódio que podem ou não ser reabsorvidos pelo ducto coletor, o que dependerá de estímulos hormonais e neurais. A quantidade de sódio excretada é chamada de fração excretora, e é determinada pela quantidade de sódio filtrada subtraindo a quantidade de sódio reabsorvida. Para aumentar a excreção de sódio, então, pode-se aumentar a quantidade que será filtrada ou diminuir a que será reabsorvida. Como a quantidade de sódio filtrada depende da taxa de filtração glomerular e da concentração plasmática, deve-se modificar esses valores para aumentar a excreção. Modificações na Filtração de Sódio Diante da perda de água e sódio, como em uma diarreia isosmótica ou hemorragia, há uma queda na volemia, o que promove diminuição do retorno venoso, do estiramento atrial, do débito cardíaco e da PA. Efeito Simpático Todos os parâmetros citados acima, por meio da diminuição de impulsos enviados dos receptores de estiramento e barorreceptores ao núcleo do trato solitário, aumentam a atividade simpática renal, o que aumenta a contração das arteríolas renais, isso diminui o fluxo sanguíneo renal e a pressão capilar glomerular. Essa diminuição causa uma redução da pressão hidrostática capilar, o que reduz a taxa de filtração glomerular e diminui a quantidade de sódio secretado e de água também consequentemente. Efeito da Angiotensina I I Tanto a ativação simpática quanto a baixa perfusão renal vão provocar a secreção de renina pelas células justaglomerulares. A angiotensina I I que será produzida no SRAA é responsável por promover a contração das células . mesangiais, o que reduz a superfície disponível para filtração, reduz o coeficiente de filtração e a taxa de filtração glomerular, e colabora para a diminuição da filtração de sódio e água. Modificações na Reabsorção de Sódio Efeito da Angiotensina I I Além de todos os efeitos já descritos, a angiotensina I I promove contração da arteríola eferente, o que reduz o fluxo sanguíneo no capilar peritubular e estimula a filtração do sangue. Essas duas ações provocam aumento da pressão coloidosmótica e diminuição da pressão hidrostática no capilar, ambas ações que aumentam a reabsorção de sódio e água, reduzindo, assim, a excreção dessas substâncias. A redução do fluxo sanguíneo no capilar peritubular promove diminuição do fluxo nos vasos retos, o que diminui a remoção de solutos da medula renal e aumenta sua osmolaridade, o que favorece a reabsorção de água diminuindo sua excreção. Efeito da Aldosterona Como já foi visto, a queda da volemia aumenta a estimulação simpática dos rins, isso associado a diminuição da pressão sanguínea renal promove aumento da secreção de renina, o que aumenta os níveis de angiotensina plasmática que vão desencadear a secreção de aldosterona. A aldosterona é o hormônio que vai agir no ducto coletor estimulando as bombas de sódio e a abertura de canais de sódio. Com isso aumenta a reabsorção de sódio, o que reduz sua excreção e a de água consequentemente. Volume do LEC X ADH Em situações de queda de volemia, principalmente acima de 10%, a secreção de ADH é intensificada. Na queda de volemia se diminui o retorno venoso, a PA e o estiramento dos átrios. Isso sinaliza para a neurohipófise (deixa de ser inibida) secretar ADH, hormônio que vai oferecer a permeabilidade ao ducto coletor, que passa a reabsorver água do filtrado diminuindo sua excreção. Volume do LEC X FNA Diferente das situações anteriores, o fator natriurético atrial age diante de aumento da volemia e da PA, o que distende os átrios e grandes vasos estimulando a liberaçãode peptídeo/ fator natriurético atrial. Os miócitos atriais são as células responsáveis por secretar o FNA, que vai proporcionar vasodilatação inibindo vasoconstritores, como a angiotensina I I e as catecolaminas endógenas (adrenalina e noradrenalina). A vasodilatação que vai acontecer nos rins também aumenta a taxa de filtração glomerular e diminui a hipertonicidade da medula renal por proporcionar um maior fluxo sanguíneo nos vasos retos. O FNA promove relaxamento das células mesangiais, o que aumenta o kf e a taxa de filtração glomerular. Ainda sobre a vasodilatação, ela vai aumentar a pressão hidrostática de capilares do corpo, o que promove aumento da saída de líquido desses vasos. Essa saída é um mecanismo de proteção que visa reduzir a volemia transportando líquido para outros compartimentos corporais Outras ações importantes do FAN são a inibição da secreção renina (o que reduz a formação de angiotensina I I), inibição do efeito do ADH (e de sua secreção também) e da aldosterona, o que indiretamente promove a diurese e a natriurese respectivamente. Mecanismo celular do FNA no ducto coletor Além de todos os efeitos acima, o FNA também inibe diretamente a reabsorção de sódio pelo néfron distal. O receptor do FNA nas células tubulares é do tipo guanilato ciclase, quando o FNA se liga nele é liberado um GMPc que vai inibir os canais de sódio que permitem a entrada de sódio na célula. Com isso, a reabsorção do sódio no ducto coletor é inibida, o que provoca maior excreção de sódio e água consequentemente *Perceba que o FNA promove natriurese tanto diretamente na ação acima quanto indiretamente inibindo a aldosterona Sudorese Excessiva Nessa situação vai se associar tanto os mecanismos de regulação da osmolaridade quanto de volume plasmático porque na sudorese há a perda de um líquido hipotônico, o que diminui o volume plasmático e aumenta a osmolaridade plasmática. *Todos os processos que serão descritos acontecem ao contrário quando se ingere água pura em excesso Conserto da diminuição do volume Na diminuição da volemia se reduz o retorno venoso, débito cardíaco e PA. Barorreceptores e receptores de distensão enviam reflexos neurais diante dessas mudanças, promovendo aumento da atividade simpática sobre os rins. Haverá um aumento da contração das arteríolas renais, redução da pressão de filtração e taxa de filtração glomerular consequentemente. Isso diminui a filtração de sódio e a natriurese. . O aumento da atividade simpática nos rins também aumenta a secreção de renina, que aumenta a formação de angiotensina e aldosterona, que promove uma maior reabsorção de sódio no néfron e diminui a natriurese. Tudo isso acontece porque diminuindo a natriurese se diminui a quantidade de água excretada e restaura a volemia. Conserto do aumento da osmolaridade No aumento da osmolaridade há um aumento da secreção de ADH, que promove aumento da reabsorção de água diminuindo a diurese. Retendo água se reestabelece a osmolaridade do LEC.
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