Modelo experimental da regulação da diurese humana

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PRÁTICA II – FUNÇÃO RENAL NO HOMEM: 
ANTIDIURESE 
2014 
 
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PRÁTICA II - FUNÇÃO RENAL NO HOMEM: 
ANTIDIURESE 
 
 
 LUIS FELIPES SILVA VISCONDE 
 LUCAS ROSSI SPERANZA 
 NATÁLIA LYSEI UENO 
 JOSÉ EDUARDO LIMA 
 GUILHERME PIANOWSKI PAJANOTI 
 MONICK NAKAYAMA 
 MARCOS VINÍCIUS BOSISIO NEVES 
 MATHEUS PIRES MILHOMEM 
 NATASHA MANZOLI ELIAS 
 JOSÉ AUGUSTO SILVA REIS 
 LAURA ARANTES BRAGA 
 TIAGO BITTAR 
 LUCAS STEFANONI PERAÇOLI 
 LAÍS QUELUZ 
 
 
RIBEIRÃO PRETO – SP 
2014 
 
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1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS: 
Os rins apresentam uma grande importância fisiológica na manutenção do meio interno. 
Por meio de mecanismos diversos, a função renal atua no controle da osmolalidade do 
fluído extracelular, da concentração de sais no plasma e da pressão arterial. O presente 
experimento tem, por objetivo, demonstrar como os rins do homem adaptam-se a uma 
situação de privação hídrica e como esse cenário interfere na concentração e 
osmolalidade da urina. Ademais, pretende-se demonstrar, por técnicas não invasivas, 
como os diversos parâmetros apreendidos nas aulas de fisiologia renal podem ser 
amplamente aplicados na clínica médica para se avaliar a função renal de um paciente. 
2. PROTOCOLO DO EXPERIMENTO 
Um voluntário hígido, sem histórico de patologia renal, do sexo masculino, 21 anos de 
idade e massa corpórea de 81 kg foi submetido a um regime hídrico de 
aproximadamente 14 horas. Vale ressaltar que o jejum hídrico não foi total, pois, 
embora o voluntário tenha se privado do consumo de água durante esse período, não foi 
estabelecida uma dieta seca, de modo que, ao longo do dia, os alimentos consumidos 
nas refeições colaboraram para o acréscimo de água e solutos nos espaços intracelulares 
e extracelulares. 
O período de privação hídrica iniciou-se a partir das 23 horas e 30 minutos do dia 03 de 
junho de 2014, quando o voluntário ingeriu sua última porção de água (150 mL) antes 
da primeira coleta de urina. No dia 04 de junho, o participante do experimento relatou 
que consumiu, por volta das 8 horas da manhã, uma porção de 200 mL de leite integral, 
o qual apresenta, em sua composição, aproximadamente 87% de água
1 
. Assim, essa 
refeição representa uma ingestão, mesmo que indireta, de cerca de 174 mL de água. 
Além disso, por volta das 13 horas do mesmo dia, o voluntário consumiu uma grande 
quantidade de verduras e legumes no almoço. Considerando-se que algumas folhas 
apresentam mais de 95% de água em sua composição, essa refeição certamente 
representa um acréscimo considerável de fluido e solutos na dieta do voluntário e, 
portanto, devemos considerar possíveis influências dessa variável no experimento. 
 
4 
 
Antes da coleta das amostras de sangue e urina, o voluntário realizou sua última micção 
às 11 horas e 54 minutos 
Após o período de privação hídrica, amostras de sangue e urina foram coletadas para se 
mensurar alguns parâmetros da função renal. Às 13 horas e 30 minutos, foi coletado um 
volume de 10 mL de sangue periférico do participante por punção venosa na área da 
fossa cubital. A alíquota de sangue foi submetida a uma centrifugação por cerca de 10 
minutos, permitindo-se separar os elementos figurados do plasma sanguíneo. 
Também às 13 horas e 30 minutos, foi coletada a primeira amostra de urina (U1). 
Seguindo os protocolos previstos pelo experimento, coletou-se duas novas amostras de 
urina. A segunda (U2), foi recolhida às 14 horas e 40 minutos, e a terceira (U3), foi 
recolhida às 15 horas e 30 minutos. A figura 2.A traz um diagrama que resume o 
itinerário do experimento: 
 
5 
 
 
A amostra de plasma recolhida foi enviada ao laboratório de fisiologia para que se 
pudessem mensurar: 1) a concentração plasmática de creatinina; 2) a osmolalidade 
plasmática; 3) e a concentração de sódio e potássio
* 
do plasma. 
As três amostras de urina coletadas foram vertidas em provetas graduadas para que se 
pudesse determinar o volume urinário. Posteriormente, as amostras foram levadas ao 
laboratório para que se pudesse mensurar: 1) a concentração urinária de creatinina; 2) a 
osmolalidade urinária; 3) a concentração de sódio e potássio
* 
da urina. Ademais, a partir 
dos dados coletados, calculou-se algumas variáveis que nos permitem avaliar a função 
renal, tais como: 1) o fluxo urinário; 2) a taxa de filtração glomerular (TFG); 3) o 
clearence osmolar (Cosm); 4) o transporte renal de água pelo ducto coletor (Tc
H2O
); 5) e 
a excreção fracional de sódio e potássia
*
 (EF
Na
)
 
. O imagem 2.B resume quais foram os 
principais dados analisados: 
 
( 2.A ) 
 
6 
 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
Para realização do experimento foram utilizados: 
 Seringa descartável; 
 Agulha hipodérmica; 
 Béqueres graduados para coleta das amostras de urina; 
 Provetas graduadas; 
 Centrífuga; 
 Kit padrão para dosagem de creatinina; 
 Epectrofotômetro; 
 Fotômetro de chama; 
 Osmômetro; 
A dosagem dos parâmetros renais é realizada por métodos laboratoriais que permitem a 
identificação precisa de substâncias e solutos componentes do plasma e da urina. A 
concentração desses elementos nas amostras coletadas permite uma avaliação da função 
renal. 
3.1.DOSAGEM DE CREATININA 
A creatinina é dosada, no plasma e na urina, por um método colorimétrico. Um kit 
padrão para dosagem de creatinina contém uma série de reagentes que podem ser 
empregados para se mensurar a concentração de creatinina plasmática e urinária. 
Para as amostras de urina, o método de dosagem inicia-se pela diluição do volume 
urinário. Esse procedimento é importante para garantir que as elevadas concentrações de 
creatinina na urina não superem a faixa de leitura do espectrofotômetro. Assim, 
diluindo-se as amostras, evitamos que a acuidade da dosagem seja prejudicada. Tanto a 
amostra U1, quanto a U2, foram diluídas em uma relação de 1 parte de urina para 50 de 
água destilada. Já na amostra U3, como o fluxo urinário sofreu um relativo aumento, 
optou-se por realizar uma diluição de 1 para 25. 
* Por dificuldades técnicas, não se pode mensurar as concentrações de potássio na urina e no plasma. 
Assim, suprimiu-se esse dado do experimento. 
( 2.B ) 
 
7 
 
Uma vez realizada a diluição, acrescenta-se ao meio um reagente, a base de hidróxido 
de sódio, que torna o meio alcalino e tamponado. Essas condições de pH são essenciais 
para que as reações subsequentes aconteçam de maneira eficiente. 
Acrescenta-se, no meio já tamponado, o ácido pícrico (C6H3N3O7 ), substância orgânica 
que se liga à creatinina, formando um complexo de coloração amarelo-alaranjado. 
Quanto maior for a concentração de creatinina na urina, mais intensa será a coloração da 
solução. 
Por fim, com uma solução padrão do kit, cuja concentração de creatinina é conhecida, 
calibra-se o espectrofotômetro, em uma comprimento de onda de 540 nm, e, assim, é 
possível dosar com acuidade a concentração de creatinina nas três amostras de urina. A 
figura 3.A traz uma ilustração que representa o funcionamento do processo: 
 
 
( 3.A ) 
 
8 
 
 
A dosagem da creatinina plasmática segue o mesmo princípio da dosagem urinária, 
porém, há algumas diferenças que devem ser ressaltadas. 
Diferentemente da urina, o plasma apresentam uma concentração relativamente baixa de 
creatinina e, portanto, não é necessário realizar sua diluição. A alíquota é tratada, 
diretamente, com o reagente tamponado básico e, posteriormente, acrescenta-se o ácido 
pícrico à solução e, ao final, realizamos uma primeiraespectrofotometria da amostra 
(E1), calibrando o aparelho com a amostra padrão do kit. No plasma, a grande 
quantidade de proteínas séricas pode ligar-se ao ácido pícrico gerando, também, 
complexos colorimétricos, o que poderia superestimar a concentração de creatinina da 
amostra. Assim, a fim de corrigirmos esse desvio, acrescenta-se ácido acético ao meio. 
O ácido acético produz uma redução do pH do meio, acidificando-o. Em meio ácido, o 
complexo creatinina-ácido pícrico é desfeito, restando em solução apenas os complexos 
proteínas séricas-ácido pícrico. Posteriormente, realizamos uma segunda 
espectrofotomeria (E2) da amostra acidificada. A diferença entre a primeira 
espectrofotometria e a segunda, resultarão no real valor da concentração plasmática de 
creatinina. A figura 3.B resume o processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
 
 
 
3.2 DOSAGEM DA OSMOLALIDADE 
A osmolalidade, tanto do plasma, quanto das três amostras de urina, foi mensurada com 
o auxílio de um osmômetro (figura 3.C). 
Quanto maior for a osmolalidade de uma solução, mais tempo é consumido para que 
essa solução sofra fusão/congelamento. Essa é uma propriedade coligativa denominada 
crioscopia. O osmômetro, utilizando dessa propriedade, compara o tempo consumido 
para que as amostras de plasma e urina sofram total fusão e compara-o com o de uma 
amostra padrão, cuja osmolalidade é conhecida. Assim, o aparelho é capaz de mensurar, 
com precisão, a osmolalidade plasmática e urinária. 
 
( 3.B ) 
 
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3.3 . DOSAGEM DAS CONCENTRAÇÕES DE Na
+
 NO PLASMA E NA URINA 
A dosagem das concentrações de sódio na urina e no plasma foi realizada pela leitura de 
um fotômetro de chama (figura 3.D). 
O fotômetro de chama é um aparelho em que aspergimos as amostras de plasma e urina 
sobre uma chama acesa. Essa chama excita os íons presentes na urina e no plasma, 
fazendo com que seus elétrons saltem para subníveis mais energéticos da eletrosfera. 
Quando retornam ao seu subnível de origem, tais elétrons emitem fótons de luz em 
frequências específicas. Quanto maior for a concentração do íon do sódio na urina e no 
plasma, mais intensa será a luz emitida no fotômetro. Assim, mensurando-se essa 
diferentes intensidades de luz emitida, o fotômetro de chama é capaz de indicar, com 
precisão, a concentração do elemento sódio nas amostras. 
 
 
 
 
 
 
( 3.C ) ( 3.D ) 
 
11 
 
 
4. DADOS COLETADOS E VALORES DE REFERÊNCIA 
Após os procedimentos laboratoriais e a realização dos cálculos necessários, coletamos 
um conjunto de dados, os quais foram resumidos na tabela 4.A . A maneira pela qual 
calculamos o Fluxo urinário, a TFG, Cosm, Tc
H20
, e EF
Na
 serão elucidadas, 
futuramente, nesse trabalho. 
 
 
A fim de realizar-se uma análise comparativa mais detalhada dos dados do experimento, 
recolheu-se, da literatura, alguns valores de referência
2 
 em pacientes hígidos que 
permaneceram em condições fisiológicas basais de consumo de água. Tais valores 
podem ser observados na tabela 4.B: 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 4. A ) 
( 4.B ) 
 
12 
 
 
5. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS DADOS 
A partir dos dados apresentados na tabela 4.A, discutir-se-ão como cada um dos 
parâmetros podem ser utilizados para se avaliar o perfil da função renal do voluntário ao 
longo do experimento. Nesse trabalho, procurou-se realizar não apenas uma análise 
quantitativa dos dados, mas também, correlacionar cada um dos valores com os 
mecanismos da fisiologia renal que nos permitem interpretar o experimento. 
 
5.1 FLUXO URINÁRIO 
O fluxo urinário é uma grandeza que pode ser obtida pela razão do volume urinário pelo 
intervalo de tempo em que a urina é formada. Assim: 
Fluxo = Volume urinário/tempo. 
Diversos fatores, endógenos e exógenos, podem alterar o fluxo urinário. A secreção do 
hormônio antidiurético (ADH) e ingestão de diuréticos, por exemplo, são alguns dos 
fatores que podem alterar o fluxo. Nas condições do experimento, plotando-se os 
valores de fluxo em um gráfico, teremos: 
 
 
 
13 
 
 
 
 
A análise do gráfico denota uma tendência do fluxo urinário a sofrer uma esporádica 
redução. Na amostra 3, o fluxo sofreu um ligeiro aumento. Talvez, esse discreto 
acréscimo seja uma consequência do consumo de verduras durante o almoço, que 
representa uma forma indireta de consumo de água. Mesmo com o aumento, nota-se que 
o fluxo urinário ainda é baixo quando comparado a valores basais. Em situação controle 
normais, o fluxo urinário de um indivíduo é, em média, 1.5 mL/min. 
A redução do fluxo urinário observada nas condições do experimento deve-se a 
mecanismos endógenos que atuam sobre o balanço de água diante de uma situação de 
restrição hídrica. Quando submetido à privação da ingestão de água, o fluído 
extracelular do voluntário do experimento tende a sofrer um pequeno aumento de sua 
osmolalidade. Apesar de pequena, essa variação é capaz de sensibilizar osmorreceptores 
localizados no hipotálamo, mais precisamente, no órgão vascular da lâmina terminal e 
região subfornical hipotalâmica. Assim, esses osmorreceptores disparam potenciais de 
ação que estimulam a secreção de ADH pela neurohipófise. Esse processo encontra-se 
representado na figura 5.A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 5.A ) 
 
14 
 
O ADH é um hormônio que atua, principalmente, nas porções mais distais do néfron, no 
ducto coletor. Esse hormônio atua sobre as células do coletor, promovendo uma maior 
inserção de aquaporinas junto à membrana luminal dessas células, como mostra a figura 
5.B. Assim, a permeabilidade hídrica das porções distais do néfron aumenta 
substancialmente, permitindo que água passe, passivamente, do lúmen tubular para o 
interstícios, sendo reabsorvida. É importante ressaltar que a reabsorção passiva de água 
no coletor dá-se graças à formação de uma hipertonicidade do interstício renal, que 
permite o transporte de água pelo coletor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na situação do experimento, a reabsorção de fluido estimulada pela ação do ADH 
diminui a quantidade de água que é perdida na urina. Assim, o volume urinário formado 
tende a diminuir em um mesmo espaço tempo, refletindo-se, assim, numa diminuição 
do fluxo urinário, como foi notado no experimento. 
 
( 5.B ) 
 
15 
 
5.2 OSMOLALIDADE URINÁRIA 
A osmolalidade urinária é uma grandeza que avalia a concentração de partículas de 
osmoticamente ativas que se encontram dissolvidas na urina. Nas condições do 
experimento, a osmolalidade das três amostras de urina foram coletadas e plotadas no 
gráfico: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A análise do gráfico mostra-nos que a osmolalidade da urina do voluntário permaneceu 
relativamente constante ao longo do experimento. Ademais, nota-se que a osmolalidade 
urinária é muito maior que a plasmática, fato que demonstra a capacidade do rim de 
produzir uma urina altamente concentrada. 
A capacidade dos rins de produzir uma urina concentrada depende, essencialmente, da 
manutenção de um interstício renal hiperosmótico. A hipertonicidade do interstício 
renal é mantida por uma série de mecanismo que tendem a transportar solutos para as 
regiões intersticiais, gerando um gradiente osmótico córtico-medular que favorece a 
reabsorção de água. 
 
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No córtex renal e na medula externa, os néfrons de alça curta são os principais 
responsáveis pela formação e manutenção da hipertonicidade do interstício. 
Os néfrons de alça curta, bastante abundantes no rim humano, são capazes de gerar um 
gradienteosmótico intersticial de até 300 mOsm . Nesses néfrons, a porção espessa do 
ramo ascendente da alça de Henle apresenta mecanismos ativos capazes de retirar 
solutos do fluído tubular e direcioná-los para a região intersticial adjacente. Nesse 
segmento, as características histológicas tornam o epitélio impermeável à água. Além 
disso, a membrana apical das células da porção espessa apresenta o cotransportador 
1Na
+
:1K
+
:2Cl
- 
, capaz de transportar , por via transcelular, o NaCl para interstício. Esse 
movimento de soluto promove uma diluição do fluido tubular e, por isso, esse segmento 
é denominado de “segmento diluidor”. Esse fenômeno, originado pela ação da porção 
espessa, é conhecido como efeito unitário do mecanismo de contracorrente. 
Como há um constante fluxo de fluído filtrado, na alça Henle, o efeito unitário é 
multiplicado. Isso ocorre por que o ramo descendente da alça é altamente permeável à 
água, de modo que o fluido se concentra gradativamente à medida que desce pelo ramo. 
Porém, na ramo ascendente, o epitélio é impermeável à água, mas permite o transporte 
de solutos. A consequência é que, com o fluxo, o fluido chega cada vez mais 
concentrado ao segmento espesso e, dessa forma, origina-se um gradiente osmótico 
intersticial que tende a aumentar do córtex para a medula externa. 
Na medula interna, a hipertonicidade do interstício é garantida, principalmente, por 
mecanismos passivos que acontecem nas porções finais do ducto coletor. Nessa região, 
o epitélio do coletor é altamente permeável à ureia. Assim, como a concentração de 
ureia é elevada no final do coletor, esse soluto tende a passar do lúmen tubular para o 
interstício. A passagem da ureia para o interstício da medula interna tende a torná-lo 
hipertônico em relação ao lúmen tubular. Em média, a ureia é responsável por gerar 
cerca de 40% da osmolaridade do interstício medular interno. A figura 5.C apresenta um 
esquema no qual se analisa a permeabilidade dos diversos segmentos do néfron a 
diferentes solutos. 
 
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Graças à hipertonicidade medular, a água pode ser reabsorvida passivamente no ducto 
coletor, sob ação do ADH, concentrado a urina e aumentando sua osmolalidade, como 
observado no experimento. Sem essa hiperosmolaridade, mesmo com a secreção de 
hormônio antidiurético, não ocorreria reabsorção de água. 
 
5.3 TAXA DE FILTRAÇÃO GLOMERULAR (TFG) 
Para calcular-se a taxa de filtração glomerular, utiliza-se, como parâmetro, as 
concentrações plasmáticas e urinárias de creatinina. 
A creatinina é uma substância endógena, produzida em concentrações praticamente 
constantes pelo metabolismo, que é livremente filtrada pelos capilares glomerulares, 
porém, não é nem reabsorvida nem secretada. Essas propriedades permitem estabelecer 
( 5.C) 
 
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uma relação entre a concentração plasmática e a concentração urinária de creatinina por 
meio de uma fórmula que nos dá a taxa de filtração glomerular: 
 
 
 
 
Plotando-se os dados do experimento em um gráfico, teremos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A análise do gráfico mostra-nos que a TFG permaneceu praticamente constante durante 
todo o experimento. O rim despende de vários mecanismo que atuam no sentido de 
manter a taxa de filtração glomerular em níveis controlados e constantes. Em linhas 
gerais, a TFG é definida pelo coeficiente de filtração e pelas diferenças entre o gradiente 
de pressão e a pressão oncótica peritubular. Como no experimento tais variáveis não 
foram alteradas, é de se esperar que a TFG permaneça relativamente uniforme. A TFG 
poderia sofrer alterações caso acontecessem mudanças do balanço de sódio, da volemia 
 
19 
 
e da pressão arterial sistêmica, mas tais condições não foram observadas no voluntário 
ao longo do experimento. 
 
5.4 EXCREÇÃO FRACIONAL DE SÓDIO 
A excreção fracional de sódio é a grandeza que compara a carga de sódio excretada 
(Qe) em relação à carga de sódio filtrada (Qf). Assim, temos que: 
EF
Na 
= Qe/Qf 
No experimento, a excreção fracional de sódio foi calculada para cada uma das amostras 
e, posteriormente, plotou-se os dados no gráfico: 
A análise do gráfico mostra que a fração de excreção de sódio manteve-se relativamente 
constante durante todo o experimento, obedecendo taxas de normalidade (entre 1% e 
3%) De fato, o balanço de sódio só sofreria grandes alterações caso a volemia e a 
pressão arterial sistêmica fossem modificadas. A restrição hídrica do voluntário não foi 
suficiente para se provocar mudanças significativas do volume extracelular. Por isso não 
observou-se qualquer mudança expressiva na excreção de Na
+
 . Na terceira amostra, 
percebe-se um ligeiro aumento da excreção fracional de sódio. Essa pequena alteração 
 
20 
 
pode ser uma consequência da ingestão de verduras no almoço. Folhas são ricas não só 
em água, mas também, em íons, como o sódio. Assim, essa ingestão pode ter gerado um 
balanço positivo de Na
+ 
, que levou o rim a aumentar, ligeiramente, a excreção desse 
elemento pela urina. 
 
5.5 CLEARENCE OSMOLAR 
O clearence osmolar representa o volume virtual de plasma que foi depurado de solutos 
osmoticamente ativos. Pode ser calculado relacionando-se a osmolalidade urinária e a 
osmolalidade plasmática pela fórmula: 
 
 
 
 
 
Após o cálculo de Cosm para as três amostras de urina do experimento, obteve-se o 
gráfico: 
 
21 
 
A análise do gráfico mostra-nos que clearence osmolar permaneceu dentro de valores 
de referência esperados para um indivíduo adulto, ao longo do experimento. Nota-se 
que o gráfico do C
osm
 apresenta um perfil semelhante ao gráfico excreção fracional de 
sódio, uma vez que C
osm
 está intimamente relacionado com a excreção de solutos 
 
5.6 TRANSPORTE RENAL DE ÁGUA PELO DUCTO COLETOR 
 
O transporte de água pelo coletor representa o volume de água que é reabsorvida pelo 
ducto coletor ao longo do tempo. De forma simplificada, essa grandeza é igual ao 
simétrico do clearence de água livre (C
H2O
): 
Tc
H2O 
= - C
H2O 
Após calcular-se os valores de Tc
H2O
 para as três amostras do experimento, obteve-se o 
gráfico: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
 
A análise do gráfico mostra que o transporte de água pelo coletor é positivo, indicando 
que há reabsorção de H2O, passivamente, estimulada pela secreção de ADH. A 
literatura mostra que em situações de normalidade, a Tc
H20
 é da ordem de 1,5 ml/min. 
Assim, no experimento, os valores encontrados não destoam dos valores de referência. 
 
6. CONCLUSÃO 
 
O experimento realizado demonstrou que, através de técnicas cotidianas de laboratório e 
de métodos não invasivos, é possível se traçar um perfil da função renal do homem. A 
restrição hídrica desencadeia uma série de adaptações renais e endócrinas que culminam 
em uma maior retenção de água pelo organismo e na formação de uma urina altamente 
concentrada. A capacidade dos rins de concentrar a urina é uma importante aquisição 
fisiológico entre os animais terrestres, visto que permite a adequada excreção de 
substâncias e solutos sem que haja excessivas perdas de água. 
 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
1. “Fisiologia” – 4ªEd, AIRES, Margarida de Mello e de periódicos da Sociedade 
Brasileira de Nefrologia 
 
 
 
 
 
 
 
2014