Biofísica da Função Renal

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Biofísica da Função Renal
A função renal é formada por um conjunto de órgãos que filtram o sangue, produzem e
excretam a urina - o principal líquido de excreção do organismo. É constituída por um par de rins,
um par de ureteres, pela bexiga urinária e pela uretra.
Figura 1. O sistema urinário.
1. O Rim
O rim destaca-se no Sistema Renal por ser a unidade funcional do mesmo. Este é um dos
emunctórios destinados a manter a constância do meio interno. Pode-se dizer que a função do rim é:
"Cooperar na manutenção do regime estacionário do meio interior." É ele que excreta a maioria dos
subprodutos metabólicos do corpo - exclua gás carbônico e um pouco de água que partem pelos
pulmões. Eles também regulam a concentração da maioria das químicas no plasma sangüíneo. Cada
rim contém mais de 1 milhão de néfrons. Cada néfron é uma unidade completa.
Figura 2. Rim em secção lateral.
Para desempenhar esse papel, o rim exerce, entre outras, as seguintes funções, em relação ao
meio interno:* Controle do volume hídrico;* Controle do pH;* Controle da osmolaridade.
Essa tarefa renal é feita através da Excreção e Reabsorção de vários íons, metabólitos e
substâncias exógenas, e principalmente, água. Para excretar e reabsorver, o rim usa três processos
bem delineados:
1.Filtração Glomerular – Nessa etapa, o rim filtra do plasma sanguíneo todas as substâncias de baixa
massa molecular, retendo quase a totalidade das proteínas. Esse processo se realiza no glomérulo.
2.Reabsorção Tubular – Nessa etapa, o rim escolhe as substâncias que devem voltar, e devolve essas
substâncias ao meio interno. Esse processo se passa nas estruturas que vêm após o glomérulo.
3.Secreção Tubular – Nessa etapa, o rim expulsa substâncias que foram filtradas, mas devem ser
excretadas em quantidade maior do que a filtrada. É um mecanismo complementar a da filtração. A
secreção se dá em estruturas pós-glomerulares. A secreção é um mecanismo importante nos
processos de regulação do meio interno. Existem processos secretórios ativos e passivos. Em
resumo, as funções principais do rim, são:
Figura 3. Descrição sobre as principais funções renais.
2. Néfron
A unidade básica é o néfron (figura 4). O funcionamento do néfron, em linhas gerais, é
bastante simples:
1º O sangue entra pela artéria aferente passa pelos capilares glomerulares, sai pela artéria eferente, e
circula com íntima proximidade com o setor urinário, dividindo seu fluxo entre os capilares
peritubulares , (por onde passa a maior parte) e pelos vasos retos.
2º Em seguida os dois fluxos desembocam na veia renal, voltando á circulação venosa geral. Ao
passar pelo glomérulo, uma fração de água, e pequenos solutos, passa pela membrana filtrante,
deixando um sangue enriquecido em proteínas, passar pela artéria eferente. Ocorreu a filtração.
3º O líquido filtrado é contido pela cápsula de Bowman, que é impermeável, e envolve o glomérulo.
Daí, o fluxo filtrado se desloca para os túbulos proximais, alça de Henle, e passa aos tubos distais, e
daí ao tubo coletor.
No trajeto entre os túbulos proximais e tubo coletor ocorrem os mecanismos de Reabsorção
e Secreção. Na reabsorção, parte dos componentes do filtrado volta ao setor sanguíneo e na
secreção, ao contrário, substâncias do setor sanguíneo vão para o setor urinário. Ao fim dos tubos
coletores, já praticamente como urina o fluido passa aos cálices ureteres e bexiga. Está formada a
urina.
2.1.O funcionamento do Néfron
2.1.1.Os Mecanismos Básicos Renais
Se resumem em: Filtração – Reabsorção – Excreção.
Figura 4. Funcionamento de um Néfron
Um modelo interessante para estudar esses três processos renais, é o da figura 4, que 
representa um néfron simplificado. Nesse modelo, os três processos ocorrem da seguinte forma:
Filtração –A membrana filtrante está sempre aberta, e permite a passagem de substâncias que 
podem ser filtradas. O transporte é passivo.
Reabsorção – Se a comporta R estiver fechada, para uma determinada substância, não há 
reabsorção. Se estiver aberta, essa substância é reabsorvida. O processo pode ser ativo ou passivo.
Secreção – Se a comporta S estiver fechada para uma determinada substância, não há secreção. Se 
estiver aberta, essa substância é secretada. O processo pode ser ativo ou passivo.
2.1.2 Filtração Glomerular
A filtração do plasma nos glomérulos obedece às diferenças de pressão existentes no
glomérulo. A pressão nas artérias arqueadas é de aproximadamente 100 mmHg. As duas principais
áreas de resistência ao fluxo renal através do néfron são as arteríolas aferente e eferente. A pressão
de 100 mmHg na arteríola aferente, cai para uma pressão média de 60 mmHg nos capilares do
glomérulo, sendo esta a pressão que favorece a saída do filtrado do plasma para a cápsula de
Bowman. A pressão no interior da cápsula de Bowman é de cerca de 18 mmHg. Como nos capilares
glomerulares 1/5 do plasma é filtrado para o interior da cápsula, a concentração de proteínas
aumenta cerca de 20% à medida que o sangue passa pelos capilares ao glomérulo, fazendo com que
a pressão coloido-osmótica do plasma se eleve de 28 para 36 mmHg, com um valor médio de 32
mmHg, nos capilares glomerulares. A pressão no interior da cápsula de Bowman e a pressão
coloido-osmótica das proteínas do plasma são as forças que tendem a dificultar a filtração do
plasma nos capilares glomerulares. Dessa forma a pressão efetiva de filtração nos capilares
glomerulares é de apenas 10 mmHg, ou seja, a diferença entre a pressão arterial média nos capilares
(60 mmHg) e a soma da pressão da cápsula de Bowman com a pressão coloido-osmótica do plasma.
Figura 5. Detalhe Glomérulo
A membrana capilar glomerular tem poros de aproximadamente 30 angstroms de diâmetro e,
portanto, partículas de maiores dimensões, podem atravessar esses poros. Seu peso molecular é da
ordem de 80.000 a 90.000 daltons. A destruição normal de hemácias produz uma pequena
quantidade de hemoglobina livre no plasma sanguíneo. Os glomérulos dispõem de um mecanismo
especial capaz de manter essas pequenas quantidades de hemoglobina livre em concentrações de
aproximadamente 5%. Se a destruição de hemácias aumenta e gera concentrações de hemoglobina
elevadas (100-125 mg), os mecanismos glomerulares de processamento da hemoglobina se esgotam
e ocorre a filtração para a urina. Como a hemoglobina filtrada não é reabsorvida, esse pigmento
proteico aparece na urina; é a hemoglobinúria. Portanto, quando a hemoglobina aparece na urina
significa que houve uma grande quantidade de destruição de hemácias. Diversos fatores podem
afetar a filtração glomerular.
O fluxo sanguíneo renal aumentado pode aumentar o coeficiente de filtração e a quantidade
final de urina produzida. O grau de vaso constrição das arteríolas aferentes dos glomérulos faz
variar a pressão glomerular e consequentemente a fração de filtração glomerular. O mesmo ocorre
na estimulação simpática neurogênica ou através de drogas simpáticas como a adrenalina, por
exemplo. O estímulo pela adrenalina produz constrição intensa das arteríolas aferentes, com grande
redução da pressão nos capilares glomerulares que podem reduzir drasticamente a filtração do
plasma e consequente formação de urina.
• Forças físicas na filtração
Por que se forma o filtrado?
A causa é a soma das forças a favor e contra a formação, com resultante a favor. O
mecanismo é simples: as forças similares de cada setor (sanguíneo e urinário), se opõem. A pressão
osmótica pela falta de proteínas é desprezível e não é considerada. Essa pressão é suficiente para
expulsar o fluido, e os solutos de pequena massa molecular, que vão constituir o filtrado. A pressão
de filtração (Pfil), é um mecanismo altamente eficiente para controlar o volume filtrado. Quando
Pfil aumenta ou diminui, o volume do filtrado acompanha as variações. Esse mecanismo é feito
através da vaso constrição das artérias aferente e eferente. A vaso constrição pode ocorrer
simultaneamente nas artérias aferentes e eferentes, e o volumedo filtrado continuar o mesmo. Isso
ocorre em situações emergenciais, quando é necessário desviar o grande fluxo sanguíneo renal para
outros setores.
• Ritmo da filtração glomerular
A quantidade (volume) de plasma que é filtrado por minuto, recebe o nome de RFG, e
constitui um parâmetro fundamental em nefrologia. O RFG é cerca de 21% do FRP (Fluxo Renal
Plasmático), ou seja:
RFG = 600 x 21/100 = 125 mL/min
Isto é, aproximadamente 1/5 do FRP é espremido como filtrado no glomérulo. Esse RFG em 24 
horas é:
RFG = 125 mL/min x 60 min/h x 24 = 180.000 mL/24h
2.1.3 Reabsorção Tubular
O filtrado glomerular que alcança os túbulos do néfron flui através do túbulo proximal, alça
de Henle, túbulo distal e canal coletor, até atingir a pelve renal. Ao longo desse trajeto mais de 99%
da água filtrada no glomérulo é reabsorvida, e o líquido que penetra na pelve renal constitui a urina
propriamente dita. O túbulo proximal é responsável pela reabsorção de cerca de 65% da quantidade
de água filtrada nos capilares glomerulares, sendo o restante reabsorvido na alça de Henle e no
túbulo distal.
A glicose e os aminoácidos são quase inteiramente reabsorvidos com a água enquanto outras
substâncias, por não serem reabsorvidos no túbulos, tem a sua concentração no líquido tubular
aumentada em cerca de 99 vezes. A reabsorção da glicose exemplifica bem os mecanismos de
reabsorção de determinadas substâncias dentro dos túbulos renais. Normalmente não existe glicose
na urina ou no máximo, existem apenas ligeiros traços daquela substância, enquanto no plasma a
sua concentração oscila entre 80 e 120 mg. Toda a glicose filtrada é rapidamente reabsorvida nos
túbulos. À medida que a concentração plasmática de glicose se aproxima dos 200 mg, o mecanismo
reabsortivo é acelerado até atingir o ponto máximo, em que a reabsorção se torna constante, não
podendo ser mais aumentada. Esse ponto é chamado limiar de reabsorção da glicose. Acima do
valor plasmático de 340 mg, a glicose deixa de ser completamente absorvida no sistema tubular e
passa para a urina, podendo ser facilmente detectada pelos testes de glicosúria.
Os produtos terminais do metabolismo, como a uréia, creatinina e uratos têm outro
tratamento nos túbulos renais. Apenas quantidades moderadas de uréia, aproximadamente 50% do
total filtrado, são reabsorvidas nos túbulos enquanto a creatinina não é reabsorvida. Os uratos são
reabsorvidos em cerca de 85%, da mesma forma que diversos sulfatos, fosfatos e nitratos. Como
todos são reabsorvidos em muito menor proporção que a água, a sua concentração aumenta
significativamente na urina formada. A reabsorção nos túbulos renais obedece à diferença de
concentração das substâncias entre o espaço intersticial peritubular e os vasos retos peritubulares. A
reabsorção de água é dependente da reabsorção de íon sódio, que é o soluto mais reabsorvido nos
túbulos renais.
Existem ainda dois mecanismos de intercâmbio muito importantes. O primeiro se refere à
troca de íon sódio (Na+) pelo íon hidrogênio (H+), nos túbulos, como parte dos mecanismos de
regulação renal do equilíbrio ácido-básico. Quando há necessidade de eliminar íon hidrogênio, os
túbulos secretam ativamente o hidrogênio para a luz, dentro do filtrado e, em troca, para manter o
equilíbrio iônico absorvem o íon sódio. O outro mecanismo de intercâmbio corresponde à
reabsorção de íons cloreto (Cl-) quando há necessidade de se eliminar ácidos orgânicos pelo
mecanismo de secreção tubular. Os mecanismos de transporte na reabsorção tubular podem ser
ativos ou passivos, dependendo da necessidade de utilizar energia celular para a sua realização. O
sódio, a glicose, os fosfatos e os aminoácidos estão entre as substâncias cujo transporte é feito com
utilização de energia celular, transporte ativo, enquanto o transporte da água, uréia e cloretos não
necessitam consumir a energia das células (transporte passivo).
·Uso da Reabsorção para Controle Homeostático
Conforme as necessidades metabólicas do meio interno, o rim pode reabsorver mais ou
menos, oi íons K+, Na+, Cl-, HCO3--, H2PO4+, e ainda, secretar H+ ou NH4+, para controlar o
pHe a osmolaridade do meio interno.
Figura 6. Capilares que reabsorvem as substâncias úteis dos túbulos renais
• Transporte Máximo de Reabsorção
Tal parâmetro está relacionado com a capacidade máxima de reabsorção de uma substância.
Seu conceito é o seguinte: A glicose, como já mencionado, é 100% reabsorvido do filtrado. No
entanto, observa-se que, em diabéticos, aparece glicose na urina, quando a concentração plasmática
de glicose excede certo nível. Isso ocorre porque a concentração de glicose no filtrado (a mesma do
plasma) excedeu a capacidade máxima de reabsorção do rim. Esse nível de reabsorção máximo,
expressado em mg/min é o Transporte Máximo de Reabsorção (TMR).
QUESTÕES PARA RESPONDER:
1. Quais os componentes do sistema urinário?
2. Quais os três processos que o rim utiliza para produzir a urina?
3. Quais as principais funções renais?
4. Descreva o funcionamento do néfron.
5. Como acontece a hemoglobinúria?
6.Fale, resumidamente, sobre a reabsorção renal de: água, glicose, aminoácidos, uréia, creatinina, 
uratos, íons K+, Na+, Cl-, HCO3--, H2PO4+, H+ e NH4+.
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