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RESUMO DE FISIOLOGIA RENAL Renan Donadel – ATM 18/1 Fontes: Berne & Levy, 6ª ed. Guyton & Hall, 12ª ed. Anotações e Slides das aulas. Bons Estudos! VISÃO GERAL DA FUNÇÃO RENAL Regular a osmolaridade e os volumes de líquidos corporais mantém o volume celular normal de todos os tecidos. Controlar o balanço eletrolítico e ácido-base controla a quantidade de íons presente no corpo e mantém o pH dentro de faixas estreitas (7,35 ~ 7,45). Excreção de catabólitos ureia, ácido úrico, creatinina (provém da creatina muscular; é utilizada laboratorialmente para avaliar função renal), hormônios, fármacos, entre outros. Produção hormonal renina (ativadora do sistema RAA, regulador da PA), calcitriol (uma forma ativa da vitamina D3 necessária à absorção de Ca +2) e eritropoietina (estimula a formação de eritrócitos pela medula óssea). Gliconeogênese: síntese de glicose a partir de aminoácidos e outros precursores no jejum prolongado. ANATOMIA MACROSCÓPICA Figura 1 Visão interna e externa da anatomia macroscópica do rim. Os néfrons compõem a unidade funcional do rim, sendo em número aproximado de um milhão cada rim. Sua localização abrange as regiões cortical e medular. Os rins são órgãos extraperitoniais, isto é, ficam fora da cavidade peritoneal, na parede posterior do abdome. Cápsula Fibrosa Região Cortical Região Medular, contendo as pirâmides, cujas estriações representam os ductos coletores Papila renal, onde goteja a urina através da zona crivosa da papila Cálices Menores Cálices Maiores Pelve Renal Ureter. Artéria Renal A. Interlobares A. Arqueadas A. Interlobulares A. Aferentes. A circulação renal é composta de dois sistemas: Glomerular: alta pressão (60 mmHg), favorecendo a filtração. Peritubular: baixa pressão (13 mmHg), favorecendo a reabsorção. Os vasos desse sistema são chamados de peritubulares superiormente e de retos inferiormente (alça de Henle). Esvazia-se nos vasos do sistema venoso, que formará a Veia Renal. ANATOMIA MICROSCÓPICA Corpúsculo Renal compreende a Cápsula de Bowman + Glomérulo Renal. Túbulo Contorcido Proximal composto de diversas circunvoluções, possui uma borda em escova (microvilosidades), visto que tem função absortiva. É onde ocorre 70% da reabsorção de Na+. A reabsorção do Na+ é dita fracional: não existe um limite máximo de filtração, isto é, quanto maior o fluxo, mais Na+ será filtrado, pois o sangue passará mais vezes pelo glomérulo renal. Alça de Henle composta de ramos descendente e ascendente fino e espesso. Nessa porção do néfron, as células se achatam e já possuem bem menos mitocôndrias que os túbulos cont. proximais. Mácula Densa e Túbulo Contorcido Distal A mácula densa realiza a reabsorção de Na+ e, juntamente com as células justaglomerulares da arteríola aferente (sensíveis ao fluxo sanguíneo) e as células mesangiais extraglomerulares (controlam o tônus arteriolar), compõe o aparelho justaglomerular, responsável pela regulação da PA. Ducto Coletor possui dois tipos celulares: células principais (reabsorção de NaCl e secreção de K+) e células intercaladas (regulação ácido-base, através da secreção de H+ e HCO3 -). Tipos de Néfron: Superficiais: o corpúsculo renal fica na região externa do córtex; alça de Henle curta, podendo nem atingir a medula renal; arteríola eferente se ramifica em capilares peritubulares. Justamedulares: o corpúsculo renal fica na região cortical adjacente à medula; alça de Henle mais longas, estendendo-se profundamente na medula; arteríola eferente, além de formar os capilares peritubulares, dá uma rede de vasos retos que acompanha a alça de Henle. Figura 2 Observar a região em que está cada estrutura (cortical ou medular), bem como a origem das arteríolas aferentes. CORPÚSCULO RENAL E ULTRAFILTRAÇÃO Localizado no córtex, é no corpúsculo renal que se inicia a formação da urina, através do surgimento do ultrafiltrado plasma que passa pela membrana de filtração em direção ao espaço urinário. Membrana ou Barreira de Filtração: obstáculo atravessado pelo plasma. Célula endotelial do capilar da arteríola aferente É do tipo fenestrado. Expressa glicoproteínas (glicocálix) negativas. Por isso, há maior facilidade de passagem de substâncias com cargas positivas (todavia o fator principal determinante da filtração é o tamanho da molécula!). Membrana Basal é uma membrana porosa formada pela união das duas lâminas basais (endotélio glomerular + podócitos). É o maior agente da filtração. Também possui proteínas com cargas negativas. Fenda de Filtração (formada pelos processos enviados pelos podócitos em direção aos capilares, os pedicelos). As fendas de filtração fazem a separação de acordo com o tamanho das moléculas. Outro fator que influencia na facilidade de filtração é a geometria da molécula, sendo as mais globosas mais facilmente filtradas. Cápsula de Bowman: composta de uma camada parietal (externa) e outra visceral (interna, formada pelos podócitos). Entre as duas camadas está o espaço urinário. Arteríola Aferente: vaso de entrada, enovela-se formando o glomérulo renal. Apresenta a pressão de filtração (resultante das forças de Starling) que leva à formação do ultrafiltrado. Arteríola Eferente: vaso de saída, realiza a drenagem do corpúsculo renal. A presença de duas arteríolas – em vez de uma arteríola e uma vênula – possibilita a manutenção de uma pressão constantemente elevada de filtração, havendo dois locais de regulação da filtração. Células Mesangiais: cercam os capilares glomerulares, servindo-lhes de suporte estrutural. Possuem capacidade contrátil, regulando o fluxo sanguíneo que passa pelos capilares e, consequentemente, a formação do ultrafiltrado. No glomérulo, só há filtração, não havendo reabsorção, visto que a pressão oncótica do líquido presente no espaço urinário é muito baixa (diz-se nula). Figura 3 Corpúsculo Renal (= Cápsula + Glomérulo); e capilares peritubulares envoltos ao redor do néfron. OUTROS DADOS A inervação dos rins é feita por fibras nervosas simpáticas. Não há inervação parassimpática sobre os rins. A atividade simpática é capaz de liberar renina. A formação da urina compreende três processos: (1) filtração glomerular, (2) reabsorção de substâncias do líquido tubular de volta ao sangue e (3) secreção de substâncias do sangue para o líquido tubular. Em adultos, a taxa de filtração glomerular (TFG) varia de 90~140 ml/min nos homens e 80~125 ml/min nas mulheres, o que representa cerca de 180 litros de filtrado por dia. Dos 180 litros, 20 litros entram no ducto coletor, sendo que 18 litros são reabsorvidos ali, havendo excreção de 2 litros (valores aproximados). O suprimento sanguíneo renal é de 20% do DC: 1,0 litro/min. O fluxo renal é dirigido 90% para o córtex e apenas 10% para a medula. Desse 1 litro, cerca de 60% (600 ml) são plasma, constituindo o Fluxo Plasmático Renal (600 ml/min). A cada passagem pela membrana de filtração, 20% do plasma (125 ml) conseguem ser filtrados, ao que se denomina fração de filtração. Tal valor é obtido através da razão: TFG/plasma total que percorre o glomérulo (125/600 = 0,20). 1. FILTRAÇÃO A barreira de filtração glomerular determina a composição do ultrafiltrado plasmático, restringindo a filtração de moléculas com base em seu tamanho, geometria e carga elétrica. O que determina a filtração é a permeabilidade da membrana de filtração. A pressão que gera o fluxo sanguíneo é resultando somentedas forças de Starling, visto que a filtração não depende de transporte ativo via canais. Forças de Starling envolvidas na filtração: Pressão Hidrostática Capilar (PHC): é a pressão do plasma no glomérulo; 55 mmHg. Pressão Hidrostática na Cápsula de Bowman (PHB): Resultante do líquido já filtrado e ali presente; 15 mmHg. Pressão Oncótica no Capilar (πC): Resultante da atração de líquido pelas proteínas. Também chamada de coloidosmótica; 30 mmHg. Não existe Pressão Oncótica no espaço de Bowman, pois não há filtração significativa de proteínas. Duas forças agem a favor da reabsorção (PHB e πC) e somente uma a favor da filtração (PHC). Porém (e evidentemente) há o predomínio da filtração. Para saber a Pressão Efetiva de Filtração (net filtration pressure – NFP): pressão a favor da filtração – (soma das pressões contrárias à filtração). Isto é: NFP = PHC – (PHB + πC). Utilizando os valores acima: NFP = 55 – (15+30) 10 mmHg. Figura 4 Pressões que agem no processo de filtração. Figura 5 Tabela representando as principais substâncias filtradas e suas taxas de reabsorção total. A pressão de filtração glomerular varia de acordo com o comprimento capilar: na extremidade mais próxima à arteríola aferente, há menor pressão oncótica, pois há mais líquido em relação a proteínas. Conforme a filtração vai ocorrendo, o capilar fica mais concentrado em proteínas, havendo maior pressão oncótica na extremidade arteriolar eferente. Variação da PFG/NFP (pressão de filtração glomerular = net filtration pressure): Arteríola Aferente (início da filtração) 24 mmHg Arteríola Eferente (final da filtração) 10 mmHg A Pressão hidrostática capilar do glomérulo não se modifica porque o fluxo é mantido constante por mecanismos de autorregulação em faixas de PA entre 80 e 200 mmHg. A pressão hidrostática da cápsula de Bowman também é fixa, visto que ocorre constante escoamento do ultrafiltrado para o sistema tubular do néfron, não havendo acúmulo de líquido na cápsula. É um processo ininterrupto, pois o filtrado não se acumula, havendo uma Pressão de Filtração sempre positiva (favorecendo a filtração). Figura 6 Gráfico ilustrando a Pressão de Filtração Glomerular. Figura 7 Para fins comparativos, os gráficos ilustram respectivamente variações da NFP em capilares extra renais, glomerulares e glomerulares quando há aumento de fluxo sanguíneo. Figura 8 Fatores que interferem na Taxa de Filtração Glomerular e seus determinantes diretos. Observar: O Kf (coeficiente de filtração) depende da área de superfície glomerular que, por sua vez, depende do grau de constrição das células mesangiais. Células mesangiais relaxadas Maior área de filtração glomerular Maior Kf Maior filtração. Não confundir com Taxa de Filtração Glomerular (TFG): volume de líquido que passa do glomérulo para o espaço urinário em determinado espaço de tempo (volume/tempo). Exemplo: 125 ml/min, 180 litros/dia. ALTERAÇÕES NO DIÂMETRO DAS ARTERÍOLAS Situações: A Normal B Constrição da Aferente: Provoca diminuição do fluxo sanguíneo pelo glomérulo, diminuindo a taxa de filtração glomerular (TFG). C Constrição da Eferente: Provoca diminuição do fluxo sanguíneo, pois o sangue fica “represado” nos capilares glomerulares. Como consequência, aumenta a PHC, aumento também a TFG. D Constrição da Aferente e da Eferente: Visto que ambos os casos isolados promovem diminuição de fluxo, ocorre grande diminuição do fluxo. A TFG varia de acordo com o grau de constrição de cada uma das arteríolas. ps.: a constrição de qualquer vaso renal provocará diminuição de fluxo! Figura 9 Observar que alterações da PAM (Pressão Arterial Média) entre 80 e 200 mmHg não modificam o RPF (fluxo plasmático renal) e a GFR (taxa de filtração glomerular), devido aos mecanismos de autorregulação. Analisar: Há uma grande janela na qual o rim consegue manter seu fluxo e a TFG constantes. Isso defende o organismo contra intoxicações, pois a filtração continua ocorrendo mesmo em condições de estresse fisiológico. Abaixo de 80 ou acima de 200 mmHg as variações de fluxo renal são bruscas. O aumento da PAM provoca vasoconstrição reflexa, via mecanismo de autorregulação, o que mantém a TFG constante. AUTORREGULAÇÃO Mecanismos de regulação intrínsecos, isto é, realizados pelo próprio rim. A) Mecanismo Miogênico: O aumento da tensão provoca uma contração, a fim de manter a luz do vaso constante. Está relacionado à tendência intrínseca da musculatura lisa de se contrair quando distendida. O aumento da resistência arteriolar contrabalança o aumento de pressão, mantendo o fluxo sanguíneo renal e a TFG constantes Q = ΔP / R (Q = fluxo; R = resistência das arteríolas). B) Mecanismo Metabólico: A reabsorção de Na+ por transporte ativo utiliza ATP Produção de adenosina (derivado da metabolização do ATP) Mácula densa gera efeito parácrino na arteríola aferente Aumento do tônus contrátil. Portanto: ↑ reabsorção de Na+ ↑ constrição da arteríola aferente. Também chamada de Feedback Tubuloglomerular. ESTÍMULOS PARA LIBERAÇÃO DE RENINA Pressão de perfusão renal: quando está baixa, a renina é liberada; SNA simpático; Reabsorção de Na+ na mácula densa. O aumento da reabsorção de Na+ é interpretado como um aumento de volume e, consequentemente, de pressão, visto que a água é reabsorvida juntamente com o sal via efeito osmótico, o que reduz a secreção de renina. ↑ reabsorção de Na+ ↓ secreção de renina . Analisando: Esquema 1: O aumento da pressão arterial provoca um aumento na TFG. Desse modo, mais Na+ e Cl- são reabsorvidos pela mácula densa, o que provoca um estímulo de constrição da arteríola aferente. Esquema 2: A atividade simpática provoca a constrição das arteríolas aferente e eferente. Como já visto, há uma grande redução do fluxo sanguíneo renal. A TFG, no entanto – para este autor – tem pequena diminuição, visto que, neste caso, o efeito constritor deve ter sido maior na arteríola aferente. AÇÃO DO SN SIMPÁTICO SOBRE OS RINS Estimula a reabsorção direta de Na+ no túbulo proximal, o que leva a uma menor oferta de Na+ no túbulo distal/mácula densa, gerando um estímulo à liberação de renina. É um exemplo de fator de regulação pós-glomerular, pois não atua diretamente no sistema de arteríolas/corpúsculo renal, mas sim depois que já ouve a filtração. O estímulo simpático também provoca liberação direta de renina, via receptores beta- adrenérgicos. Provoca constrição das arteríolas aferente e eferente: diminuição grande de fluxo e leve queda na TFG. Figura 10 Atividade simpática e liberação de renina. Figura 11 Perda excessiva de água (hemorragia, sudorese severa) e suas consequências fisiológicas. Analisando: A diminuição da volemia leva à diminuição da pressão arterial sanguínea, o que é sentido pelos barorreceptores carotídeos e aórticos. Eles enviam um sinal de aumento de atividade simpática que, como já visto, provoca constrição aferente e eferente: Diminui bastante o fluxo renal: Evitar a formação de mais urina e, assim, a perda de água. Diminui pouco a TFG: Evitar a perda de Na+ que leva água por efeito osmótico. A queda da pressão arterial – através da diminuição da TFG e consequente diminuição de reabsorção de Na+ e Cl- pela mácula densa – provoca liberação de renina, a qual visa à retenção de Na+ e água. Observar que o efeito do ADH se faz através da diminuição direta de excreção de água(via aquaporinas), não envolvendo sais. Reguladores do Fluxo Sanguíneo Renal (FSR): 1. SNA Simpático: Constrição das arteríolas aferente e eferente, via receptores α1. Como a aferente possui maior quantidade desses receptores, seus efeitos são mais expressivos, resultando na diminuição do FSR e da TFG. 2. AT-II: Baixos níveis de AT-II são suficientes para estimular a arteríola eferente (mais sensível), mas não a aferente diminuição do FSR e aumento da TFG. 3. Prostaglandinas: São metabólitos do AA. Importante mediador de inflamações. Efeito vasodilatador das arteríolas Aumento da FSR e da TFG. 4. Dopamina: Também possui efeito vasodilatador das arteríolas em situações de perfusão sanguínea diminuída (efeito protetor). 2. REABSORÇÃO GLICOSE É livremente filtrada e 100% reabsorvida no túbulo contorcido proximal, visto que é uma molécula “cara” para o organismo. Transporte: Ocorre da luz do túbulo contorcido proximal para o interstício. Na membrana luminal ou apical (do lado do túbulo), a passagem da glicose é feita via cotransporte com o Na+ (receptor SGLT sodium-glucose transporter). Já na membrana basolateral, a glicose passa pelos receptores GLUT (glucose transporter). O motivo de a glicose ser somente (e totalmente) reabsorvida no TC proximal se deve a presença dos canais SGLT e GLUT somente nessa região do néfron. O corpo possui capacidade limitada para reabsorção de glicose. A partir do momento em que há saturação dos receptores, ela passa a ser excretada. A presença de glicose na urina caracteriza-se como glicosúria, quadro típico do diabetes mellitus. Observação: a perda de glicose (glicosúria) leva juntamente água; por isso, pacientes com diabetes mellitus urinam frequentemente (poliúria). Isso desencadeia o mecanismo de sede (polidipsia). Já no diabetes insipidus, há deficiência de ADH – hormônio responsável por reabsorver água através da inserção de aquaporinas na porção final do túbulo contorcido distal e no ducto coletor. Desse modo, há poliúria (perda de água), desencadeando o mecanismo de sede. Há um limiar plasmático renal, chamado de Transporte Máximo (Tm), a partir do qual a glicose não consegue ser toda reabsorvida, passando a aparecer na urina. Tal valor é, em geral, 300 mg/dL de concentração de glicose plasmática. O Tm de uma substância é mais precisamente representado por uma curva do que um ponto específico, pois há diferenças morfofuncionais entre os néfrons. Por exemplo, para determinado néfron, pode haver a saturação do transporte de glicose em 200 mg/dL, enquanto para outros somente em 300 mg/dL. Carga Filtrada de Glicose = TFG x Glicemia Para substâncias em geral: Excreção = Filtração – Reabsorção + Secreção Figura 12 Alterações na glicemia não alteram a TFG (125 ml/min). No experimento, a partir de 4 mg/ml (com 3 mg/ml já haveria!), a glicose começa a ser excretada. Figura 13 Ótima ilustração do transporte de glicose no rim. Observe que o excesso de glicose satura a capacidade de transporte, passando a aparecer na urina. No gráfico, estipula-se esse valor em 300 mg/dL [glicose] plasmática. ANÁLISE DA FUNÇÃO RENAL E DA TFG Qualquer substância que preencha os seguintes critérios serve como marcador para avaliar a TFG. A substância deve: Ser livremente filtrada pelo glomérulo para o espaço de Bowman; Não ser reabsorvida; Não ser secretada pelos túbulos. A creatinina é a mais comumente utilizada na prática laboratorial. Também pode ser utilizada a inulina, proveniente somente de fonte exógena. Já que a inulina não é reabsorvida pelo rim após a sua filtração glomerular, sua taxa de excreção é diretamente proporcional à taxa de filtração de água e solutos ao longo do filtro glomerular. A depuração plasmática (clearance) de creatinina ou de inulina, portanto, é uma boa forma de avaliar a TFG. Cálculo para descobrir a TFG: [ X ]PLASMA . TFG = [ X ]URINA . Volume de Urina/min CLEARANCE OU DEPURAÇÃO PLASMÁTICA Quantidade da substância filtrada que vai ser efetivamente excretada. Segue abaixo algumas situações: A depuração (clearance) da inulina é o padrão-ouro para análise da TFG. A creatinina, porém, é o método mais utilizado laboratorialmente. Há secreção de creatinina no TC proximal; logo, mais creatinina sai do corpo do que é filtrada. Porém, há uma “falha” na medição de creatinina (superestimação), o que equilibra essa excreção extra proveniente da secreção, tornando-a um método confiável. Outros critérios para que a substância possa ser utilizada como indicador da TFG são: Não ser tóxica; Manter suas concentrações plasmáticas constantes: como a inulina é injetada (exógena), é necessário ficar infundindo durante 24 horas. Por isso, a creatinina é mais utilizada laboratorialmente. RELEMBRAR É VIVER... SÓDIO Na primeira metade do túbulo proximal Reabsorção de Na+ juntamente com HCO3 - e outros solutos (glicose, aminoácidos, lactato). Na segunda metade do túbulo proximal Reabsorção de Na+ juntamente com o Cl-. Bomba ou ATPase Na+/K+: presente somente na membrana basolateral, com objetivo de encaminhar o Na+ para o interstício (e, assim, para o vaso). Desse modo, cria-se um fluxo: o sódio entra pela membrana apical e sai pela basolateral. A entrada de Na+ pela membrana apical/luminal é passiva. A passagem ocorre via transcelular (através de receptores de membrana, entra e atravessa a célula). O Na+ também é reabsorvido, na segunda metade do túbulo proximal, pela via paracelular. Transporte Paracelular: ocorre entre duas células, sendo dependente da P hidráulica. Os solutos entram no vaso peritubular, deixando a PH menor no interstício, o que atrai água da luz tubular. Aproximadamente 70% do Na+ filtrado é reabsorvido no TC proximal. Transporte Ativo Primário: a energia do processo é gasta para transportar a própria substância, como ocorre com o Na+. Transporte Ativo Secundário: É o que ocorre com os cotransportes (glicose, aa, vitaminas). A bomba de cotransporte não gasta energia, porém a manutenção dos gradientes iônicos (através da Na+/K+ ATPase) sim. Por isso é chamado de gasto indireto de energia. Estima-se que 40% do ATP corporal sejam utilizados para o funcionamento dessa bomba. Ânions (Cl-, HCO3 -): transporte passivo. Água: osmose (difusão passiva da água); transportada juntamente com os solutos, por efeito de hidratação. REABSORÇÃO DE PROTEÍNAS Apenas pequena porcentagem de proteínas sofre filtração. Entretanto, a quantidade de proteínas total filtrada por dia é significativa, sendo em torno de 7,2 g/dia. Após filtradas, elas entram nas células do TC proximal via endocitose ou são parcialmente degradas por enzimas na superfície do túbulo. Uma vez dentro da célula, ela sobre degradação, sendo seus aminoácidos liberados para a luz do túbulo e, posteriormente, reabsorvidos. Normalmente, esse mecanismo reabsorve quase toda proteína filtrada, deixando a urina livre de proteínas. A excreção de proteínas também aumenta pela estimulação simpática, como a que ocorre durante o exercício. Nessa situação, a vasoconstrição renal reduz a taxa de filtração glomerular, a qual, por aumentar o tempo de transito do filtrado glomerular, favorece a difusão das proteínas através da membrana basal. Presença de proteínas na urina = proteinúria = indicativo de doença renal. ALÇA DE HENLE Reabsorve aproximadamente 25% do NaCl filtrado e 15% da H2O. Ramo descendente: permeável à água e pouquíssimo permeável a solutos. Ramo ascendente: permeável a Na+, Cl-,K+ (que passam por transporte ativo 2º), Ca+2, Mg+2 (que passam por via paracelular). Impermeável à água. Como esse ramo ascendente espesso não reabsorve água, a reabsorção de NaCl e outros solutos reduz a osmolaridade do fluido tubular para menos de 150 mOsm. Por isso, o segmento ascendente da alça de Henle é chamado de “segmento diluidor”. Tal descrição é da alça de Henle dos néfrons Justamedulares, pois os néfrons superficiais (corticais) estão circundados por um ambiente isosmótico (~300 mOsm). A partir da medula, há modificações de osmolaridade nos segmentos do néfron, a fim de concentrar a urina. TÚBULO CONTORCIDO DISTAL E DUCTO COLETOR Juntos, reabsorvem cerca de 8% do NaCl filtrado e quantidade variável de água (dependente da ação do ADH). TC distal reabsorção de Na+ e Cl- por transporte ativo primário. Presença de receptores de aldosterona (hormônio esteroide, cujo sítio de ligação está no interior das células). A ação da aldosterona regula a atividade das bombas Na+/K+, canais de Na+ e canais de K+ na membrana luminal, uma vez que ativa a transcrição gênica de proteínas que compõem tais canais. O K+ plasmático é controlador direto das concentrações de aldosterona, de modo que pequenas elevações na [K+] aumentam muito a secreção e aldosterona (aumenta reabsorção de Na+ e excreção e K+, por meio da estimulação da bomba Na+/K+). Por outro lado, grandes variações de [Na+] são necessárias para que se altere a secreção e aldosterona. A reabsorção de água no ducto coletor se dá via inserção de aquaporinas por ação do ADH. Em um primeiro momento, há inserção de aquaporinas já existentes (sintetizadas pela via constitutiva). Secundariamente, o ADH ativa a síntese de novas aquaporinas, em uma resposta a longo prazo. Tabelas Resumo: Tabela representando o ganho e perda de água no dia a dia: Observar que o controle da concentração da urina se faz em dois pontos chaves, intimamente relacionados: Sede: os centros neurais envolvidos na sensação de sede estão localizados na mesma região do hipotálamo responsável pela secreção do ADH. ADH: principal regulador da reabsorção de água. A secreção de ADH pela neurohipófise pode ser influenciada por diversos fatores, sendo os dois principais: o Osmolaridade dos fluidos corporais: é o principal fator, de modo que mudanças de ~1% de Osm são suficientes para alterar significativamente a secreção de ADH. Essas variações na osmolaridade dos fluidos corporais são percebidas pelos osmorreceptores. o Volume e pressão do sistema vascular: A sensibilidade do sistema barorreceptor é menor que a do sistema osmorreceptor, pois são necessários de 5 a 10% de diminuição de volume sanguíneo ou pressão para que a secreção de ADH seja estimulada. Os fatores metabólicos – como a perda insensível via respiração e transpiração, fezes, etc. – não se caracterizam como pontos de regulação da [Urina]. MECANISMO DE CONTRACORRENTE A capacidade de excretar urina hiperosmótica requer que, em algum segmento do néfron, seja possível reabsorver sal sem que se reabsorva água. No TC proximal (região cortical) há a reabsorção de Na+ com livre reabsorção de H2O. O mecanismo de contracorrente é possível graças néfrons justamedulares (apenas 15% do total), cuja alça de Henle penetra nas regiões profundas da medula renal. Os néfrons superficiais realizam apenas a reabsorção isosmótica de volume. Na alça de Henle, em especial o segmento ascendente (fino e, principalmente, o espesso) é o principal local onde soluto e água são separados. Para que se consiga excretar urina hiperosmótica é necessária a criação de um compartimento hiperosmótico: o interstício medular, ambiente hiperosmótico criado pelo ramo ascendente da alça de Henle. Ramo Ascendente O fato de se reabsorver sal sem que se reabsorva água deixa a urina mais diluída. O sal, indo para o interstício, deixa este ambiente com osmolaridade cada vez maior. Desse modo, a alça descendente – ao penetrar na região medular do rim – encontra esse ambiente hiperosmótico, perdendo água passivamente e concentrando seu fluido tubular. Assim, o fluido chega cada vez mais concentrado à alça ascendente, que – através da ação das bombas de transporte de Na+, Cl- e K+ – consegue sempre diminuir em cerca de 100 mOsm a osmolaridade do fluido da alça ascendente. Esse mecanismo de separação do soluto e da água pelo segmento ascendente é chamado de Efeito Único ou Unitário do processo de Multiplicação por Contracorrente. Este último termo deriva do modo de funcionamento da alça de Henle: duas alças paralelas com fluxo em direções opostas, sendo que o fluido da alça descendente vai se tornando hiperosmolar e, ao atingir a alça ascendente, sofre Efeito Único e se torna cada vez mais hiposmolar. O início do processo de concentração da urina se dá com a difusão da água para fora do ducto coletor. O ducto coletor cortical consegue concentrar a urina até 300 mOsm, pois esta é a osmolaridade dos fluidos da região cortical. Já os ductos coletores medulares fazem a concentração da urina para valores acima de 300 mOsm. Normalmente, a urina excretada tem 600 mOsm, porém – em condições de restrição hídrica severa – pode-se atingir valores até 1200 mOsm, osmolaridade presente nas regiões mais internas (próximo à papila) da medula renal. Observe que a reabsorção de água tanto na alça descendente fina quanto nos ductos coletores medulares são dependentes do interstício hiperosmótico da região medular. Para que se mantenha esse interstício hiperosmótico (evitar a sua diluição), os vasos retos – rede capilar derivado da arteríola eferente e que leva o sangue à medula – removem o excesso de água e de solutos que estão continuamente sendo adicionados ao interstício medular pelos segmentos do néfron. Estes vasos seguem a mesma geometria da alça de Henle. O volume no fim dos vasos retos é maior que no seu início, porém a osmolaridade é a mesma, visto que houve a reabsorção tanto de solutos como de solvente. Observação: a ureia não é sintetizada no rim, mas é gerada pelo fígado como produto do metabolismo proteico, entrando no fluido tubular via filtração glomerular. Ela é capaz de penetrar no ramo ascendente fino da alça de Henle, porém não no espesso; por isso, a porção espessa é mais diluidora que a fina, sendo considerada o segmento diluidor do néfron. A ureia também contribui para a criação do interstício medular hiperosmótico. Cerca de 50% da ureia filtrada é excretada. Ela sofre os processos de filtração, reabsorção e secreção, por isso fica “circulando” pelo interstício e pelos túbulos até ser excretada. VARIAÇÕES NA OSMOLARIDADE DA URINA O ADH é responsável pela reabsorção e concentração final da urina. Sem ele, urinaríamos aproximadamente 18 litros por dia. Portanto, o ADH em concentração basal promove a reabsorção de 16,5 litros de água, de modo que urinamos ~1,5 litro/dia. Observações: As porcentagens do gráfico expressam o volume. Por exemplo: 35% do volume da urina estão presentes ao fim do TC proximal, visto que ~65% de água são reabsorvidos nesse segmento. Destacar que, na alça descendente, o volume diminui porque há transferência de água para o interstício hiperosmótico. Já no segmento ascendente, não há alterações no volume do filtrado tubular, pois ele é impermeável à água. No segmento final do TC distal e Ducto Coletor há a concentração final da urina, determinando sua osmolaridade. A redução da osmolaridade na porção descendente se deve ao mecanismo de efeito unitário: retirada de 100mOsm do fluido tubular e adição desse quantidade ao interstício, deixando uma diferença de 200 mOsm. Esse processo se repete em direção ao interior medular, constituindo a multiplicação por contracorrente. Sem o ADH, tenderíamos a excretar uma urina hiposmolar, perdendo muita água. Com o ADH em concentrações basais, excreta-se uma urina com ~600 mOsm. POTÁSSIO Os rins excretam de 90 a 95% do K+ ingerido na dieta, a fim de manter a [K+] plasmática constante: Como o K+ não se liga a proteínas plasmáticas, ele é livremente filtrado; 67% são reabsorvidos no TC proximal (mesma quantidade que Na+, H2O); 20% do K+ filtrado são reabsorvidos na alça ascendente de Henle; O TC distal e o ducto coletor são capazes de reabsorver e/ou secretar K+ para a urina, por isso são considerados os fatores que determinam a excreção de K+. TC Distal local de regulação da reabsorção de potássio via receptores de aldosterona. ↑ [K+] ↑ secreção de aldosterona, efeitos: Aumenta excreção de potássio; Diminui excreção de sódio. A aldosterona atua ativando a ATPase Na+/K+ (membrana basolateral do TC distal), bem como canais na membrana luminal do TC proximal. Portanto: ↑ Ingestão K+ ↑ [K+]PLASMA ↑ Aldosterona ↑ Excreção de K +. Reguladores diretos da secreção de aldosterona: [K+] Plasmático; ACTH; AT-II. O Na+ é considerado um regulador indireto, pois age na secreção de aldosterona via mecanismo RAA. CÁLCIO Regulação via Paratormônio: sintetizado pelas glândulas paratireoideas, sua secreção é regulada pela [Ca+2] no LEC. A membrana plasmática das células da paratireoide contém o receptor sensível ao cálcio (CaSR), que monitora o Ca+2 do LEC. O cálcio filtrado é apenas o Ca+2 livre/ionizado (cerca de 50% do total). Os outros 50% estão acoplados a proteínas (45%) ou sob a forma de complexos aniônicos (5%) e, portanto, não sofrem filtração. ~70% reabsorvido no TC proximal, tanto pela via transcelular (transporte ativo, via Ca+2 ATPase) quanto paracelular (reabsorção da maior quantidade de Ca+2). Outros 20% são reabsorvidos na alça de Henle (principalmente ramo Asc. Espesso). Quantidades menores são reabsorvidas no TC distal e Ducto Coletor, sendo cerca de 1% do cálcio total ingerido excretado na urina (portanto, reabsorção de ~99%). Efeitos Renais: aumenta a reabsorção tubular de Ca+2; Efeitos Ósseos: Aumenta a reabsorção óssea, fornecendo Ca+2 para o sangue. Efeitos Digestivos: Aumenta a reabsorção de Ca+2 no trato gastrointestinal, via geração da forma ativa da vitamina D3 (1,25-dihidroxicolecalciferol). Figura 14 Variações nas concentrações da filtração das substâncias ao longo do néfron. Observar que o Na+, H2O e Osmolaridade andam juntos, pois o sódio é o maior responsável por definir os volumes corporais e – por extensão – as pressões (venosa, arterial, ventricular). Isso se reflete sobre o DC, PAM e atividade renal. PEPTÍDEOS NATRIURÉTICOS O coração produz dois tipos de peptídeos natriuréticos: o principal deles é o PNA, sintetizado pelos átrios; e o PNC, pelos ventrículos. Ambos são liberados quando o coração se dilata. Os rins também produzem peptídeo natriurético, a urodilatina, que age promovendo a excreção de NaCl pelos rins. Os peptídeos natriuréticos (sendo o PAN o mais importante) são liberados em casos de aumento da PAM e seus efeitos antagonizam a ação do sistema RAA: Rins: Age sobre as arteríolas, aumentando a taxa de filtrado glomerular e, portanto, a carga de Na+ filtrada; Suprime a secreção de renina; Diminui a reabsorção de Na+, por efeito tubular direto. Adrenal: Suprime a secreção de aldosterona; Figura 15 - Mecanismos de controle da concentração de sal (Homeostase do Sal).