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Resumo de Fisiologia RENAL Danilo Fernando – MED UFRGS Resumo baseado nos livros Fisiologia 6ª Ed – Berne & Levy, Fisiologia Renal de Vander 6ªEd, Fisi- ologia Médica 12ªEd – Guyton, Fisiologia 4ªEd – Margarida Aires, Fisiologia Humana Uma Abor- dagem Integrada 6ª Ed. – Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia Médica – Walter Boron, Princípios de Anatomia e Fisiologia 12ªEd – Tortora Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 1 1 Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 2 2 Sumário Introdução à Fisiologia Renal .............................................................................................................................. 4 Introdução ....................................................................................................................................................... 4 Funções ............................................................................................................................................................ 5 Anatomia do Rim ............................................................................................................................................. 7 Néfron .............................................................................................................................................................. 8 Circulação Renal ............................................................................................................................................ 14 Fluxo Sanguíneo......................................................................................................................................... 14 Inervação ....................................................................................................................................................... 15 Processos Básicos .......................................................................................................................................... 15 Regulação da Função Renal (Filtração e Fluxo Sanguíneo) ........................................................................... 16 Controle da Micção ....................................................................................................................................... 17 Fluxo Sanguíneo Renal e Filtração Glomerular ................................................................................................. 20 Taxa de Filtração Glomerular ........................................................................................................................ 20 Fluxo Sanguíneo Renal (FSR) ......................................................................................................................... 24 Fluxo Plasmático Renal .................................................................................................................................. 25 Relação Entre a Filtração Glomerular e o Fluxo Sanguíneo Renal ................................................................ 25 Autorregulação .............................................................................................................................................. 27 Resposta Miogênica................................................................................................................................... 28 Feedback Tubuloglomerular ...................................................................................................................... 29 Regulação do Fluxo Sanguíneo Renal e da Taxa de Filtração Glomerular..................................................... 30 Depuração Plasmática (Clearance) ................................................................................................................ 33 Clearance da Creatinina............................................................................................................................. 34 Clearance do Ácido Para-Amino-Hipurato (PAH) ...................................................................................... 35 Clearance da Inulina .................................................................................................................................. 35 Função Tubular – Transporte ao Longo do Néfron ........................................................................................... 36 Visão Geral ..................................................................................................................................................... 36 Transporte Tubular Máximo (Tm) .................................................................................................................. 37 Túbulo Proximal ............................................................................................................................................. 37 Primeira Metade do Túbulo Proximal ....................................................................................................... 38 Segunda Metade do Túbulo Proximal ....................................................................................................... 39 Secreção no Túbulo Proximal .................................................................................................................... 40 Alça de Henle ................................................................................................................................................. 41 Túbulo Distal e Ducto Coletor ....................................................................................................................... 42 Regulação da Reabsorção de NaCl e Água .................................................................................................... 44 Controle do Volume e da Osmolaridade pelo Rim ............................................................................................ 47 Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 3 3 Controle do Volume e da Composição do Líquido Extracelular (LEC) ........................................................... 47 Hormônio Antidiurético (ADH) ou Vasopressina (AVP) ................................................................................. 48 Ações do ADH Sobre os Rins .......................................................................................................................... 51 Sede e Ingestão de Sal ................................................................................................................................... 53 Mecanismos Renais de Diluição e Concentração de Urina ........................................................................... 55 Volume Circulatório Efetivo .......................................................................................................................... 59 Sinais Envolvidos no Controle Renal de NaCl e na Excreção de Água ....................................................... 59 Integração dos Mecanismos Aplicados ao Controle de Excreção ............................................................. 64 Equilíbrio Ácido-Base ......................................................................................................................................... 68 Conceitos básicos .......................................................................................................................................... 68 Reabsorção de HCO3- ao Longo do Néfron .................................................................................................... 70 Formação de Novo Bicarbonato ....................................................................................................................72 Formação de Novo HCO3- – Papel do Fosfato ........................................................................................... 72 Formação de Novo HCO3- – Papel do NH4+ e da Glutamina ...................................................................... 72 Regulação da Secreção Tubular de H+ .......................................................................................................... 74 Distúrbios Ácido-Base .................................................................................................................................... 75 Homeostase do Potássio ................................................................................................................................... 78 Regulação da Concentração Plasmática de Potássio .................................................................................... 79 Outros Fatores Reguladores do Potássio .................................................................................................. 80 Excreção de K+ Pelos Rins .............................................................................................................................. 81 Regulação da Secreção de K+ (Túbulo Distal e Ducto Coletor) ...................................................................... 82 Balanço Ácido-Base e Secreção de Potássio.................................................................................................. 84 Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 4 4 No mínimo três vezes por semana. Resulta nos problemas demons- trados no esquema abaixo Introdução à Fisiologia Renal Introdução • Podemos compreender a função renal através de seu mau funcionamento. Consequências de uma insuficiência renal aguda: - Urina não é produzida em mesma quantidade – Redução do volume; - Aumento da concentração de sódio na urina. • Há eliminação de substâncias importantes para a regulação da homeostase Eletrólitos, proteí- nas, hormônios etc. • Hemodiálise: Sangue do paciente é bombeado através de um “rim artificial”. Na máquina, o sangue é separado da solução artificial por uma membrana de diálise, que permite a difusão de peque- nas moléculas do sangue para a solução de diálise, remo- vendo assim as pequenas moléculas do sangue (Conforme a imagem ao lado). Garante o balanço hidroeletrolítico e a eliminação de produtos metabólicos que são tóxicos para o corpo. Uso da hemodiálise – Insuficiência renal: - Aguda Até resolver o problema; - Crônica Para o resto da vida (ou até o transplante renal). Complicações da hemodiálise: Resistência à insulina e perda de massa muscular. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 5 5 Funções • Regulação da pressão e do volume sanguíneo arterial; A ingestão e a excreção diária de água são equilibradas (Conforme a imagem ao lado). Pressão sanguínea depende do volume de sangue. - Manutenção do equilíbrio de sódio e água acabam por regu- lar o volume sanguíneo. Pressão sanguínea também é regulada através de substân- cias vasoativas que regulam o músculo liso dos vasos periféri- cos. - A renina, por exemplo, ativa o sistema renina-angiotensina-al- dosterona Regulação da PA e do balanço de Na+ e K+. • Regulação do equilíbrio eletrolítico; Os rins mantêm a concentração de “íons-chave” dentro de uma faixa normal pelo balanço entre a ingestão e a perda de urina (Conforme o gráfico ao lado). - Excretam minerais (sódio, potássio, magnésio etc.) em quan- tidades muito variáveis que, no geral, se igualam à entrada. Concentrações de K+ (íon responsável pelo grau de excita- ção dos potenciais de ação) e Ca2+ (íon responsável pela sinali- zação de diversos processos celulares) são estritamente regula- dos – Atuam em uma faixa de concentração plasmática bas- tante delimitada. * Destaque: Sódio – Principal íon envolvido na regulação do VLEC e da osmolaridade; Responsável pelo controle da osmolaridade e de outros eletró- litos e moléculas como glicose, aminoácido, bicarbonato etc; - Dependem do transporte de sódio para serem absorvidos e/ou secretados e/ou reabsorvidos; - Maior parte do funcionamento do rim está ligado ao funciona- mento do sódio Alguns transportadores (do tipo ativo) deman- dam grande gasto energético. - Consumo de O2 e de Na+ estão diretamente relacionados (Con- forme o gráfico ao lado) ∟ Aumento da atividade metabólica das células leva ao aumento de excreção de Na+. Estudos experimentais mostraram que em muitas pessoas a ingestão de Na+ pode ser aumen- tada para 1500 mEq/dia (mais de 10x acima do normal) ou diminuída para 10 mEq/dia (menos de ⅟10 do normal), com alterações relativamente pequenas no VLEC ou na [Na+] do plasma. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 6 6 - Isso também se aplica à água e a maioria dos eletrólitos, tais como cloreto, potássio, cálcio, hidro- gênio, magnésio e íons fosfato. - Retenção de sódio leva à retenção de água Modifica os volumes corporais. ∟ Em condições normais, não há alterações significantes no volume e, consequentemente, na PA. • Regulação do equilíbrio ácido-base; O pH é mantido por tampões, existentes nos líquidos corporais, e pela ação coordenada dos pul- mões e dos rins. Os rins são a única forma de eliminar certos tipos de ácidos do corpo, tais como os ácidos sulfú- rico e fosfórico, gerados pelo metabolismo de proteínas. • Excreção de restos metabólicos; Produtos finais de processos metabólicos – Ureia (a partir das proteínas), ácido úrico (a partir dos ácidos nucléicos), creatinina (a partir da creatina muscular), os produtos finais da quebra da he- moglobina (bilirrubina – que dá a coloração da urina) etc. • Excreção de substâncias bioativas (hormônios, fármacos etc.) que afetam a função do corpo; Importante via de eliminação de substâncias estranhas, como drogas, pesticidas e outras subs- tâncias químicas do organismo. • Regulação da produção de células vermelhas do sangue; Eritropoietina (produzida nos rins) → Controle da produção de eritrócitos pela medula óssea. - Secreção estimulada pela redução da PO2 nos rins (p.e. anemia, hipóxia arterial e fluxo sanguíneo renal inadequado); - Doenças renais resultam na diminuição da secreção de eritropoietina e podem levar à anemia da doença renal crônica. • Regulação da produção de vitamina D; Forma ativa da vitamina D (1,25-dihidroxivitamina D) é produzida nos rins e sua taxa de síntese é regulada por hormônios que controlam o equilíbrio de cálcio e fosfato. - O calcitriol, metabólito da vitamina D, é necessário para a absorção normal de Ca2+ pelo trato gas- trointestinal e para sua deposição nos ossos. - Em pacientes com doenças renais, a capacidade dos rins de produzir calcitriol fica comprometida, o que reduz os níveis desse hormônio. ∟ Reduz-se a absorção de Ca2+ pelo intestino, o que contribui para as anormalidades na formação óssea vistas em pacientes com doenças renais crônicas. • Gliconeogênese. Gliconeogênese = Síntese de glicose a partir de fontes sem carboidratos (aminoácidos das pro- teínas e glicerol dos triglicerídeos). - Maior parte ocorre no fígado (cerca de 75%), porém uma fração substancial ocorre nos rins (cerca de 25%) – Ocorre particularmente durante o jejum prolongado; - Em processos de acidose a gliconeogênese renal pode chegar à 50%. ∟ Glicose será utilizadaem processos de transporte ativo para corrigir o pH. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 7 7 Anatomia do Rim • Os rins são estruturas pares, em forma de feijão, localizados atrás do peritônio em cada lado da coluna vertebral. Cada um pesa entre 115 – 170 gramas e tem o tamanho aproximado de um punho. • Se o rim for cortado ao meio, serão visualizadas duas regiões: Córtex (porção interna) e a medula (porção externa). - São compostos por vasos sanguíneos, linfáticos, nervos e néfrons (as unidades funcionais do rins – há, aproximadamente, 1 milhão de néfrons por rim). • Coloração do rim está associada à distribuição de sangue no órgão. Córtex (90 – 95%): Parte marrom-avermelhada externa; - Caracterizado pelos corpúsculos renais (componente filtrante) e seus túbulos associados. Medula (5 – 10%): Parte interna de cor mais clara; - Caracterizada por túbulos retos, ductos coletores e uma rede especial de capilares, os vasos retos. * Importante: Medula NÃO possui corpúsculos renais – Não realiza filtração. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 8 8 • O lado medial de cada rim apresenta região chamada hilo. Pelo hilo passam a artéria e veia renais, vasos linfáticos, suprimento nervoso e o ureter, que conduz a urina do rim para a bexiga. • Cada ureter dentro do rim é formado por cálices maiores, que, por sua vez, são formados por cáli- ces menores. Cálices se encaixam nas pirâmides (há, aproximadamente, 8 – 12 pirâmides por rim). - Papila = Topo da pirâmide → Se projetam para o cálice menor. - Cálices são os coletores de urina formada pelo tecido renal das pirâmides. O Conjunto de pirâmides constituem a medula do rim. • Urina formada pelos néfrons segue o seguinte caminho até a bexiga (armazenamento): Néfron → Pirâmide → Cálice menor → Cálice maior → Pelve → Ureter → Bexiga. - Cada cálice renal é contínuo com o ureter, que drena para a bexiga urinária, onde a urina é tem- porariamente armazenada e de onde ela será intermitentemente eliminada. ∟ Após entrar num cálice, a urina não é mais alterada – A partir desse ponto o sistema urinário serve somente para manter o gradiente osmótico estabelecido pelo rim. Néfron • Cada rim tem, aproximadamente, 1 milhão de néfrons. Quantidade elevada de néfrons representam uma margem de segurança – Rim NÃO possui ca- pacidade de regenerar ou formar novos néfrons! * Importante: Envelhecimento e a redução da quantidade de néfrons A partir dos 40 anos de idade, o indivíduo passa a perder 10% de néfrons a cada década. Apesar da perda de néfrons, em um indivíduo normal, não gera condição patológica → Néfrons remanescentes ainda exercem excreção em quantidade apropriada de água, eletrólitos e outros re- síduos mesmo em quantidade reduzida. • Cada néfron possui um corpúsculo renal e um túbulo que se estende a partir desse corpúsculo e que se estende até o ponto onde esse sistema se une com os túbulos de outros néfrons para for- mar os ductos coletores (Observe na imagem abaixo, à esquerda, os componentes de um néfron e, à direita, a tabela com as terminologias para os segmentos tubulares do néfron). Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 9 9 • Corpúsculo renal: Componente esférico filtrante responsável pela etapa inicial na formação de urina, composto pelo glomérulo e pela cápsula de Bowman (Observe a imagem abaixo). Glomérulo (ou capilares glomerulares): Tufo compacto de alças capilares interconectadas. Capsula de Bowman: Cápsula oca em forma de balão - Sangue entra e sai da cápsula de Bowman através de arteríolas que penetram na superfície da cápsula – Arteríola aferente (entrada) e arteríola eferente (saída). - Existe um espaço preenchido com fluido dentro da cápsula (espaço urinário do espaço de Bow- man) Espaço para onde o filtrado flui. Barreira de filtração no corpúsculo renal: Células endoteliais Membrana basal Podócitos * Células mesangiais: Estão presente nas alças dos capilares glomerulares. - Agem como fagócitos e removem o material aprisionado pela membrana basal; - Possuem elevado número de miofilamentos e podem contrair em resposta a diferentes estímulos; ∟ São contínuas com as células musculares lisas das arteríolas aferente e eferente – Alteram a área de filtração (relaxamento – aumento da área; contração – diminuição da área). SENTIDO DO FLUXO DE FILTRAÇÃO Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 10 10 Esse arranjo anatômico permite a filtração de grandes volumes de fluidos dos capilares para o espaço de Bowman, mas restringe a filtração de proteínas plasmáticas de grande peso molecular, como, por exemplo, a albumina (Observe na imagem abaixo o movimento do líquido filtrado). • Células endoteliais: São perfuradas por fenestrações, fendas de 70nm que não restringem o mo- vimento de água e pequenos solutos (incluindo proteínas ou outras moléculas grandes) para fora do lúmen capilar. São livremente permeáveis a tudo no sangue, exceto células vermelhas e plaquetas. • Membrana basal: Localizada entre as células endoteliais e os pedicelos, separa a camada endote- lial da epitelial em todas as partes do tufo glomerular. Membrana contínua com grande quantidade de proteínas com carga negativa – Repele molé- culas com carga semelhante (negativa) como, por exemplo, algumas proteínas. - Pequenos peptídeos e alguns hormônios (p.e. insulina e ADH) conseguem passar. Possui três camadas: Camada delgada interna (lâmina rara interna), camada espessa (lâmina densa) e camada delgada externa (lâmina rara externa). • Podócitos: São células epiteliais que estão apoiadas sobre a membrana basal e que estão voltadas para o espaço de Bowman. Possuem pequenos “dedos”, chamados de pedicelos, que estendem-se a partir de cada braço do podócito e são embutidos na membrana basal. - Pedicelos se interdigitam com os pedicelos de podócitos adjacentes Espaços entre interdigita- ções dos pedicelos formam o caminho pelo qual o filtrado passa para entrar no espaço de Bowman. Fendas/membranas diafragmáticas ocluem parcialmente as fendas entre as interdigitações. - Servem para ligar as fendas entre os pedicelos; - Também atuam como barreira de filtração – Possuem poros de tamanho entre 4 a 14nm. - Fendas diafragmáticas são formadas por nefrina, neph1, podocina e outras proteínas organizadas em pontes lipídicas nos podócitos. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 11 11 Glicoproteínas carregadas negativamente cobrem os podócitos, as fendas de filtração e as fen- das diafragmáticas Restringe a filtração de grandes ânions. * Importante: O diafragma da fenda de filtração possui um componente essencial estrutural e fun- cional, a nefrina Mutações no gene da nefrina (NPHS1) estão associadas à síndrome nefrótica congênita, uma doença caracterizada por proteinúria maciça e edema. • Túbulo: Constituído por uma única camada de células epiteliais dispostas numa membrana basal – Essa camada varia de acordo com o segmento do túbulo (Conforme a imagem abaixo) Característica comumentre os segmentos do túbulo é a presença de tight junctions (junções oclusivas) entre as células adjacentes que fisicamente as mantêm juntas. Túbulo proximal: Drena a cápsula de Bowman. - Possui células com muitas microvilosidades e muitas mitocôndrias (devido ao elevado transporte ativo realizado pelo túbulo proximal); - Reabsorve aproximadamente ⅔ de H2O filtrada, Na+ e Cl-; - Reabsorve todas as moléculas orgânicas úteis que o organismo deseja conservar (glicose, aminoá- cidos etc.), também reabsorve frações significativas de íons importantes (K+, PO43-, Ca2+ e HCO3-); - Secreção de substâncias orgânicas que são produtos residuais metabólicos (p.e. urato, creatina). Alça de Henle: Possui capacidade de concentrar ou diluir a urina. - Como um todo, absorve 20% do Na+ e Cl- filtrado e 10% da água filtrada – Reabsorve mais sal do que água Fluido do lúmen tubular torna-se mais diluído. - Delgado descendente Com permeabilidade a H2O – Perde água por osmolaridade; - Delgado ascendente Impermeável à H2O. - Espesso ascendente Segmento diluidor – Impermeável à H2O, possui muitas mitocôndrias e re- aliza elevado transporte ativo. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 12 12 Túbulo Distal e Ducto Coletor – Permeáveis à H2O (mediante ao ADH), secretores de H+ e NH3, secretores de K+, realizam reabsorção de ureia e possuem células principais e células intercalares. - Células principais: Apresentam a membrana basolateral moderadamente invaginada, com poucas mitocôndrias e desempenham papel importante na reabsorção de NaCl e na secreção de K+; - Células intercalares: Desempenham função importante na regulação do balanço ácido-base, têm alta densidade de mitocôndrias – Uma população de células intercaladas, denominada alfa (α) , se- creta H+ (i. e, reabsorve HCO3-), e outra população, denominada beta (β), secreta HCO3-. - Túbulo coletor cortical – Possui células responsivas e reguladas pelos hormônios aldosterona (↑ reabsorção Na+ e ↑secreção de K+) e ADH (↑ reabsorção de água). ∟ Muito ADH Urina concentrada e em pouca quantidade. ∟ Pouco ADH Urina diluída e em grande volume. - Túbulo coletor medular: Regulação da reabsorção de ureia e do equilíbrio ácido-base. * Importante¹: O ducto coletor é uma via comum – Utilizado por outros néfrons (±4000 néfrons). * Importante²: Aparelho justaglomerular (AJG) – Responsável pela regulação da pressão arterial através da secreção de renina – Inclui as células mesangiais extraglomerulares, a mácula densa e as células justaglomerulares (granulares) (Conforme a imagem abaixo). Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 13 13 Células mesangiais extraglomerulares: Estão situadas externamente ao glomérulo (entre as ar- teríolas aferente e eferentes). Mácula densa: São células do segmento espesso ascendente próximo à cápsula de Bowman. - Marca o fim do segmento espesso ascendente e o começo do túbulo distal; - Monitoram os conteúdos de Na+ e Cl- no lúmen do túbulo e geram sinais que influenciam o sis- tema renina-angiotensina-aldosterona. Células justaglomerulares (granulares): São células musculares lisas especializadas, presentes nas paredes das arteríolas aferentes que produzem, estocam e liberam renina. - Possuem inervação simpática – Na arteríola aferente. • Categorias de néfrons (Observe a imagem abaixo): a) Corticais: São encontrados em maior número (cerca de 80 – 90%). Não possuem segmento delgado ascendente da alça de Henle, apresentam alça de Henle curta e as arteríolas eferentes dão origem aos capilares peritubulares. b) Justamedulares: São encontrados em menor número (cerca de 10 – 20%). Apresentam uma longa alça de Henle (que se estende até a medula) e as arteríolas eferentes também descem até a medula, porém elas formam os vasos retos. Possuem capacidade de concentrar urina. * Importante: Arteríola aferente e os glomérulos ficam restritos aos córtex; Arteríola eferente tem capacidade de descer até a medula. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 14 14 Circulação Renal • Sequência: Artéria renal → Artéria interlobares → Artérias arqueadas → Artérias interlobulares → Arteríolas aferentes → Glomérulo → Arteríolas eferentes → Capilares peritubulares → Veias interlobulares → Veias arqueadas → Veias interlobares → Veia renal. • Arteríolas aferente e eferente representam os locais de maior resistência vascular (Conforme a imagem ao lado). A alta pressão glomerular é necessária para coman- dar a filtração glomerular, da mesma forma que a baixa pressão capilar peritubular é necessária para a reabsor- ção de substâncias. - Os capilares peritubulares sobem e descem em torno dos túbulos do néfron – Disposição anatômica impor- tante para promover a reabsorção de substâncias. Fluxo Sanguíneo • Corresponde a 20% do débito cardíaco Aporte sanguíneo superior ao necessário devido às fun- ções renais – Controle de osmolaridade, de volumes e de metabólitos a serem eliminados. • Fluxo sanguíneo renal é 4x maior que do fígado e do músculo em exercício. Fluxo sanguíneo NÃO está relacionado à demanda metabólica renal! • Córtex: Responsável por 90% do fluxo (maior % em razão de ser o local onde ocorre a filtração). • Medula: Responsável por 10% (menor % garante a formação de uma urina mais concentrada). • Difere entre homens e mulheres: ♂ = 1250ml/min/1.73m2 // ♀ = 980ml/min/1,73m2 No córtex Na medula = Vaso reto Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 15 15 Inervação • A inervação autonômica renal é inteiramente simpática – Originada no plexo celíaco. Os rins não possuem fibras nervosas parassimpáticas. • Suprimento de neurônios simpáticos estão distribuídos nas arteríolas aferente e eferente, no aparelho justaglomerular e em células tubulares. Função: Controle da taxa de filtração glomerular, reabsorção de água e sódio e controle do fluxo sanguíneo renal – Atua sobre o tônus das arteríolas. Processos Básicos O manejo renal de qualquer substância consiste na combinação dos processos a seguir: Filtração: Processo pelo qual água e solutos do sangue deixam o sistema vascular através da barreira de filtração e entram no Espaço de Bowman. Secreção: Processo de transporte de substâncias do ci- tosol das células epiteliais que formam as paredes do né- fron para o lúmen dos túbulos. Reabsorção: Processo de movimento de substâncias do lúmen, através da camada epitelial, para o interstício cir- cundante. - As substâncias reabsorvidas se movem do interstício para os vasos sanguíneos circundantes. ∟ Ocorre em dois passos: Remoção do lúmen seguido de transporte para o sangue. Excreção: Eliminação de substância do organismo. Síntese: Significa que a substância é produzida a partir de precursores moleculares. Catabolismo: Significa que a substância é quebrada em componentes moleculares menores. • Filtração glomerular: Início da formação de urina – Fluxo de líquido filtrado dos capilares para dentro da cápsula de Bowman. Filtrado glomerular: Composto por plasma. - Contém baixa quantidade de proteínas (proteínas de peso molecular baixo, como hormônios pep- tídeos), íons inorgânicos e solutos orgânicos de baixo peso molecular. Volume de plasma no organismo é de ±3L Vtotal de plasma filtrado é de 60x/dia pelos rins; - Taxa de filtração glomerular (TFG): 180L/dia (ou 125mL/min); ∟ Essa elevada taxa de filtração possibilita que os rins excretem grandes quantidades de produtos residuais e possam regular os constituintes do meio interno de maneira bastante precisa. • Reabsorção e secreção tubulares: Atuam na mudança da composição do filtrado. Túbulos encontram-se intimamente associados aos capilares peritubulares (ou com os vasos re- tos, na medula) – Permitem as trocas de materiais entre o plasma dos capilares e o lúmen tubular. Reabsorção tubular: Remoção de substâncias do túbulo para o plasma; - A maior parte do transporte tubular consiste em reabsorção em vez de secreção tubular. Secreção tubular: Adição de substâncias que estavam no plasma para o túbulo. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 16 16 (Na imagem abaixo temos exemplos de substâncias hipotéticas associadas ao que foi descrito ante- riormente e o resultado dos processos de filtração e reabsorção; Na tabela abaixo, note os valores de reabsorção, eles representam o elevado gasto energético utilizado nesse processo fisiológico). Regulação da Função Renal (Filtração e Fluxo Sanguíneo) • Sinais neurais – Simpático: Origina-se no plexo celíaco. Mediado pelos neurotransmissores noradrenalina (NAdr) e dopamina; Controle do fluxo sanguíneo renal, da filtração glomerular e da liberação de substâncias vasoati- vas (sistema renina-angiotensina). * Importante relembrar: Nos rins não há inervação parassimpática! • Sinais hormonais: Glândula adrenal, glândula hipófise e do coração. Córtex da adrenal: Hormônios esteroides (aldosterona e cortisol); Medula da adrenal: Catecolaminas (adrenalina e noradrenalina). - A aldosterona é a principal reguladora da excreção de Na+ e K+ pelos rins; ∟ Os outros hormônios também participam da regulação, porém em menor intensidade. Hipófise: Secreção de arginina-vasopressina (AVP), também conhecida como ADH. - É o principal regulador da excreção de H2O. ∟ Atua sobre os vasos renais e as células principais dos ductos coletores Regula excreção de Na+ Coração: Secreção de peptídeo natriurético atrial (PNA). - Sinalização para o aumento de excreção de Na+ pelos rins. • Mensageiros químicos intra-renais: Mesmo desativando todos os sinais acima, com perfusão de líquido nos rins ainda haverá regulação da taxa de filtração glomerular e do fluxo sanguíneo. Capacidade de autocontrole/autorregulação do rim; Produção local de angiotensina II e prostaglandinas. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 17 17 Controle da Micção • Ureteres: Servem como um canal para a passagem de urina da pelve renal para a bexiga urinária. Lúmen do ureter é revestido por um epitélio de transição sobre uma camada submucosa de te- cido conjuntivo, além de uma camada interna longitudinal e uma camada externa circular de mús- culo liso. O músculo liso ureteral funciona como um sincício – Possui junções comunicantes e conduzem a atividade elétrica célula a célula em uma velocidade de 2 a 6 cm/s. - Estímulos químicos ou mecânicos (p. ex., estiramento) ou uma despolarização da membrana acima do limiar pode deflagrar um potencial de ação do tipo platô (Conforme a imagem abaixo). ∟ Fluxo de urina dos ductos coletores para o interior dos cálices renais os distendem e aumenta sua inerente atividade marca-passo. As ondas peristálticas ureterais são originadas a partir desses marca-passos elétricos localizados na porção proximal da pelve renal e emitem uma série de pulsos com frequências de 2 – 6/min. Paredes dos ureteres contêm músculo liso inervado por fibras simpáticas e parassimpáticas. - As contrações peristálticas do ureter são aumentadas pela estimulação parassimpática e inibi- das pela estimulação simpática. Os ureteres penetram na bexiga pelo músculo detrusor na região do trígono vesical. Cada onda peristáltica ao longo do ureter aumenta a pressão no interior do próprio ureter de forma que a região que passa através da parede vesical se abre, permitindo fluxo de urina para o interior da bexiga. * Importante¹: Peristalse ureteral pode ocorrer sem inervação. * Importante²: O tônus normal do músculo detrusor comprime a parte do ureter inserida na parede vesical, evitando o refluxo de urina da bexiga quando ocorre aumento da pressão intravesical du- rante a micção ou compressão vesical. * Curiosidade: Algumas das fibras autonômicas que inervam os ureteres são fibras de dor aferentes A dor da cólica renal associada às violentas contrações peristálticas próximas a uma obstrução é uma das mais severas encontradas na prática clínica. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 18 18 • Anatomia fisiológica da bexiga: O músculo liso vesical é chamado músculo detrusor. A contração do músculo detrusor é a etapa principal no esvaziamento da bexiga. Potencial de ação pode se difundir por todo o músculo detrusor, de uma célula para a adjacente, causando contração simultânea de toda a bexiga. O colo vesical (uretra posterior) tem 2 – 3cm de comprimento e sua parede é com- posta pelo músculo detrusor, entrelaçado com grande quantidade de tecido elástico. ∟ O músculo nessa área é chamado de es- fíncter interno. Uretra passa pelo diafragma urogenital que contém camada muscular, chamada esfíncter externo da bexiga. - Esfíncter externo Possui controle voluntário pelo sistema nervoso e pode ser usado para evitar conscientemente a micção, até mesmo quando controles involuntários tentam esvaziar a bexiga. • Suprimento nervoso da bexiga. Bexiga e esfíncteres recebem tanto inervação simpática (nervo hipogástrico - T10 – L2) e paras- simpática (autonômica) (nervo pélvico esplâncnico - S2 – S3), como somática (voluntária) (nervo pu- dendo S2 – S3). Fibras sensoriais: Detectam o grau de distensão da parede vesical. - Sinais de distensão da uretra posterior. - Responsáveis pelo início dos reflexos que produzem o esvaziamento da bexiga. Fibras motoras autonômicas (parassimpáticas), localizadas na parede da bexiga – Promovem contrações involuntárias da bexiga. Fibras somáticas (pudendo S2 – S3) inervam o esfíncter externo da bexiga Realiza o controle voluntário do esfíncter externo. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 19 19 • Micção: Processo pelo qual a bexiga esvazia quando está cheia. Ocorre em duas etapas: 1º Bexiga se enche até que a tensão em sua parede atinja o limiar; 2º Reflexo da micção Esvazia a bexiga ou causa desejo de urinar. - Reflexo da micção é um reflexo autônomo, porém pode ser inibido ou facilitado por centros no córtex ou tronco cerebrais. • Contrações de micção Resultado do reflexo de estiramento iniciado pelos receptores sensori- ais de estiramento na parede vesical. Os sinais sensoriais dos receptores de estiramento da bexiga são conduzidos aos segmentos sa- crais da medula pelos nervos pélvicos; por reflexo, o sinal volta à bexiga pelas fibras nervosas parassimpáticas pe- los mesmos nervos pélvicos. Ocorre o aumento de pressão na bexiga conforme o volume também aumenta Receptores de estiramento detectam o aumento do volume e ocorre uma contração de micção Bexiga é bastante complacente e “se aco- moda” com o novo volume Formaçãode urina não cessa e continua a ser produzida Novas contrações. Conforme a bexiga se enche, os reflexos de micção fi- cam mais frequentes e causam maiores contrações do músculo detrusor (Conforme a imagem ao lado). • Reflexo da micção: Ciclo único e completo – Com aumento rápido e progressivo da pressão, perí- odo de pressão sustentada e retorno da pressão ao tônus basal da bexiga. Conforme a bexiga fica cada vez mais cheia o reflexo torna-se mais frequente e eficaz. Relaxamento do esfíncter externo (nervos pudendo) Esvaziamento da bexiga. - Esse reflexo de relaxamento deve ser mais potente que a sua inibição voluntária para que a mic- ção ocorra (fatores externos podem influenciar negativamente ou positivamente). ∟ Caso contrário, a micção não ocorrerá até que a bexiga se encha mais e o reflexo da micção se torne suficiente para sobrepor a inibição voluntária. • Micção voluntária: Inicia com o indivíduo contraindo voluntariamente a musculatura abdominal. Aumenta a pressão na bexiga Entrada de urina, pelo aumento de pressão, no colo vesical e na uretra posterior, distendendo suas paredes. Estimula receptores de estiramento e desencadeia reflexo da micção, inibindo simultaneamente o esfíncter uretral externo Excreção da urina. * Importante: Mesmo sem a inervação simpática, ainda é possível que o mecanismo de micção fun- cione. No entanto, sem a inervação parassimpática esse mecanismo não funciona! * Curiosidade: Pacientes paraplégicos continuam a exibir regulação autonômica do funcionamento da bexiga, uma vez que a micção é, eventualmente, estimulada reflexamente ao nível da medula sacral por suficiente distensão da bexiga. Porém não é suficiente para o seu esvaziamento com- pleto, e isso pode levar a infecções crônicas no trato urinário em razão da urina retida. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 20 20 Diminui com o aumento da idade Fluxo Sanguíneo Renal e Filtração Glomerular Taxa de Filtração Glomerular • Filtrado glomerular: Formado por plasma. Organismo filtra, aproximadamente, 125 mL/min de plasma (ou 180L/dia). - Filtrado variar de acordo com o sexo: ∟ ♂ possui média de 124mL/min – Varia dentro de uma faixa de 90 a 140mL/min. ∟ ♀ possui média de 109mL/min – Varia dentro de uma faixa de 80 a 125mL/min. Filtrado glomerular contém íons inorgânicos e solutos orgânicos de baixo peso molecular em concentrações quase iguais as do plasma, além de pequenos peptídeos plasmáticos. • Líquido filtrado deve passar por três camadas da barreira de filtração glomerular: a) Células endoteliais dos capilares: São perfuradas por fenestrações, fendas de 70nm que não res- tringem o movimento de água e pequenos solutos. São livremente permeáveis a todos os componentes do sangue, exceto às células e às plaquetas. b) Membrana basal capilar: Membrana contínua com grande quantidade de proteínas com carga negativa. Repele moléculas com carga semelhante (negativa) como, por exemplo, algumas proteínas. Pequenos peptídeos e alguns hormônios (p.e. insulina, ADH) conseguem passar. c) Podócitos: Possuem longas extensões citoplasmáticas (pedicelos) que se estendem a partir do corpo principal da célula Envolvem os capilares glomerulares e se entrelaçam um com os outros, formando fendas de filtração fechadas por uma membrana diafragmática. Também possuem cargas negativas Criam restrições adicionais para a filtração das proteínas plasmáticas. * Importante¹: Todas as camadas da parede capilar glomerular representam barreiras de filtração às proteínas do plasma. * Importante²: Pacientes com diabetes mellitus perdem a integridade da membrana de filtração. Resulta em perda de cargas negativas que compõe a membrana de filtração – Leva ao aumento da permeabilidade Barreira de filtração passa a permitir a passagem de proteínas e de outras moléculas com cargas negativas. Há espessamento da membrana basal devido à resposta proliferativa em decorrência da injúria das células capilares por conta do diabetes mellitus (Conforme a imagem abaixo). Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 21 21 DETERMINANTES DA FILTRAÇÃO GLOMERULAR • O tamanho da molécula e a sua carga determinam a filtração glomerular. Grandes moléculas, com carga negativa, são filtradas menos facilmente que moléculas com carga positiva de igual dimensão molecular. • “Experimento com dextranas”: Dextranas são polissacarídeos que podem ser produzidos como moléculas neutras, com carga positiva ou com carga negativa. Depuração de dextranas possibilita verificar a filtrabilidade das moléculas de acordo com a sua carga e com o seu tamanho molecular (Observe as imagens abaixo). • A seletividade da barreira para a filtração de solutos fundamenta-se no tamanho molecular e nas cargas elétricas da substância a ser filtrada (Observe a tabela abaixo e as imagens acima). Conforme o peso molecular da molécula se aproxima ao da albumina sérica, a filtrabilidade rapi- damente diminui em direção à zero. Moléculas carregadas positivamente são filtradas com mais facilidade. - Limitação da permeabilidade fica baseada apenas no tamanho da molécula. Cargas negativas nas membranas de filtração atuam como um impedimento apenas para a filtração de macromoléculas; não para ânions minerais ou ânions orgânicos de baixo peso molecular. - Ânions cloreto e bicarbonato, apesar de negativos, são livremente filtrados. - Algumas proteínas também são filtradas (de baixo peso molecular). Em certas doenças, os capilares tornam-se “vazan- tes” para as proteínas, uma vez que as cargas negati- vas são eliminadas das membranas de filtração - A maioria das doenças renais estão relacionadas com mudanças na membrana de filtração. * Importante: Todas as proteínas plasmáticas são compostas por cargas negativas. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 22 22 • Taxa de Filtração Glomerular (TFG): Volume de líquido que é filtrado para dentro da cápsula de Bowman por unidade de tempo Aproximadamente 125 mL/min ou 180L/dia. ∟ Taxa bastante elevada, dado que possuímos, em média, 3L de plasma. TFG é influenciada por dois fatores: a) Pressão de filtração: Determinada pelo fluxo sanguíneo renal (FSR) e pela pressão sanguínea. b) Coeficiente de filtração (Kf): Determinado pela área de superfície dos capilares glomerulares e a permeabilidade da interface entre capilar e a cápsula de Bowman, as chamadas células mesangiais. - ↓Kf ↓ Taxa de Filtração Glomerular (TFG) – Resulta da contração das células mesangiais; - ↑Kf ↑ Taxa de Filtração Glomerular (TFG) – Resulta do relaxamento das células mesangiais. * Relembrar: Células mesangiais estão presente nas alças dos capilares glomerulares. - Possuem elevado número de miofilamentos e podem contrair em resposta a diferentes estímulos; ∟ São contínuas com as células musculares lisas das arteríolas aferente e eferente – Alteram a área de filtração do capilar glomerular. • TFG = Coeficiente de filtração (Kf) x pressão efetiva de filtração (PEF) Coeficiente de filtração (Kf): É o produto da condutividade hidráulica do capilar pela área de superfície efetiva disponível para fitração. Pressão efetiva de filtração (PEF): É a soma algébrica das pressões hidrostáticas e coloidosmóticas sobre os dois lados da parede capilar. - São duas pressões hidrostáticas e duas pressões coloidosmóticas – São as Forças deStarling! Como, em condições normais, existe pouca proteina na cápsula de Bowman πCB = zero. - Logo: TFG = Kf x (PCG – PCB – πCG) • Forças de Starling: Determina a taxa de filtra- ção glomerular (TFG). A pressão nos capilares causa a filtração e é influenciada por 3 fatores (Imagem ao lado): a) Pressão Hidrostática (PCG): Determinada pelo sangue fluindo nos capilares glomerulares que forçam o líquido através do endotélio permeá- vel Favorece a filtração para dentro da cáp- sula de Bowman. - Embora a pressão hidrostática decline ao longo do comprimento dos capilares, ela ainda continua superior as forças contrárias (de não- filtração). PEF = (PCG – PCB) – (πCG – πCB) “CB = ... na cápsula de Bowman” e “CG... no capilar glomerular” {P} = Pressão hidrostática e {π} = Pressão coloidosmótica Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 23 23 b) Pressão coloidosmótica (πCG): Resultante do acúmulo de proteínas no glomérulo que não são filtradas. Dentro dos capilares glomerulares é maior que no líquido na cápsula de Bowman Se opõem ao movimento de filtração! c) Cápsula de Bowman: Espaço fechado – Presença de líquido na cápsula cria uma pressão hidros- tática do líquido capsular (PCB) que se opõe ao movimento líquido para dentro da cápsula. * Importante¹: Apesar de a pressão resultante das pressões mencionadas não ser elevada, devido à associação aos capilares fenestrados (que são muito permeáveis), resulta em uma filtração rápida do líquido para dentro dos túbulos. * Importante²: Pressão hidrostática capilar é a principal força de filtração. • Pressão efetiva de filtração (PEF): A πCG se eleva à medida que o sangue percorre as alças capila- res e se aproxima da arteríola eferente (Conforme as imagens abaixo). Em virtude de a πCG se opor à PCG, há uma queda progressiva da pressão efetiva de filtração à medida que o sangue percorre as alças capilares em direção da arteríola eferente. - Pressão de filtração é maior “próximo à arteríola aferente” (PCG >> PCB e πCG) e menor “´próximo a arteríola eferente (PCG > PCB e πCG). * Importante: Observe na imagem abaixo, à esquerda, a diferença entre a resultante das forças de filtração (PEF) nas extremidades aferente e eferente. Note que, apesar de a resultante na eferente ser menor, ela ainda será positiva – Resultará em filtração! PCG FORÇA A FAVOR DO FLUXO πCG e PCB FORÇAS CONTRA O FLUXO RESULTANTE A FAVOR DO FLUXO Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 24 24 Fluxo Sanguíneo Renal (FSR) • Relembrando o caminho percorrido pelo sangue: Artéria renal → Artéria interlobares → Arté- rias arqueadas → Artérias interlobulares → Arteríolas aferentes → Capilares glomerulares → Arteríolas eferentes → Capilares peritubulares → Veias interlobulares → Veias arqueadas → Veias interlobares → Veia renal. • Fluxo Sanguíneo Renal (FSR): Cerca de 1L/min ou 20% do débito cardíaco. Cada rim é perfundido com aproximadamente 3x o seu volume total a cada minuto. Cerca de 90% do FSR é direcionado ao córtex Alto fluxo nos capilares peritubulares corticais mantém o ambiente intersticial dos túbulos renais corticais muito próximo da composição do plasma sanguíneo ao longo do corpo. Cerca de 10% do FSR é direcionado à medula Baixo fluxo sanguíneo na medula permite que o ambiente intersticial seja muito diferente do plasma sanguíneo Fundamental na regulação da excreção de água Permite a formação de uma urina mais concentrada. Determina, indiretamente, a taxa de filtração glomerular (TFG). • Resistência ao fluxo sanguíneo. Pressão no início de uma arteríola aferente é pró- xima da Part. média sist. (100mmHg) e diminui para algo próximo de 60mmHg no ponto onde o glomérulo é formado (Conforme a imagem ao lado). Como existem muitos capilares glomerulares em paralelo, a pressão não tem redução significante e, as- sim, permanece próxima de 60mmHg. A pressão diminui novamente, para cerca de 20mmHg, quando o sangue passa pela arteríola efe- rente no ponto onde ela forma os capilares peritubu- lares. * Importante: A alta pressão glomerular resultante da resistência entre as duas arteríolas é necessária para comandar a filtração glomerular, da mesma forma que a baixa pressão capilar peritubular é necessária para a reabsorção de substâncias (Conforme a ima- gem ao lado). Observe que a parte destacada em verde a PCG > πCG – Resulta em filtração. A região destacada em roxo, por outro lado, a πCG > PCG – Resulta em reabsorção. No córtex Na medula Vaso reto Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 25 25 Constrição ou dilatação seletiva das arteríolas aferente e eferente permite um controle altamente sensível da PCG situada entre elas, e, assim, há um controle preciso da TFG. Regulação da resistência das arteríolas aferente e eferente modulam o FSR. Fluxo Plasmático Renal • Fluxo plasmático renal (FPR): Intensidade de plasma que passa pelo sistema circulatório renal através do sangue. Calculado pela expressão: FPR = (1 – hematócrito) x FSR Dado um hematócrito de 0,40, o FPR “normal” é cerca de 600mL/min. • Fração de filtração (FF) = 𝑻𝒂𝒙𝒂 𝒅𝒆 𝑭𝒊𝒍𝒕𝒓𝒂çã𝒐 𝑮𝒍𝒐𝒎𝒆𝒓𝒖𝒍𝒂𝒓 (𝑻𝑭𝑮) 𝑭𝒍𝒖𝒙𝒐 𝑷𝒍𝒂𝒔𝒎á𝒕𝒊𝒄𝒐 𝑹𝒆𝒏𝒂𝒍 (𝑭𝑷𝑹) A fração de filtração normalmente corresponde à 20% (TFG = 125mL/min e FPR = 600mL/min TFG/FPR = ±0,2) em razão de a TFG saturar em valores altos de FPR. - Os 80% restantes seguem pelos capilares glomerulares e são devolvidos à circulação sistêmica, pela veia renal. FF é maior em baixos fluxos plasmáticos quando compa- rada aos fluxos maiores (Conforme a imagem ao lado). - FF pode ser aumentada pelo ↑TFG ou pela ↓FPR. - Alterações na FF é sempre acompanhada de alteração proporcional na πCG. Relação Entre a Filtração Glomerular e o Fluxo Sanguíneo Renal • Microvasculatura renal possui duas características exclusivas: a) Possui dois locais principais de controle da resistência, as arteríolas aferente e eferente; b) Possui dois leitos capilares em série, os capilares glomerulares e peritubulares. • Consequência dessa arquitetura única: Quedas significativas de pressão ocorrem em ambas as arteríolas; Pressão no capilar glomerular é relativamente alta em toda a extensão; Pressão nos capilares peritubulares é relativamente baixa. • A pressão hidrostática nos capilares glomerulares (PCG) é determinada pelo FSR que, indireta- mente, determina a TFG. • A pressão hidrostática glomerular é determinada por três variáveis, cada uma das quais sob con- trole fisiológico: a) Pressão arterial: Alterações na pressão resultam em mudanças proporcionais na PCG e na TFG. De acordo com os princípios da hemodinâmica (Q = ΔP/R) e das características da microvascula- tura renal, o elevado FSR pode ser explicado pela baixa resistência vascular renal total. Exemplos: ↑PA (↑FSR) ↑PCG ↑TFG ↓PA (↓FSR) ↓PCG ↓TFG b) Resistência arteriolar aferente ↑Resistência ↓PCG ↓TFG. ↓Resistência ↑PCG ↑TFG. c) Resistência arteriolar eferente ↑Resistência ↑PCG ↑TFG. ↓Resistência ↓PCG ↓TFG. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/126 26 • Modificações na arteríola aferente Promovem alterações na taxa de filtração glomerular (TFG) e no fluxo sanguíneo renal (FSR) na MESMA DIREÇÃO (Observe as imagens abaixo). Modificação na arteríola aferente = Alteração convergente. • Modificações na arteríola eferente Promovem alterações na taxa de filtração glomerular (TFG) e no fluxo sanguíneo renal (FSR) em direções opostas (Observe as imagens abaixo). Modificação na arteríola eferente = Alteração divergente. Observe no gráfico abaixo que, em resistência elevada da arteríola eferente, a TFG e a FSR con- vergem (i.e. alteram-se na mesma direção). - Isso ocorre porque a arteríola eferente depende da contração para modular a TFG e o FSR. - Contração moderada: Alteração divergente entre a TFG e o FSR. ∟Fluxo sanguíneo reduzido (↓FSR) promovido pela contração moderada da arteríola favorece maior filtração do plasma (↑TFG). - Contração “forte”: Alteração convergente entre a TFG e o FSR. ∟ Inicialmente, haverá maior filtração devido a constrição da arteríola eferente – Essa maior filtra- ção do plasma, com o passar do tempo, resultará em mais proteínas nos glomérulos (↑πCG) ↑πCG se manterá devido à limitação do fluxo sanguíneo (↓FSR) – πCG exerce força contrária a filtração e, consequentemente, reduz a TFG Portanto, nessa situação, temos ↓FSR e ↓TFG. * Importante: Em condição basal, a arteríola eferente é mais sensível à angiotensina II. Aumentos de angiotensina II eleva a PCG (↑TFG) e reduz o FSR – Contração da arteríola eferente. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 27 27 • Fatores que podem alterar a taxa de filtração glo- merular (Observe as tabelas abaixo e ao lado). Autorregulação • Autorregulação renal: Capacidade intrínseca do rim de manter o FSR e a TFG dentro de limites estreitos, embora a pressão arterial média possa variar entre, aproximadamente, 80 a 200mmHg (Conforme a ima- gem ao lado). Dois mecanismos básicos (igualmente importantes) participam da autorregulação renal: a) Resposta miogênica do músculo liso das arteríolas aferentes; b) Mecanismo de feedback tubuloglomerular. • Autorregulação persiste mesmo após completa desnervação renal ou após desmedulação da glândula adrenal (prevenindo a produção de catecolaminas) e também no rim isolado in vitro, per- fundido com plasma. • Principais funções da autorregulação renal: a) Manter a TFG relativamente constante e permitir o controle preciso da excreção renal de água e solutos. b) Proteger os capilares glomerulares do dano hipertensivo e preservar uma TFG saudável com dife- rentes valores de pressão arterial. • Se manifesta quando a pressão de perfusão arterial renal é alterada. A resposta autorregulatória ocorre na arteríola aferente, na qual a resistência ao fluxo aumenta com o aumento da pressão de perfusão. - TFG e FSR são reguladas convergentemente ao longo da mesma variação de pressão. ∟ FSR é um importante determinante da TFG. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 28 28 * Importante: Natriurese pressórica e diurese pressórica (Observe os gráficos ao lado). O elevado fluxo renal sanguíneo faz com que a pressão hidrostá- tica ao longo da circulação renal permaneça elevada – Pressão hi- drostática nos capilares peritubulares é maior do que a pressão co- loidosmótica da circulação. - Impede a reabsorção nos capilares peritubulares. ∟ Maior excreção/eliminação de sódio (natriurese) e água (diurese). Resposta Miogênica • Mecanismo independente do endotélio (Funciona mesmo com o endotélio removido!) Envolve uma propriedade intrínseca do músculo liso arterial. - As arteríolas aferentes possuem a capacidade inerente de responder a mudanças na circunferên- cia do vaso contraindo-se ou relaxando-se – Arteríola aferente é sensível à variação de pressão! • Existe uma resposta imediata e transitória, durante a qual uma elevação da pressão de perfusão é seguida por um aumento do raio vascular, determinando que o fluxo sanguíneo se eleve. • Mecanismo miogênico se baseia na lei de Laplace, que estabelece a relação entre a tensão na pa- rede do vaso (T), o raio vascular (R) e a pressão transmural (ΔP), sendo T = R x ΔP. Mecanismo: ↑PA ↑PIntravascular e ↑tensão. - Aumento da tensão desencadeia contração da musculatura lisa arteriolar, com redução do raio e consequente diminuição da resistência – Reduz o fluxo sanguíneo renal (FSR). • A contração das arteríolas (induzida pelo estiramento da parede vascular) envolve a abertura de canais de cátions, não-seletivos e sensíveis ao estiramento, presentes na membrana celular do músculo liso da parede vascular (Observe a imagem abaixo). Influxo celular de cátions despolariza a membrana das células, provocando influxo celular de Ca2+ por canais sensíveis à voltagem. - Entrada de cálcio nas células dispara o processo contrátil com redução do diâmetro das arteríolas. * Importante: A redução da PA produz um efeito contrário, com aumento do raio das arteríolas. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 29 29 “B” da imagem acima Feedback Tubuloglomerular • Relaciona as mudanças na concentração de NaCl na mácula densa com o controle da resistência arteriolar aferente – Mecanismo sensível ao NaCl no túbulo. • O aparelho justaglomerular medeia o feedback tubuloglomerular. As células da mácula densa no segmento espesso ascendente são sensíveis ao aumento da TFG (↑[NaCl]) e, em um mecanismo de feedback clássico, traduzem este aumento em contração da ar- teríola aferente, quedas na PCG e no FSR e, consequentemente, em queda na TFG. * Relembrar: Aparelho justaglomerular é composto pelas células da mácula densa (detecta NaCl), na parte inicial do túbulo distal, células justaglomerulares nas paredes das arteríolas aferentes e células mesangiais extraglomerulares. • Mecanismo do feedback tubuloglomerular (Dividido em “dois momentos” – Conforme as letras “A” e “B” da imagem ao lado): Aumento da pressão arterial (PA) leva a um ↑PCG, ↑FSR e na ↑TFG (“A” da imagem ao lado). ↑TFG gera aumento da chegada de Na+, Cl- e fluido no túbulo proximal e, finalmente, nas células da má- cula densa do aparelho justaglomerular. - Mácula densa é sensível à maior [Na+] ou [Cl-] que re- sulta do fluxo elevado. ∟ Esse aumento da [Na+] ou [Cl-] resulta em constrição da arteríola aferente. Há aumento da atividade do *simporte 1Na+/1K+/2Cl- (NKCC2) na membrana apical (membrana em contato com o lúmen tubular) das células da mácula densa, o aumento de [Na+] ou [Cl-] luminal se traduz a um aumento paralelo na concentração intracelular desses dois íons. Elevação da [Cl-]IC, em conjunto com o canal para Cl- na membrana basolateral, despolariza a membrana Ativação de canal não seletivo para cátions Permite a entrada de Ca2+ nas células da mácula densa (Conforme a imagem acima). Resulta em um aumento da [Ca2+]IC Liberação de agentes parácrinos pelas células da mácula densa (p.ex., ATP, adenosina etc). ATP fixa-se nas células contráteis da arteríola aferente (células musculares lisas), nas células jus- taglomerulares (produção e secreção de renina) e nas células mesangiais, e aumenta a [Ca2+] nessas células. - Efeitos do influxo de Ca2+ resultante do ATP: ∟ Músculo liso vascular: Contração – Vasoconstrição da arteríola aferente – ↓FSR ∟ Células justaglomerulares:Diminuição da produção de renina – ↓PA. ∟Células mesangiais: Contração (↓Kf e, consequentemente, ↓TFG). * Curiosidade: O bloqueio do simporte NKCC2 com furosemida não só bloqueia a captação de Na+ e Cl- pelas células da mácula densa, como também interrompe o feedback tubuloglomerular. * Importante¹: ATP não causa vasodilatação! Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 30 30 * Importante²: A diminuição da PA causa efeito contrário, ou seja, as células da mácula densa respondem a queda da [Na+] ou [Cl-], resultando em dilatação das arteríolas afe- rentes e em sinalização das células justaglomerulares à au- mentarem a produção e secreção de renina, que resultará em maior quantidade de angiotensina II (renina é conver- tida à angiotensina I e, esta, através da enzima conversora da angiotensina, será convertida em angiotensina II) que atuará na arteríola eferente (promove vasoconstrição) e resultará no aumento da PCG e, consequentemente, auxili- ará no retorno da TFG ao valores normais (Conforme o es- quema ao lado). Regulação do Fluxo Sanguíneo Renal e da Taxa de Filtração Glomerular • Sistema Renina-angiotensina-aldosterona Células justaglomerulares: Local de síntese, armazenamento e liberação da renina. Três mecanismos primários regulam a secreção de renina (Conforme a imagem abaixo): a) Estimulação dos nervos simpáticos renais: Ativam os receptores β1-adrenérgicos das células jus- taglomerulares da arteríola aferente para estimularem a secreção de renina. b) Células justaglomerulares: Atuam como barorreceptores intra-renais, res- pondendo às modificações da pressão no interior da arteríola aferente que, com ex- ceção dos casos de estenose arterial re- nal, reflete as mudanças na pressão arte- rial sistêmica. c) Mácula densa: Detecta a carga de NaCl, causando a liberação de mensageiros quí- micos que alteram a secreção de renina pelas células justaglomerulares. - Quando a quantidade de NaCl aumenta, a produção de renina diminui. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 31 31 ECA Enzima conversora de angiotensina (ECA): Encontrada na superfície de células endoteliais vas- culares (em maior quantidade nas células endoteliais pulmonares, porém também são encontra- das nas células endoteliais renais que revestem a arteríola eferente e os capilares glomerulares). - Formação de angiotensina II através da ECA (Conforme a imagem abaixo): ∟ Angiotensinogênio → Renina → Angiotensina I → Angiotensina II. * Importante: Angiotensina II também é produzida, localmente, em células granulares da arteríola aferente e nas células do túbulo proximal, ou seja, pelo próprio rim! Angiotensina II: Potente vasoconstritor que atua aumentando a resistência das arteríolas aferente e eferente; assim, diminui o FSR. - A arteríola eferente é mais sensível à angiotensina II do que a arteríola aferente; - Baixos níveis de angiotensina II podem aumentar a TFG, pela constrição da arteríola eferente (desde que seja ultrapassado o efeito dado pela consequente queda do FSR); enquanto altos níveis de angiotensina II diminuem a TFG, pela constrição das arteríolas aferente e eferente. ∟ Adicionalmente, a angiotensina II causa contração das células mesangiais, com consequente redução do coeficiente de ultrafiltração (Kf) e da TFG. • Nervos Simpáticos Tônus simpático para o rim pode aumentar tanto como parte de uma resposta geral (como ocorre em casos de dor, estresse, trauma, hemorragia ou exercício) ou como parte de uma resposta renal mais seletiva à queda do volume circulante. - Terminais nervosos simpáticos liberam noradrenalina no espaço intersticial. Arteríolas aferente e eferente são inervadas por neurônios simpáticos. Os nervos simpáticos liberam, principalmente, noradrenalina. - Noradrenalina liga-se a adrenoceptores α1 localizados, principalmente, nas arteríolas aferentes Vasoconstrição Redução da TFG e do FSR. Estimulação simpática estimula as células justaglomerulares ↑Liberação de renina ↑Nível de angiotensina II. Estimulação simpática provoca, também, aumento da reabsorção tubular de Na+. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 32 32 • Hormônio Antidiurético (ADH) ou Arginina vasopressina (AVP) Resposta ao aumento da pressão osmótica do fluido extracelular Neuro-hipófise libera o hormônio antidiurético (ADH), também denominado arginina vasopressina (AVP). Principal efeito: ↑Reabsorção de H2O no ducto coletor – ADH também ↑R vascular. ADH circulante – Níveis flutuantes, porém o FSR e a TFG permanecem, praticamente, constantes. - ADH pode diminuir o fluxo sanguíneo medular, minimizando drasticamente a queda da hipertonicidade medular; essa hipertonicidade é essencial para a concentração da urina. Quedas pronunciadas do volume circulatório efetivo (como no choque hemorrágico) causam intensa liberação de ADH, via estímulos não-osmóticos. - Somente nestas condições o ADH provoca vasoconstrição sistémica e, então, contribui para manter a pressão sanguínea sistêmica. • Peptídeo Natriurético Atrial (PNA) Liberado pelos miócitos atriais em resposta ao ↑PA e, então, ao volume circulatório efetivo. Principal efeito é hemodinâmico – Causa pronunciada vasodilatação das arteríolas aferente e eferente Efeito resultante é um aumento do FSR e da TFG. PNA também afeta a hemodinâmica renal indiretamente, por inibir a secreção de renina (e assim diminuir o nível de ANG II) e de ADH. Em altos níveis, o PNA diminui a PArt. Sistêmica e aumenta a permeabilidade capilar. • Outros Agentes Vasoativos: Adrenalina: Efeito vasoconstritor semelhante ao da noradrenalina. Dopamina: Terminais de fibras nervosas dopaminérgicas renais, e receptores dopamínicos, es- tão presentes nos vasos sanguíneos renais. - Efeito: Vasodilatação (efeito oposto aos da adrenalina e da noradrenalina). Endotelinas: Possuem efeitos hemodinâmicos limitados à efeitos locais, visto que pouco desse hormônio escapa para a circulação geral. - Nos rins, vários agentes (angiotensina II, adrenalina, altas concentrações de AVP, trombinas e o estresse de cisalhamento) estimulam a liberação de endotelinas a partir do endotélio dos vasos cor- ticais renais e de células mesangiais. - Possuem forte ação vasoconstritora, porém apresentam meia-vida muito curta. - Reduzem o coeficiente de ultrafiltração (Kf) Efeito resultante é uma acentuada ↓FSR e da TFG. - Quando ministradas sistemicamente, as endotelinas contraem as arteríolas aferentes e eferentes. Prostaglandinas: Ação protetora, sendo importantes nas condições em que a integridade da cir- culação renal é ameaçada. - Anteparo contra a vasoconstrição excessiva, especialmente durante um aumento da estimulação simpática renal ou da ação do sistema renina-angiotensina II. - A rápida síntese e liberação de prostaglandinas são responsáveis pela manutenção, praticamente constante, do FSR e do TFG, em situações em que ocorrem altos níveis de angiotensina II, como, por exemplo, durante cirurgia, após hemorragia ou durante a depleção salina. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 33 33 Leucotrienos: Em resposta à inflamação, as células do músculo liso vascular e dos glomérulos, bem como os leucócitos e plaquetas, sintetizam vários leucotrienos, a partir do ácido araquidônico – Têm ação local, sendopotentes vasoconstritores. - Infusão experimental desses agentes reduz o FSR e a TFG. Óxido Nítrico: Células endoteliais renais usam a enzima óxido nítrico sintase (NOS) para gerar óxido nítrico (NO), a partir da L-arginina. - Potente efeito relaxante do músculo liso Produz significante vasodilatação renal. - NO é uma defesa contra os efeitos vasoconstritores excessivos da angiotensina II e da adrenalina. - Administração de inibidores da NOS na circulação sistêmica Constrição das arteríolas aferentes e eferentes Aumento da resistência vascular renal, produzindo ↓FSR e da TFG. Acetilcolina: Promove vasodilatação Bradicinina: Promove vasodilatação Histamina: Promove vasodilatação • Células mesangiais: Localizadas no glomérulo e aparelho justaglomerular, também tem papel na regulação do FSR e da TFG (Conforme a imagem abaixo). Contêm elementos contráteis passíveis de serem estimulados pela maioria dos agentes que afetam a resistência das arteríolas, como angiotensina II, endotelinas e o hormônio da paratireóide. Contração: Afeta o número de capilares glomerulares abertos e portanto a área total disponível para a filtração – Como essa área é um componente do coeficiente de ultrafiltração (Kf), o TFG pode ser regulado, em parte, pelas células mesangiais. Depuração Plasmática (Clearance) • A depuração plasmática está associada à capacidade de filtração do rim. • Depuração: Volume de plasma por unidade de tempo a partir do qual uma substância específica é totalmente removida. Substância removida do sangue e excretada na urina. Utilizada para verificar a função renal. - Avaliações repetidas por um período podem indicar se a função renal permanece estável ou se está em deterioração. • O sangue a ser filtrado entra pela artéria renal (única forma de entrada) e possui duas possíveis saídas (veia renal e o ureter). Mediados pelo Óxido Nítrico Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 34 34 Na depuração renal, consideramos apenas o que está saindo na urina, ou seja, a saída pelo ure- ter, porque é aquilo que estará na urina. • Equação: • Características de uma substância para se realizar a depuração: A substância: deve ser livremente filtrada não pode ser reabsorvida não pode ser secretada não pode ser metabolizada - Alterações nas variáveis alteram os dos valores de filtração (Impossibilita saber o que, de fato, foi filtrado) • Macromoléculas não podem ser filtradas pelos glomérulos, nem ser secretadas do plasma contido nos capilares peritubulares para a luz dos túbulos renais Não são eliminadas na urina CX = 0. • Substâncias de baixo peso molecular são filtradas no glomérulo – Possuem igual concentração no filtrado glomerular e no plasma Fração filtrada da substância poderá ser totalmente eliminada na urina ou, então, sofrer reabsorção tubular de modo completo ou parcial. A parte da substância que não foi filtrada irá percorrer os capilares peritubulares, podendo ser totalmente ou parcialmente secretada para a luz tubular. Substância de baixo peso molecular – Clearance depende dos mecanismos de transporte tubular. Clearance da Creatinina • Creatinina: Produzida endogenamente – Produto final do metabolismo da creatina (exportada continuamente para o sangue a partir dos músculos esqueléticos). Taxa proporcional à massa muscular esquelética de um indivíduo, portanto, sua produção é constante. Livremente filtrada, pequena quantidade secretada (Conforme a imagem ao lado) - Uma pequena porção é secretada no túbulo proximal (adição de aproximadamente 10%). - Erro na medição (-10%) • Creatinina plasmática: Forma mais utilizada na prática clí- nica para determinar a taxa de filtração glomerular (TFG). Correlação inversa entre a concentração de creatinina plasmática e a TFG. Concentração em um indivíduo saudável = 1 mg/dL. - Valor estável – A cada dia a quantidade de creatinina excretada é igual à quantidade produzida. A mensuração isolada da creatinina plasmática é um indicador razoável da TFG. - Mensuração da creatinina original, quando a TFG estava normal, talvez não esteja disponível (p.e. indivíduo com doença renal crônica ou após um exercício extenuante estará com alteração durante a verificação). Aumento da creatinina plasmática Pode significar um problema renal (TFG inadequada). Garante que a substância seja totalmente excretada na urina Permite o cálculo da taxa de filtração total do rim em relação a substância analisada Erros se anulam Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 35 35 Clearance do Ácido Para-Amino-Hipurato (PAH) • Para-amino-hipurato (PAH): Pequeno ânion orgânico solúvel em água, não encontrado no corpo, excretado pela urina pelos processos de filtração glomerular e secreção tubular (Con- forme a imagem ao lado). Filtrado de forma livre e também avidamente secretado pelo epitélio do túbulo proximal – Totalmente secretado! Depuração do PAH é quase tão elevada quanto ao fluxo plasmático renal Utilizado como medida do fluxo plasmá- tico renal – Fluxo plasmático renal efetivo (FPREfetivo). Clearance da Inulina • Padrão ouro para determinar a TFG. Valores exatos de filtração – Utilizada em pesquisas. • Inulina: Polissacarídeo do amido; não é produzida dentro do corpo – Precisa ser perfundida para realizar o clearance. É uma substância totalmente filtrada, não reabsorvida, não secretada, não metabolizada. - Tudo o que entra no rim é igual ao que vai sair, ou seja, a sua depuração é diretamente proporcional à filtração do renal (Conforme a imagem ao lado). • Procedimento para determinar o clearance da inulina: Mantém-se a concentração plasmática de inulina constante (sabe-se a concentração plasmática de inulina); Mede-se o volume de urina produzida pelo indivíduo; Mede-se a concentração inulina eliminada na urina; Aplicação da fórmula de depuração. Depuração Proporcional • Cx/C inulina = 1,0. Inulina é a substância marcadora glomerular • Cx/C inulina < 1 X menor que inulina. Substância não é filtrada, ou é filtrada e reabsorvida pelos túbulos renais. • Cx/C inulina > 1 X maior que inulina. Substancia é filtrada e secretada pelos túbulos renais. Danilo Fernando FISIOLOGIA RENAL ATM 21/1 36 36 Ultrafiltração do plasma no glomérulo; Reabsorção de água e solutos do ultrafiltrado; Secreção dos solutos selecionados para o fluido tubular. Função Tubular – Transporte ao Longo do Néfron * Importante: Diferenciação entre transporte paracelular e transcelular. Transporte paracelular é um processo passivo por inter- médio das junções oclusivas – Pode ocorrer através de duas possíveis forças: a) Difusão: Gradiente eletroquímico favorece o movimento da substância. b) Arrasto de solvente: Tipo de transporte passivo em que partículas de soluto são transferidas pelo efeito do fluxo de água. Transporte transcelular é um processo que ocorre em duas etapas: a) Transporte para o interior das células através da mem- brana apical (voltada para o lúmen tubular); b) Transporte para fora das células através da membrana basolateral (voltada para o interstício). Visão Geral • Formação
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