Biofisica da Função Renal

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�Faculdade Sudoeste Paulista
 (Mantida pela ICE – Instituição Chaddad de Ensino Ltda)
CURSO: 2º Termo Noturno 
DISCIPLINA: Biofísica Básica
PROFESSOR(a): Ricardo Silveira Leite 
ALUNO: Eveline Daltio Cleto
Biofísica da Função renal
A função renal é formada por um conjunto de órgãos que filtram o sangue, produzem e excretam a urina - o principal líquido de excreção do organismo. É constituída por um par de rins, um par de ureteres, pela bexiga urinária e pela uretra.
O rim destaca-se no Sistema Renal por ser a unidade funcional do mesmo. Este é um dos emunctórios destinados a manter a constância do meio interno. Pode-se dizer que a função do rim é: 
"Cooperar na manutenção do regime estacionário do meio interior."
 É ele que excreta a maioria dos subprodutos metabólicos do corpo - exclua gás carbônico e um pouco de água que partem pelos pulmões. Eles também regulam a concentração da maioria das químicas no plasma sangüíneo. Cada rim contém mais de 1 milhões de néfrons. Cada néfron é uma unidade completa.
Para desempenhar esse papel, o rim exerce, entre outras, as seguintes funções, em relação ao meio interno:
Controle do volume hídrico;
Controle do pH;
Controle da osmolaridade;
Essa tarefa renal é feita através da Excreção e Reabsorção de vários íons, metabólitos e substâncias exógenas, e principalmente, água.
Para excretar e reabsorver, o rim usa três processos bem delineados:
Filtração Glomerular - Nessa etapa, o rim filtra do plasma sanguíneo todas as substâncias de baixa massa molecular, retendo quase a totalidade das proteínas. Esse processo se realiza no glomérulo.
Reabsorção Tubular - Nessa etapa, o rim escolhe as substâncias que devem voltar, e devolve essas substâncias ao meio interno. Esse processo se passa nas estruturas que vêm após o glomérulo.
Secreção Tubular - Nessa etapa, o rim 3expulsa substâncias que foram filtradas, mas devem ser excretadas em quantidade maior do que a filtrada. É um mecanismo complementar a da filtração. A secreção se dá em estruturas pós-glomerulares. A secreção é um mecanismo importante nos processos de regulação do meio interno. Existem processos secretórios ativos e passivos.
Além dessas funções, o rim é também glândula endócrina e exócrina.
O Néfron
O funcionamento do néfron, em linhas gerais é bastante simples:
O sangue entra pela artéria aferente passa pelos capilares glomerulares, sai pela artéria eferente, e circula com íntima proximidade com o setor urinário, dividindo seu fluxo entre os capilares peritubulares, (por onde passa a maior parte) e pelos vasos retos. Em seguida os dois fluxos desembocam na veia renal, voltando á circulação venosa geral. Ao passar pelo glomérulo, uma fração de água, e pequenos solutos, passa pela membrana filtrante, deixando um sangue enriquecido em proteínas, passar pela artéria eferente. Ocorreu a filtração.
O líquido filtrado é contido pela cápsula de Bowman, que é impermeável, e envolve o glomérulo. Daí o fluxo filtrado se desloca para os túbulos proximais, alça de Henle, e passa aos tubos distais, e daí ao tubo coletor.
No trajeto entre os túbulos proximais e tubo coletor ocorrem os mecanismos de Reabsorção e Secreção.
Na reabsorção, parte dos componentes do filtrado volta ao setor sanguíneo e na secreção, ao contrário, substâncias do setor A vão para o setor urinário. Ao fim dos tubos coletores, já praticamente como urina o fluido passa aos cálices ureteres e bexiga. Está formada a urina.
Fluxo Renal Plasmático (FRP) e Fluxo Renal Sanguíneo (FRS)
"O fluxo renal plasmático (FRP), é a quantidade de plasma que entra na artéria renal, medida em ml.min-1"
Em um adulto do sexo masculino, o FRP é da ordem de ± 600 ml.min-1. Quando se conhece o hematócrito, pode-se calcular o fluxo renal sanguíneo (FRS), que é o volume total de sangue (plasma + hematias).
O FRP varia normalmente entre 540-660 ml.min-1., e pode ser calculado por métodos especiais.
Com um FRS de 1.100 ml.min-1 a percentagem de sangue que passa pelo rim é cerca 20% do total que circula no organismo, que é de 5.600 ml.min-1. Esses números mostram que a circulação renal é muito ativa, pois os dois rins representam menos de 1% da massa corporal.
O funcionamento do Néfron
Os Mecanismos Básicos Renais: Filtração - Reabsorção - Excreção
Filtração: A membrana filtrante está sempre aberta, e permite a passagem de substâncias que podem ser filtradas. O transporte é passivo.
Reabsorção: Se a comporta R estiver fechada, para uma determinada substância, não há reabsorção. Se estiver aberta, essa substância é reabsorvida. O processo pode ser ativo ou passivo.
Secreção: Se a comporta S estiver fechada para uma determinada substância, não há secreção. Se estiver aberta, essa substância é secretada. O processo pode ser ativo ou passivo.
Filtração Glomerular
A membrana filtrante do glomérulo é permeável a moléculas de massa até 5000 dáltons, que passa, livremente para o glomérulo. As moléculas de 5000 até 7000 dáltons passam em razão aproximadamente inversa à massa molecular, mas em quantidades extremamente menores. A albumina, por exemplo, tem concentração 250 vezes menos no filtrado, do que no plasma.
Como no néfron a difusão de pequenas moléculas é fácil, rápido equilíbrio de concentração se estabelece entre o setor urinário e o setor sanguíneo. Para efeitos práticos, as concentrações, exceto a de proteínas, são iguais nos dois setores, filtrado e plasma. Como o filtrado é 1/5 do sangue que entra no glomérulo, e não tem proteínas, o sangue que sai na artéria eferente é mais concentrado 20% em proteínas. Esse fato tem grande importância na reabsorção.
Forças Físicas na Filtração
Por que se forma o filtrado? A causa é a soma das forças a favor e contra a formação, com resultante a favor.
O mecanismo é simples: as forças similares de cada setor (sanguíneo e urinário), se opõem. A Posm U pela falta de proteínas é desprezível e não é considerada. Essa pressão é suficiente para expulsar o fluido, e os solutos de pequena massa molecular, que vão constituir o filtrado. A pressão de filtração Pfil, é um mecanismo altamente eficiente para controlar o volume filtrado. Quando Pfil aumenta ou diminui, o volume do filtrado acompanha as variações. Esse mecanismo é feito através da vasoconstrição das artérias aferente e eferente.
A vasoconstrição pode ocorrer simultaneamente nas artérias aferentes e eferentes, e o volume do filtrado continuar o mesmo. Isso ocorre em situações emergenciais, quando é necessário desviar o grande fluxo sanguíneo renal para outros setores.
Ritmo da filtração glomerular
A quantidade (volume) de plasma que é filtrado por minuto, recebe o nome de RFG, e constitui um parâmetro fundamental em nefrologia. O RFG é cerca de 21% do FRP, ou seja:
RFG = 600x21/100 = 125 ml.min-1
Isto é, aproximadamente 1/5 do FRP é espremido como filtrado no glomérulo. Esse RFG em 24 horas é:
RFG = 125 ml. Min-1 x 60 min.h-1 x 24 = 180.000 ml. 24h-1
Ou 180 litros em 24 horas. Quando se compara com o volume de urina excretada, que normalmente vai de 1 a 2 litros, vê-se que 99%, ou mais, do filtrado, são reabsorvidos, e apenas cerca de 1% é transformado em urina.
Reabsorção Tubular
É responsável, pelo retorno de 99% do volume filtrado, além de diversas substancias, que são completas ou parcialmente reabsorvidas. O processo é seletivo, a comporta R nãos e abre para qualquer substancia. Os mecanismos de reabsorção são ativos e passivos. 
A reabsorção de água e eletrólitos depende de uma série de eventos encadeados, que podem ser descritos na seguinte ordem:
Reabsorção de Na+
Reabsorção de h2O
Reabsorção de C1-
Reabsorção de HCO3
Uso da Reabsorção para Controle Homeostático
Conforme as necessidades metabólicas do meio interno, o rim pode reabsorver mais ou menos, oi íons K+, Na+, Cl-, HCO3--, H2PO4+, e ainda, secretar H+ ou NH4+, para controlar o pH e a osmolaridade do meio interno.
Transporte Máximode Reabsorção
Tal parâmetro está relacionado com a capacidade máxima de reabsorção de uma substância. Seu conceito é o seguinte:
A glicose, como já mencionado, é 100% reabsorvido do filtrado. No entanto, observa-se que, em diabéticos, aparece glicose na urina, quando a concentração plasmática de glicose excede certo nível. Isso ocorre porque a concentração de glicose no filtrado (a mesma do plasma) excedeu a capacidade máxima de reabsorção do rim. Esse nível de reabsorção máximo, expressado em mg.min-1 é o Transporte máximo de reabsorção.
Secreção Tubular
A secreção tubular atua em direção oposta à reabsorção. As substâncias são transportadas do interior dos capilares para a luz dos túbulos, de onde são eliminadas pela urina.
Os mecanismos de secreção tubular, à semelhança dos mecanismos de reabsorção, podem ser ativos ou passivos, quando incluem a utilização de energia pela célula para a sua execução ou não.
Os processos de secreção mais importantes estão relacionados à secreção tubular de íon hidrogênio, potássio e amônia. Determinadas substâncias são eliminadas do organismo pelos mecanismos de secreção tubular, após metabolização no fígado. Os processos de reabsorção e de secreção ativa dos túbulos distais são influenciados por hormônios, pela quantidade total de solutos, pela dieta, pelo equilíbrio ácido-base e pelo fluxo do filtrado.
O mecanismo de Contracorrente
Denomina-se contracorrente um mecanismo de trocas onde dois fluxos caminham em sentidos opostos.
No rim há um mecanismo de contracorrente de concentração, osmótico, nos dois setores:
Tubos e Alças
Vasos retos
Os dois mecanismos se relacionam, e se completam, por difusão de água e eletrólitos entre os dois setores. Um não existiria sem o outro, e ambos ocorrem simultaneamente, mas a descrição em separado facilita muito entender esse mecanismo.
Contracorrente Multiplicadora dos Tubos
O intercâmbio de concentração é especialmente nos túbulos proximais, ramos descendentes e ascendentes da alça de Henle, e tubos coletores. A seqüência é simples. O fluxo que entra no sistema a partir do glomérulo tem concentração de 300mOsm. A partir da reabsorção de Na+ e Cl-, esses componentes são expulsos para o líquido peritubular (LP), formando um gradiente de concentração no ramo descendente, que recebe os íons do ascendente. Nesse ramo ascendente a urina se dilui novamente porque os solutos saíram, sendo finalmente concentrada por expulsão ativa de água no túbulo coletor, pela ação do ADH. Essa contracorrente recebe o nome de multiplicadora, porque a concentração cresce de 300 a 1.200, ou mesmo 1.400mOsm.
Contracorrente de Troca nos Vasos Retos
Se não houvesse os vasos retos, bem paralelos aos túbulos, o gradiente de concentração seria simplesmente varrido pela circulação, que levaria a alta concentração para longe. Entretanto, como os vasos retos são paralelos aos tubos, o gradiente de concentração circula nesses vasos, com concentrações idênticas ao líquido peritubular. Esse fluxo sanguíneo, na mesma direção, e de mesma molaridade do fluido peritubular, é que mantém o gradiente de concentração. Como essa contracorrente sanguínea não altera a concentração, ela é chamada de contracorrente de troca. Uma parte dôo NaCl reabsorvido nesse processo, retorna ao meio interno.
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