Fisiologia Renal

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fisiologia veterinária – vet 112
Fisiologia Renal
Múltiplas Funções dos Rins na Homeostase
A primeira coisa que se pensa sobre o papel dos rins é eliminar do corpo o material indesejado que ingerido ou produzido pelo metabolismo. Uma segunda função é controlar o volume e a composição dos líquidos corporais, matendo o ambiente das células estável o bastante para realização de suas várias funções. 
Outras várias funções dos rins são:
Excreção de produtos indesejáveis do metabolismo e de substâncias químicas estranhas: 
Esses produtos incluem uréia , creatinina, ácido úrico, produtos finais da quebra da hemoglobina (Bilirrubina) e metabólicos de vários hormônios.
Regulação do equilíbrio de água e eletrólitos
Regulação da osmolalidade dos líquidos corporais e da concentração de eletrólitos
Regulação da pressão arterial:
Os rins tem um papel dominante na regulação da pressão arterial a longo prazo pela excreção da qtd. variáveis de água e sódio e a curto prazo pela excreção de hormônios vasoativos como a renina (angiotensina II) 
Regulação do equilíbrio ácido-base (pH)
Regulação da produção da 1,25 – Diidroxivitamina D
Secreção, metabolismo e excreção de hormônios
Gliconeogênese
Anatomia Fisiológica dos Rins
 Organização Geral do Rins e do Trato Urinário
O lado medial de cada rim contém uma região identificada chamada hilo , nele passam a artéria e veia renais, vasos linfáticos, suprimento nervoso e o ureter. 
Suprimento Sanguíneo Renal
Artéria renal entra no rim e se divide em artérias interlobares , artérias arqueadas, artérias interlobulares (radiais) e arteríolas aferentes que terminam nos capilares glomerulares. Na saída são formados a veia interlobular, veia arqueada, veia interlobar e veia renal.
O Néfron é a Unidade Funcional do Rim
Cada néfron contém:
Um grupo de capilares glomedulares chamado Glomérulo 
Um longo túbulo
Caminho da filtração:
Cápsula de Bowman
Túbulo proximal (zona cortical)
Alça de Henle (zona medular) – ramos descendentes e ascendentes
Mácula densa
Túbulo distal (Zona cortical)
Túbulo conector
Túbulo coletor cortical
Túbulo coletor medular
Papilas renais
Diferenças Regionais na Estrutura do Néfron: Corticais e Justamedulares
Os néfrons corticais possuem alças de Henle curtas que penetram apenas em uma pequena extensão no interior da medula. Seu sistema tubular é envolvivo por uma malha extensa de capilares peritubulares.
Os néfrons justamedulares possuem longas alças de Henle que são mais profundas. Seu sistema tubular se divide em capilares peritubular especializado , denominadas vasa recta qeu retornam na zona cortical e se esvaziam nas veias corticais.
A Formação da Urina Resulta da Filtração Glomerular, Reabsorção Tubular e Secreção Tubular
Taxa de excreção urinária = Taxa de Filtração – Taxa de Reabsorção + Taxa de Secreção
A formação da urina começa quando uma grande quantidade de líquido praticamente sem proteínas é filtrado dos capilares glomerulares para o interior das cápsulas de Bowman. A maior parte das substâncias exceto as proteínas, é livremente filtrada, de forma que a concentração na cápsula seja a mesma que no plasma.
Podem haver 4 situações:
- Apenas filtração 
- Filtração e Reabsorção parcial (água e íons)
- Filtração e Reabsorção completa (glicose e AA’s)
- Filtração e secreção (catabólitos e xenobióticos)
Filtração Glomerular – O Primeiro Passo da Formação da Urina 
Composição do Filtrado Glomerular
Os capilares glomerulares são relativamente impermeáveis a proteínas, assim o líquido filtrado é essencialmente livre de proteínas e desprovido de elementos celulares como hemácias. Seus componentes possuem concentração similares a do plasma e muito parecido na composição do líquido intersticial.
Taxa de Filtração Glomerular (TFG)
A TFG é determinada por (1) equilíbrio das forças hidrostáticas e coloidosmóticas agindo através da membrana capilar e (2) coeficiente de filtração capilar (Kf) , o produto da permeabilidade e da área de superfície de filtração dos capilares.
Membrana Capilar Glomerular
Esta membrana possui três camadas principais:
Endotélio capilar: possui fenestrações para filtração
Membrana basal: colágeno e fibrilas proteoglicanas com espaços pelo qual passam água e pequenos solutos
Células epiteliais (Podócitos):podócitos separados por fendas de filtração e cargas negativas , inibindo a passagem de protéinas.
Essas três camadas filtram diversas centenas de de vezes mais água e solutos do que uma membrana capilar normal. 
As principais razões para que as proteínas não sejam filtradas são o tamanho e a carga elétrica.
Determinantes da TFG
TFG = Kf x Pressão Líquida de Filtração
A pressão líquida de filtração representa a soma das forças hidrostáticas e coloidosmóticas que tanto favorecem como se opõem à filtração através dos capilares glomerulares.Essas forças incluem:
Pressão hidrostática no interior dos capilares glomerulares, que promove a filtração (Pg)
Pressão hidrostática na cápsula de Bowman (Pb) que se opõem a filtração do lado de fora dos capilares
Pressão coloidosmótica das protéinas plasmáticas, que se opõem a filtração
Pressão coloidosmótica das protéinas na cápsula de Bowman, que promove a filtração
*Pressão hidrostática glomerular é determinada por 3 variáveis. (1) pressão arterial , (2) resistência arteriolar aferente e (3) resistência arteriolar eferente.
Um aumento na pressão arterial tende a elevar a pressão hidrostática glomerular, aumentando a TFG.
Já a resistência das arteríolas aferentes reduz a pressão hidrostática glomerular e diminui a TFG, o oposto ocorre com a dilatação.
A constrição das arteríolas eferentes eleva a pressão hidrostática glomerular no começo mas após um tempo diminui a força líquida de filtração causada pela obstrução no fluxo de saída causando uma reduçãona TFG.
Controle Fisiológico da Filtração Glomerular e Fluxo Sanguíneo Renal
A Ativação do Sistema Nervoso Simpático Dimiui a TFG
A forte ativação dos nervos simáticos renais pode produzir constrição das arteríolas renais e diminuir o fluxo sanguíneo renal e a TFG.
Controle Hormonal e Autacóide da Circulação Renal
Noraepinefrina, Epinefrina, e Endotelina provocam constrição dos vasos sanguíneos renais e diminuem a TFG
Angiotensina II provoca constrição das arteríolas eferentes previne a queda na pressão hidrostática glomerular e na TFG
Óxido Nítrico Derivado do Endotélio diminui a resistência vascular renal e aumenta a TFG
Prostaglandinas e Bradicinas tendem aumentar a TFG (Através da vasodilatação)
Auto Regulação da TFG e Fluxo Sanguíneo Renal
Mecanismos de feedback intrínsecos dos rins normalmente matém o fluxo sanguíneo renal e a TFG relativamente constantes, mesmo com alterações marcantes na pressão sanguínea arterial. Essa relativa constância é conhecida como auto-regulação.
Sua função é manter os níveis de oxigênio e nutrientes em um nível normal além de remover produtos indesejáveis do metabolismo, permitindo o controle preciso da excreção renal de água e solutos.
Formação da Urina pelos Rins: II. 
Processamento Tubular do Filtrado Glomerular.
Reabsorção e Secreção pelos Túbulos Renais
A reabsorção tubular se baseia na absorção de água e solutos do fluído capilar para os capilares peritubulares, retornando para o sangue.
Reabsorção Tubular Inclui Mecanismos Passivos e Ativos
Água e solutos podem ser transportados tanto na via transcelular (através das membranas celulares), quanto pela via paracelular (através dos espaços juncionais entre as células) e passam do líquido intersticial para os capilares peritubulares através da ultrafiltração (bulk flow).
Transporte Ativo
Requer uso de energia (ATP) , podendo ser um transporte ativo primário como a bomba de Na/K ou como um transporte acoplado indiretamente a uma fonte de energia (transporte ativo secundário), como o cotransporte de glicose e aminoácidos túbulo renal.
A água é sempre reabsorvidapor transporte não-ativo (osmose).
Transporte Máximo para Substâncias que são Reabsorvidas Ativamente
Transporte máximo é o limite para taxa para na qual o soluto pode ser transportado, devido a saturação dos sistemas de específicos de transporte , ou seja , a carga tubular excede a capacidade das proteínas transportadoras e de enzimas específicas envolvidas no processo de transporte. Glicose é eliminada na urina quando alcança seu limiar , antes de o transporte máximo ser alcançado.
ex: glicose , fosfato e lactato
*Transporte máximo pode ser aumentado pelo hormônio aldosterona.
Substâncias que são Transportadas Ativamente mas que Não Exibem um Transporte Máximo
Substancias que são reabsorvidas passivamente não demonstram um transporte máximo, pois sua taxa de transporte é determinada por outros fatores. (1) o gradiente eletroquímico para difusão da substância através da membrana, (2) a permeabilidade da membrana para a substância, (3) o tempo que o líquido que contém a substância permanece dentro do túbulo.
Este tipo de transporte é chamado transporte gradiente-tempo. 
Algumas substâncias transportadas ativamente possuem características de transporte gradiente – tempo. Por exemplo o sódio no túbulo proximal e HCO3.
Reabsorção Passiva de Água por Osmose está Acoplada Principalmente à Reabsorção de Sódio
A reabsorção de Na para o interstício renal provoca um aumento de concentração , resultando em um transporte passivo (osmose) de água juntamente com sódio (cotransporte). Grande parte do fluxo de água ocorre através das junções oclusivas entre as células epiteliais. A permeabilidade a agua no túbulo proximal é alta , facilitando assim ação por osmose , já em outras áreas do néfron , pode depender dos níveis de ADH , que quanto mais alto for , maior a reabsorção de água , por mudar o nível de permeabilidade da membrana.
Reabsorção de Cloreto , Uréia e de Outros Solutos por Difusão Passiva
Quando o sódio é reabsorvido através da célula epitelial tubular , o cloreto é transportado juntamente devido ao potencial elétrico, fazendo com que o cloreto se difunda passivamente através da via paracelular.
À medida que a água é reabsorvida,, a concentração de uréia no lúmen tubular aumenta, criando um gradiente de concentração que favorece a reabsorção de uréia, esta absorção é mais facilitada no ducto coletor medular.
Creatinina é pouquíssimo reabsorvida.
*Qtd de Sódio determina o volume de Líquido Extracelular
Reabsorção e Secreção ao Longo de Porções Diferentes do Néfron
Reabsorção Tubular Proximal
Normalmente 65% da carga filtrada de sódio e água e uma pequena % de cloreto são reabsorvidos no túbulo proximal, antes do filtrado alcançar as Alças de Henle.
Túbulos Proximais têm Elevada Capacidade de Reabsorção Ativa e Passiva
Alta presença de protéinas carreadoras que transportam grandes quantidades de sódio por mecanismos de co-transporte com nutrientes como aminoácidos e glicose. O restante é reabsorvido por contra-transporte, no qual entra sódio e sai íons hidrogênio. Presença de bomba sódio-potássio. 
A concentração de sódio continua a mesma , mesmo com a grande diminuição do íon , pois a reabsorção de água acompanha os níveis de reabsorção de sódio.
Transporte de Soluto e de Água na Alça de Henle
A Alça de Henle constitui de três partes distintas: segmento descendente fino , segmento ascendente fino e o segmento ascendente espesso.
Porção descendente do segmento fino é altamente permeável à água (quase 20%) e moderadamente permeável aos solutos uréia e sódio.
Já o componente ascendente é impermeável à água, sendo uma característica importante para formação da urina. Cerca de 25% das quantidades de sódio, cloreto e potássio são reabsorvidas na Alça de Henle, sendo a maior parte no componente ascendente espesso. Outros íons como Ca , Mg e HCO2 são reabsorvidos nessa área. No segmento ascendente espesso a reabsorção está diretamente ligada à capacidade da bomba sódio-potássio ATPase, que mantém uma baixa concentração intracelular de Na, fornecendo um gradiente favorável para a movimentação do sódio no líquido tubular para dentro da célula. Esta , sendo mediada por um co-transportador de 1-sódio, 2-cloreto, 1-potássio. Presença de contra-transporte de Na/H 
Túbulo Distal
Absorve avidamente a maioria dos íons (sódio, potássio, e cloreto) , porém, praticamente impermeável à água e uréia. Por essa razão é chamado de segmento de diluição. Presença de co-transporte de cloreto-sódio do lúmen tubular para dentro da célula e a bomba de sódio-potássio ATPase trasnporta sódio para fora da célula, já o cloreto se difunde pelos canais para cloreto através da membrana basolateral.
Túbulo Distal Final e Túbulo Coletor Cortical
Compostas por células principais e intercaladas. A primeira reabsorve água e sódio do lúmen e secretam íons potássio para dentro do lúmen. Sódio entra por difusão na célula por causa da ação da bomba de sódio-potássio na membrana baso-lateral, baixando a concentração e favorecendo a difusão do íon para célula.
As membranas tubulares de ambos são quase completamente impermeáveis à uréia, similares ao segmento de diluição do túbulo distal inicial. 
Ambos segmentos reabsorvem sódio , sendo controlada pela ADH (Aldosterona)
Células intercaladas secretam ativamente íons hidrogênio por um mecanismo de hidrogênio ATPase, desempenhando papel importante na regulação ácido-base dos líquidos corpóreos.
Sua permeabilidade controlada por ADH (vasopressina) , definem o nível de diluição da urina.
Ducto Coletor Medular
Este ducto absorve cerca de 10% da água e sódio filtrados. Características:
Permeabilidade do ducto coletor medular à água é controlada pelo nível de ADH. Maior ADH , maior reabsorção de água e concentrando os solutos na urina excretada.
Permeável à uréia.
Secreta íons hidrogênio contra um grande gradiente de concentração, sendo também fundamental para o equilíbrio ácido-base.
Importante:
*Angiotensina II estimula secreção de ADH , aumentando reabsorção de sódio. Além de contrair as arteríolas eferentes.
*ADH aumenta a reabsorção de água
*Insulina estimula captação de K pela célula. Sua ausência causa hipercalemia
Excreção de Sódio
Reabsorção de Potássio
Regulação da Osmolaridade e da Concentração de Sódio do Líquido Extracelular
Os Rins Excretam o Excesso de Água pela Produção de Uma Urina Diluída
O Hormônio Antidiurético Controla a Concentração Urinária
Um sistema muito eficaz no controle da osmolaridade e excreção de sódio plasmático, atuando por meio da excreção renal de água, independente da excreção de solutos. Um importante efetor deste feedback é o hormônio antidiurético (ADH) , também conhecido como vasopressina.
Quando a osmolaridade de eleva à níveis acima do normal , ou seja, os solutos dos líquidos corpóreos se tornam muito concentrados, a glândula pituitária secreta mais ADH, oque aumenta a permeabilidade dos túbulos distais e ductos coletores à água. Isso permite que grande quantidade de água seja reabsorvida, havendo diminuição do volume urinário, porém sem alterações acentuadas na taxa de secreção renal dos solutos. O oposto desse processo é válido quando ocorre uma diminuição na taxa de osmolaridade no líquido extracelular. 
Portanto, o ADH determina largamente a excreção renal de uma urina diluída ou concentrada.
Mecanismos Renais para a Excreção de uma Urina Diluída
Queda da Osmolaridade Urinária
Aumento da taxa de fluxo urinário
Mantém excreção urinária de soluto
Líquido Tubular Permanece Isosmótico
Líquido Tubular é Diluído no Ramo Ascendente da Alça de Henle
Líquido Tubular é mais Diluído nos Túbulos Distais e Coletores na ausência de ADH
Os Rins Conservam Água Excretando Urina Concentrada
A capacidade do rim em formar uma urina mais concentrada que o plasma é essencial para a sobrevivência dos mamíferos terrestres, minimizando a ingestão de líquido para manter a homeostasia
 Requerimentos para a Excreção de uma Urina Concentrada – Níveis Elevados de ADH e Medula Renal Hiperosmótica
Nívelalto de ADH aumenta a permeabilidade dos túbulos distais e ductos coletores de água, reabsorvendo mais água.
Uma alta osmolaridade do líquido intersticial medular renal, produz o gradiente osmótico necessário para a reabsorção de água na presença de altos níveis de ADH.
Geralmente o interstício medular renal é hiperosmótico, fazendo a água retornar à circulação sanguínea através do vasa recta. Essa hiperosmolaridade é causada pelo mecanismo de contracorrente.
 O Mecanismo Contracorrente Gera um Interstício Medular Renal Hiperosmótico
Os principais fatores que contribuem para o aumento da concentração de solutos na medula renal são os seguintes:
Transporte ativo de íons sódio e co-transporte de íons potássio, cloreto e outros íons do ramo ascendente espesso da alça de Henle em direção ao interstício medular
Transporte ativo de íons dos ductos coletores para o interstício medular
Difusão facilitada de uma grande quantidade de uréia dos ductos coletores medulares internos para o interstício medular
Difusão de apenas uma pequena quantidade de água dos túbulos medulares para o interstício medular, em proporção bastante inferior a reabsorção de solutos.
Passos Envolvidos na Geração de um Interstício Medular Renal Hiperosmótico
Assume-se que o líquido tenha uma concentração igual a deixa no túbulo proximal e chegue na Alça de Henle no ramo descendente
Bomba ativa do ramo ascendente espesso é acionada, elevando a concentração do interstício medular 
Rápido equilíbro osmótico atingido entre o líquido tubular no ramo descendente da alça de Henle e o líquido intersticial através do movimento de água por osmose para fora do ramo descendente. Ocorre também a saída de íons NaCl para o interstício, diminuindo o gradiente de concentração nos íons.
Chegada de mais líquido provido do túbulo proximal e empurrando o líquido que estava no ramo descendente para o ascendente , causando maior expulsão de íons para o interstício até que se atinga o equilíbrio , elevando a osmolaridade intertiscial.
*Assim a reabsorção repetida de cloreto de sódio pelo ramo ascendente espesso da alça de Henle e o influxo contínuo de novo cloreto de sódio do túbulo proximal para a alça recebem o nome de multiplicador de contra-corrente. 
A uréia Contribui para um Interstício Medular Renal Hiperosmótico e para a Formação de Urina Concentrada
A Recirculação da Uréia do Ducto Coletor para a Alça de Henle Contribui para a Hiperosmolaridade da Medula Renal
Um indivíduo chega a excretar cerca de 20 a 50% da uréia filtrada. Em geral essa taxa é determinada por dois fatores: (1) a concentração desse metabólico no plasma e (2) a taxa de TFG (Taxa de Filtração Glomerular).
A uréia é altamente reabsorvida no túbulo proximal junto com a água , porém ao longo dos ductos sua concentração só aumenta, quando a alta taxa de ADH , a reabsorção de água no túbulo distal e coletor cortical aumentam mais ainda a concentração da uréia. Quando chega ao túbulo coletor medular interno, transportadores de uréia promovem a difusão dela para o interstício medular, que retorna ao ramo espessco da alça de Henle, túbulo distal, túbulo coletor cortical e novamente ao ducto coletor medular. Cada volta no circuito contribui para um concentração mais elevada de uréia. Contribuindo para formação de um medúla renal hiperosmótica e sendo essencial para economia de líquido corpóreo quando há escassez de água no ambiente externo.
Excesso de água e baixo ADH causam alta excreção de água e uréia na urina.
A Troca por Contracorrente nos Vasa Recta Mantém a Hiperosmolaridade da Medula Renal
 Seu formato em U atuam como meio para intercâmbio contracorrente (evitando a perda de soluto do interstício), dessa forma, os vasa recta não geram hiperosmolaridade medular, mas evitam sua dissipação.
*Alta concentração de solutos é mantida