Filtração da Urina Pelos Rins II

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Universidade Federal do Rio de Janeiro – CCS – IBCCF – Farmácia (Noturno) – PCI II – Fisiologia Renal – Profº Pedro Leme. 
Processamento Tubular Do Filtrado Glomerular
Após o filtrado glomerular entrar nos túbulos renais, ele flui através de porções sucessivas do túbulo – túbulo proximal, alça de Henle, túbulo distal, túbulo coletor e, finalmente, ducto coletor – antes de ser excretado como urina. Ao longo desse curso, algumas substâncias são reabsorvidas seletivamente dos túbulos de volta para o sangue, enquanto outras são secretadas do sangue para o lumen tubular. Por fim, a urina total formada representa a soma de três processos básicos – filração glomerular, reabsorção tubular e secreção tubular – como se segue:
Excreção Urinário = Filtração Glomerular – Reabsorção Tubular + Secreção Tubular
Para muitas substâncias, a reabsorção tem um papel bem mais importante o que o da secreção na determinação da taxa final de excreção urinária. No entanto, a secreção é responsável por quantidades significativas de íon potássio, hidrogênio e de outras poucas substâncias que aparecem na urina.
A Reabsorção Tubular Inclui Mecanismos Passivos e Ativos
Para que uma substância seja reabsorvida, ela deve primeiro ser transportada (1) através das membranas epiteliais tubulares para o líquido intersticial renal, e posteriormente, (2) através da membrana dos capilares peritubulares, retorna ao sangue. Dessa forma, a reabsorção de água e de solutos inclui uma série de etapas de transporte. A reabsorção através do epitélio tubular para o líquido intersticial inclui transporte ativo e passivo pelos mecanismos de transporte por membranas (canais, bombas, osmolaridade). Por exemplo, água e solutos podem ser transportados tanto através das membranas (transcelularmente), quanto através dos espaços juncionais entre as células (paracelularmente).
Transporte Ativo
O transporte ativo pode mover um soluto contra um gradiente eletroquímico e requer energia derivada do metabolismo. O transporte que é acoplado diretamente a uma fonte de energia, como por exemplo, a hidrólise do ATP, é chamado transporte ativo primário. Um bom exemplo é a bomba de sódio-potássio. O transporte que é acoplado indiretamente a uma fonte de energia, como por gradiente iônico, é chamado de transporte ativo secundário. Um exemplo é a reabsorção de glicose pelo túbulo renal. Embora os solutos possam ser reabsorvidos pelo túbulo por mecanismos ativos e/ou passivos, a água é sempre reabsorvida por um mecanismo passivo, denominado osmose, que é a difusão da água de uma região hipotônica (baixa concentração de solutos) para uma região hipertônica (alta concentração de solutos).
Os solutos podem ser transportados através de células epiteliais ou entre células. As células tubulares renais, como outras células epiteliais, são mantidas unidas por junções oclusivas. Os solutos podem ser reabsorvidos ou secretados através das células pela via transcelular ou através das junções oclusivas pela via paracelular. O sódio é uma substância que se move através de ambas as vias, embora a maior parte do sódio seja transportada através da via transcelular. Em alguns segmentos do néfron, principalmente no túbulo proximal, a água também é reabsorvida pela via paracelular, e substâncias dissolvidas na água, principalmente íon potássio, magnésio e cloreto, são transportados entre as células.
O transporte ativo através da Membrana Tubular está ligado a hidrólise de ATP. A importância do transporte ativo primário é que ele pode mover solutos contra um gradiente eletroquímico. A energia desse transporte vem da hidrólise do AT`por meio de uma ATase ligada a membrana. Os transportes ativos primário conhecidos incluem a sódio-potássio ATPase, hidrogênio ATPase, hidrogênio-potássio ATPase e cálcio ATPase.
Um exemplo de um sistema de transporte ativo primário é a reabsorção de íon sódio através da membrana tubular proximal, como na figura abaixo. 
Nos lados basolaterais da célula epitelial tubular, a membrana celular tem um extenso sistema de sódio-potássio ATPase que hidrolisa ATP e usa a energia liberada para transportar íons sódio para fora da célula em direção ao interstício. Ao mesmo tempo, potássio é transportado do interstício para o interior da célula. Esta operação cria uma carga negativa dentro da célula, favorecendo um gradiente de concentração para difusão de sódio intracelularmente.
Há também proteínas transportadoras de sódio que se ligam a íon sódio na superfície luminal da membrana e os liberam dentro da célula, promovendo uma difusão facilitada através da membrana para dentro da célula.
Reabsorção ativa secundária através da membrana tubular. No transporte ativo secundário, duas ou mais substâncias interagem com uma proteína específica de membrana e são ambas transportadas através da membrana. Uma vez que uma das substâncias se difunde por seu gradiente eletroquímico, a energia liberada é utilizada para mover outra substância contra seu gradiente eletroquímico. Assim, o transporte ativo secundário não precisa de energia direta do ATP.
A figura acima mostra o transporte ativo secundário de glicose e aminoácidos no túbulo proximal. Em ambos os casos, uma proteína transportadora específica se combina com íons sódio e uma molécula de aminoácido ou de glicose ao mesmo tempo. Após a entrada na célula, glicose e aminoácidos sem através das membranas basolaterais por difusão facilitado, movidos pelas concentrações de glicose e aminoácido na célula.
Secreção ativa secundária nos túbulos. Algumas substâncias são secretadas nos túbulos por transporte ativo secundário. Isso envolve frequentemente contratransporte da substância com íon sódio. Nesse caso, a energia liberada do movimento dissipativo de uma das substâncias permite o movimento ativo de uma segunda substância na direção oposta.
A Reabsorção Passiva de Água por Osmose Está Acoplada Principalmente à Reabsorção de Sódio
Quando solutos são transportados para fora do túbulo por transporte ativo, suas concentrações tendem a diminuir dentro do túbulo, enquanto aumentam no interstício renal. Isso cria uma diferença de concentração que causa osmose na mesma direção em que os solutos são transportados, do lúmen tubular para o interstício renal. Uma grande parte do fluxo osmótico de água ocorre através das junções oclusivas.
A medida que a água se move por osmose ela também pode carregar alguns dos solutos, um processo chamado arrasto de solvente. Além disso, uma vez que a reabsorção de agua, solutos orgânicos e íons está acoplada à reabsorção de água, alterações na reabsorção de sódio influenciam de forma importante a reabsorção de água e de muitos outros solutos.
Nas porções mais distais do néfron, começando pela alça de Henle e se estendendo ao longo do túbulo coletor, as junções se tornam bem menos permeáveis à agua e aos solutos. Portanto, a água não pode se mover facilmente através da membrana tubular por osmose. No entanto o ADH aumenta enormemente a permeabilidade de água nos túbulos distais e coletores.
Dessa forma, não importa o gradiente osmótico, a agua só se movimenta se a membrana for permeável à agua. No túbulo proximal, a permeabilidade à água é sempre elevada. No ramo ascendente da alça de Henle, a permeabilidade à água é baixa. A permeabilidade à água nas ultimas porções dos túbulos – os túbulos distais, túbulos coletores e ductos coletores – pode ser alta ou baixa, dependendo da presença ou ausência de ADH.
Reabsorção de Cloreto, Ureia e de Outros Solutos por Difusão Passiva
Quando o sódio é reabsorvido através da célula epitelial tubular, íons negativos como cloreto, são transportados juntamente com sódio, devido ao potencial elétrico; ou seja, o transporte de íon sódio para a célula deixa o interior do lúmen carregado negativamente. Isso faz com que os íons cloreto se difundam passivamente através da via paracelular.
A uréia também é reabsorvida passivamente do túbulo mas em extensão menor que os íons cloreto. À medida que a água é reabsorvida dos túbulos (por osmose acopladaà reabsorção de sódio), a concentração de uréia no lúmen tubular aumenta. Isto cria um gradiente de concentração que favorece a reabsorção de ureia. Em algumas porções do néfron, especialmente no ducto coletor medular interno, a reabsorção passiva de ureia é facilitada por transportadores de ureia específicos. No entanto, apenas cerca de metade de uréia é reabsorvida, o resto passa para a urina, permitindo que os rins excretem grandes quantidades desse produto do metabolismo.
Reabsorção e Secreção Ao Longo de porções Diferentes do Néfron
Podemos agora discutir as diferentes características dos segmentos tubulares individuais que os permitem realizar suas funções secretoras específicas.
Reabsorção Tubular Proximal
Normalmente cerca de 65% da carga filtrada de sódio e água e uma porcentagem ligeiramente menor de cloreto filtrado são reabsorvidos pelo túbulo proximal, antes de o filtrado chegar às alças de Henle. Essas porcentagens pode aumentar ou diminuir em condições fisiológicas diferentes.
Túbulos proximais tem uma capacidade elevada para reabsorção ativa e passiva. As células epiteliais do túbulo proximal têm o metabolismo elevado e um grande número de mitocôndrias para suportar muitos processos de transporte ativo. Além disso, as células tubulares proximais têm uma borda em escova extensa no lado luminal da membrana, além de um extenso labirinto de canais intercelulares e basais, fornecendo uma superfície propícia para o transporte rápido de íons sódio e de outras substâncias.
A membrana também é carregada com moléculas proteicas carreadoras que transportam uma grande fração dos íons sódio através da membrana luminal, ligados por meio do mecanismo de co-transporte com nutrientes orgânicos múltiplos, como aminoácidos e glicose. O restante do sódio é transportado do lúmen tubular para dentro da célula por mecanismos de contratransporte, que absorve sódio ao mesmo tempo em que secretam outras substâncias no lúmen tubular, especialmente íons hidrogênio.
O túbulo proximal é dividido em dois segmentos, em relação aos mecanismos pelos quais sódio e cloreto são transportados. Na primeira metade, o sódio é reabsorvido por co-transporte juntamente com glicose, aminoácidos e outros solutos; mas na segunda metade do túbulo proximal, menos glicose e aminoácidos são reabsorvidos. Em vez disso, o sódio agora é reabsorvido principalmente com íons cloreto.
Concentrações de solutos ao longo do túbulo proximal. Na figura acima podemos ver as alterações nas concentrações de vários solutos ao longo do túbulo proximal. Embora a quantidade de sódio no líquido tubular diminua acentuadamente ao longo o túbulo proximal, a concentração de sódio (e a osmolaridade total) permanece constante, uma vez que a permeabilidade à água dos túbulos proximais é tão alta que a reabsorção de água acompanha a reabsorção de sódio. Solutos orgânicos, como glicose, aminoácidos e bicarbonato, são absorvidos mais avidamente e assim suas concentrações diminuem acentuadamente ao longo do túbulo. Outros solutos, como ureia e creatinina, não são absorvidos ativamente e aumentam sua concentração no túbulo proximal. 
Secreção de ácidos e bases orgânicos pelo túbulo proximal. O túbulo proximal também é um local importante para secreção de ácidos e bases orgânicos, como sais biliares, oxalato, urato e catecolaminas. Muitas destas substâncias são produtos finais do metabolismo e devem ser removidas rapidamente do corpo. A secreção destas substâncias no túbulo proximal, mais a filtração pelos capilares glomerulares contribuem para a rápida excreção dessas substâncias na urina.
Transporte de Soluto e de Água na Alça de Henle
A alça de Henle consiste em três segmentos funcionalmente distintos: o segmento descendente fino, o segmento ascendente fino e o segmento ascendente espesso. 
A porção descendente do segmento fino é altamente permeável à água e moderadamente permeável à maioria dos solutos, inclusive uréia e sódio. Esse segmento tem a função de permitir a difusão simples de substâncias de substâncias através de suas paredes. Cerca de 20% da água filtrada é reabsorvida na alça de Henle, e quase tudo isso ocorre no segmento fino descendente. O segmento ascendente, incluindo a porção fina e espessa, é praticamente impermeável à água, uma característica importante para a concentração de urina.
O segmento espesso da alça de Henle é capaz de reabsorver ativamente íons sódio, cloreto e potássio. O segmento fino tem reabsorção bem menor que o espesso, e o componente descendente fino não reabsorve quantidades significativas de nenhum desses solutos.
Um componente importante da reabsorção de soluto no segmento espesso ascendente é a bomba sódio-potássio ATPase nas membranas baso laterais das células epiteliais. Da mesma forma que no túbulo proximal, a reabsorção de outros solutos está intimamente ligada à capacidade de reabsorção da bomba sódio-potássio ATPase, que mantem baixa concentração intracelular de sódio, fornecendo um gradiente favorável para a movimentação de sódio do lúmen para a célula. Na alça ascendente espessa, a movimentação de sódio através da membrana luminal é mediada essencialmente por um co-transportador de 1-sódio, 2-cloreto, 1-potássio (NKCC).
Este local é o alvo de fortes diuréticos, como a furosemida, que inibem a ação desse co-transportador NKCC.
Também há uma reabsorção paracelular significativa de cátions, como magnésio, cálcio, sódio e potássio, no segmento ascendente espesso devido à carga ligeiramente positiva do lúmen tubular em relação ao líquido intersticial.
O componente ascendente espesso da alça de Henle também tem um mecanismo de contratransporte de sódio-hidrogênio em sua membrana celular luminal que medeia a reabsorção de sódio e a secreção de hidrogênio neste segmento.
O segmento espesso da alça de Henle ascendente é praticamente impermeável à água. Portanto, a maior parte da água que chega a esse segmento permanece no túbulo, apesar da reabsorção de grandes quantidades de soluto.