Função Tubular

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Tbl 2- Função Tubular
Luana Mascarenhas Couto
Introdução:
Após a formação do filtrado glomerular nos túbulos renais, ele flui pelas porções sucessivas do túbulo- proximal, alça de Henle, túbulo distal, túbulo coletor e o ducto coletor, antes de ser excretado como urina. 
Nesse percurso, algumas substâncias são reabsorvidas dos túbulos de volta para o sangue, enquanto outras são secretadas do sangue para o lúmen tubular. 
Logo, a urina total é formada pela soma de três processos renais básicos: 
- Excreção: filtração – reabsorção + secreção tubular.
Reabsorção tubular:
A intensidade com que cada substância é filtrada é calculada como: Filtração= taxa de filtração x concentração plasmática. 
Os processos de filtração e de reabsorção são quantitativamente maiores, em relação à excreção urinária, para muitas substâncias. Essa situação significa que uma pequena alteração da filtração glomerular ou da reabsorção tubular é, em potencial, capaz de causar alteração relativamente grande na excreção urinária. 
A reabsorção é um processo bastante seletivo. Algumas substâncias, como glicose e aminoácidos, são quase que completamente reabsorvidas pelos túbulos, de modo que a intensidade de excreção urinária é em termos práticos zero. Íons como sódio cloreto e bicarbonato dependem da necessidade do organismo, enquanto ureia e creatinina são pouco absorvidas e por consequência, bastante excretadas.
Para que a reabsorção aconteça a substância deve ser: transportada através das membranas epiteliais tubulares para o líquido intersticial renal e posteriormente através da membrana dos capilares peritubulares, retornar ao sangue. 
Transporte ativo:
O transporte ativo pode mover o soluto contra o gradiente eletroquímico e requerer energia derivada do metabolismo. 
- O transporte que é acoplado diretamente à fonte de energia é chamado de primário. Ele é importante porque pode mover solutos contra seu gradiente eletroquímico e a energia vem da hidrolise do ATP, por meio da ATPase presente na membrana. No caso do transporte de sódio, o bombeamento ativo na membrana basolateral ocorre devido: existência de uma concentração baixa no interior da célula e o potencial intracelular é negativo, o que atrai íons sódios positivos do lúmen tubular para dentro da célula. 
OBS: Existem também proteínas transportadoras de sódio que se ligam aos íons sódio na superfície luminal da membrana e os liberam dentro da célula, provendo difusão facilitada de sódio através da membrana para dentro da célula. 
OBS1: A reabsorção de sódio envolve três etapas: 1- Sódio se difunde através da membrana luminal (apical) para dentro da célula, a favor do gradiente de concentração pela bomba de sódio-potássio ATPase, na porção basolateral da membrana; 2- O sódio é transportado através da membrana basolateral contra o gradiente eletroquímico; 3- Sódio, água e outras substâncias são reabsorvidos do liquido intersticial para os capilares peritubulares por ultrafiltração, processo passivo. 
- O transporte que é indiretamente acoplado à fonte de energia, por exemplo, a fonte de energia é fornecida por grande iônico, é chamado de secundário. (A reabsorção de glicose é um exemplo de secundário). (Uma substância vaia favor do gradiente e libera energia para que outra substância seja transportada contra o gradiente). 
OBS: Cerca de 90% da glicose filtrada é reabsorvida pelo SGLT1 nos segmentos finais do túbulo coletor e os 10% são transportados pelo SGLT1. 
OBS1: A água sempre é reabsorvida por osmose, mecanismo passivo (vai da região menos concentrada para a mais concentrada).
As células tubulares renais são mantidas unidas por junções oclusivas. Os solutos podem ser reabsorvidos ou secretados através das células pela via transcelular, ou entre as células movendo-se através das junções oclusivas, pela via paracelular. (O sódio se move pelas duas vias). 
Algumas substâncias são secretadas nos túbulos por transporte ativo secundário, o que frequentemente envolve cotransporte de substância com íons sódio. (Um exemplo é a secreção ativa de íons hidrogênio acoplada à reabsorção de sódio na membrana luminal do túbulo proximal). 
Pinocitose: Algumas porções do túbulo reabsorvem moléculas grandes, como proteínas através de pinocitose, um tipo de endocitose. Nesse processo, a proteína se adere à borda em escova da membrana luminal e então essa porção se invagina para o interior da célula, até que esteja completamente envolvida e destacada formando uma vesícula que contem a proteína. Uma vez dentro da célula, a proteína é digeridos em seus aminoácidos, reabsorvidos através da membrana basolateral para o liquido intersticial. (Processo requer energia).
OBS: Para a maioria das substâncias reabsorvidas ou secretadas ativamente, existe limite para a intensidade com que o soluto pode ser transportado, frequentemente chamado de transporte máximo. Esse limite é decorrente da saturação dos sistemas específicos de transporte envolvidos. 
OBS1: A razão pela qual os solutos transportados ativamente com frequência exibem transporte máximo é que o sistema de transporte fica saturado à medida que a carga tubular aumenta. Contudo, algumas substâncias reabsorvidas passivamente não possuem transporte máximo, pois sua intensidade de transporte é determinada por outros fatores: como o gradiente eletroquímico para a difusão através da membrana, a permeabilidade da membrana e o tempo que o liquido que contem a substância permanecem no túbulo. 
Transporte passivo:
Reabsorção de água:
Quando solutos são transportados para fora do túbulo por transporte ativo primário ou secundário, suas concentrações tendem a diminuir no túbulo, enquanto aumentam no interstício renal. Esse fenômeno cria uma diferença de concentração que causa osmose, na mesma direção em que os solutos são transportados: do lúmen para o interstício (para diluir o interstício). 
OBS: À medida que a água se desloca pelas junções oclusivas por osmose, ela também pode carregar com ela alguns solutos, processo denominado arrasto de solvente. 
OBS1: A movimentação da agua só ocorre se a membrana for permeável à água, não importando quão grande é o gradiente osmótico. No túbulo proximal é permeável à água, o ramo ascendente da alça de Henle é impermeável a água e nos túbulos distais, coletores e ductos coletores depende da ação do ADH.
Reabsorção de cloreto, ureia e outros solutos:
Quando o sódio é reabsorvido através da célula epitelial tubular, íons negativos, como cloreto, são transportados com o sódio, devido ao potencial elétrico. A reabsorção adicional de cloreto ocorre por causa de gradiente de concentração de cloreto que se desenvolve, quando a água é reabsorvida do túbulo por osmose, concentrando, dessa forma, os íons cloreto do lúmen tubular. 
A ureia também é reabsorvida passivamente no túbulo. À medida que a água é reabsorvida dos túbulos, a concentração de ureia no lúmen tubular aumenta. Esse aumento cria gradiente de concentração que favorece a reabsorção da ureia. Porém, apenas cerca da metade da ureia filtrada é reabsorvida nos túbulos, a maior parte passa para urina. 
A creatinina que é filtrada é quase nada reabsorvida, de modo que praticamente toda a creatinina filtrada é excretada na urina.
Reabsorção tubular proximal:
Normalmente, cerca de 65% da carga filtrada de sódio e água e uma pequena quantidade de cloreto são reabsorvidos pelo túbulo proximal. 
A elevada capacidade do túbulo proximal para a reabsorção é decorrente de suas características celulares especiais: possuem alto metabolismo, grande número de mitocôndrias, extensa borda em escova (no lado luminal- apical), proteínas carreadoras que transportam grande fração de íons sódio, através do cotransporte de glicose e aminoácidos. 
Na primeira metade do túbulo proximal, o sódio é reabsorvido por cotransporte com glicose, aminoácidos e outros solutos. Entretanto, na segunda metade é absorvido principalmente com íons cloreto. 
Concentração de solutos ao longo do túbulo proximal: 
A concentração de sódio permanecerelativamente 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 como glicose, aminoácidos e bicarbonato são absorvidos bastantes e suas concentrações diminuem ao longo do túbulo proximal. 
Outros solutos não são reabsorvidos ativamente, como creatinina, aumentando sua concentração ao longo do túbulo proximal. 
Secreção de ácidos e bases pelo túbulo proximal:
O túbulo proximal também é local importante para secreção de ácidos e bases orgânicos, como sais biliares, oxalato, urato e catecolaminas. 
A secreção dessas substâncias no túbulo proximal, mais a filtração para o túbulo proximal pelos capilares glomerulares e a ausência quase total de reabsorção pelos túbulos contribuem para rápida excreção dessas substâncias na urina. 
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. 
O segmento descendente fino é muito permeável à água e moderadamente permeável a maioria dos solutos. A função desse segmento é permitir a difusão simples de substâncias. 
O componente ascendente, tanto o fino quanto o espesso, é praticamente impermeável à agua, característica importante para a concentração da urina. 
- O segmento espesso é capaz de reabsorver ativamente sódio, cloreto e potássio. Quantidades consideráveis de outros íons, como cálcio, bicarbonato e magnésio, também são reabsorvidos nessa alça. Componente importante nessa porção, é a bomba de sódio e potássio ATPase nas membranas basolaterais da célula epitelial. Na alça ascendente espessa, a movimentação de sódio, através da membrana luminal, é mediada principalmente por cotransportador de sódio, cloreto e potássio. Existe também mecanismo de contransporte de sódio e hidrogênio. Também ocorre reabsorção paracelular de magnésio, cálcio, sódio e potássio. 
Túbulo distal:
O segmento espesso do componente ascendente da alça de Henle se esvazia no túbulo distal. A primeira porção dele forma a mácula densa, que é parte do aparelho justaglomerular e fornece controle por feedback da FG e do fluxo sanguíneo. 
A porção seguinte do túbulo distal é muito convoluta e apresenta muitas das características da reabsorção do segmento espesso do componente ascendente, ou seja, ela reabsorve avidamente a maioria dos íons, incluindo sódio, potássio e cloreto, mas é praticamente impermeável a água e a ureia. Por essa razão, é chamado de segmento diluidor.
Túbulo distal final e túbulo coletor cortical:
A segunda metade do túbulo distal e o túbulo coletor cortical subsequente têm características funcionais similares. 
- Anatomicamente são compostos por dois tipos celulares: principais que reabsorvem sódio e água do lumem e secretam íons potássio para o lumem e as intercaladas tipo A que reabsorvem potássio se secretam íons hidrogênio para o lumem tubular.
As células principais reabsorvem sódio e secretam potássio dependente da atividade da bomba sódio e potássio ATPase na membrana basolateral. 
- A secreção de potássio envolve duas etapas: o potássio entra na célula por ação da bomba de sódio e potássio ATP ase, que mantém a concentração intracelular elevada de potássio e então, dentro da célula, o potássio se difunde a favor do seu gradiente, através da membrana luminal para o líquido tubular. 
As células intercaladas secretam ou absorvem íons de hidrogênio, bicarbonato e potássio.
- Existem dois tipos de células intercaladas: A e B. A tipo A secretam íons de hidrogênio mediante um transportador de hidrogênio-potássio ATPase. Ocorre geração de íon de hidrogênio pela ação da anidrase carbônica sobre a água e o CO2, para formar ácido carbônico que se dissocia formando íons de hidrogênio e bicarbonato. Logo, as células intercaladas tipo A são importantes na eliminação de íons hidrogênio, enquanto reabsorvem bicarbonato na acidose. Já as células intercaladas tipo B apresentam funções opostas às do tipo A e secretam bicarbonato para lúmen tubular, enquanto reabsorvem íons de hidrogênio na alcalose. 
 As características funcionais do túbulo distal e do túbulo coletor cortical podem ser resumidas da seguinte forma:
- As membranas desses túbulos são quase completamente impermeáveis à ureia, similar ao segmento de diluição do túbulo distal inicial, dessa forma, quase toda a ureia que entra nesses segmentos os percorre até chegar o ducto coletor, de onde é excretada a urina. 
- Tais segmentos reabsorvem íons sódio e a intensidade é controlada pela aldosterona. Ao mesmo tempo, esses segmentos secretam íons potássio do sangue dos capilares peritubulares para o lúmen tubular, controlado também por aldosterona. 
- As células intercaladas tipo A podem secretar intensamente íons hidrogênio por mecanismo ativo hidrogênio ATPase. A tipo B secretam bicarbonato e reabsorvem íons hidrogênio. Logo, as células intercaladas desempenham papel fundamental na regulação ácido-base dos líquidos corporais. 
- A permeabilidade do túbulo distal final e do ducto coletor cortical à água é controlada pelo ADH. Com níveis elevados de ADH esses segmentos são permeáveis à água, mas na sua ausência são quase impermeáveis. 
Ducto coletor medular:
É o local final para o processamento da urina, portanto, têm papel extremamente importante na determinação da quantidade final do débito urinário de água e solutos. 
Possuem células epiteliais cuboides, com superfícies lisas e poucas mitocôndrias. 
As características especiais desse segmento são:
- Permeabilidade do ducto coletor medular à água é controlada pelo ADH. Com níveis elevados de ADH, a água é reabsorvida, reduzindo o volume urinário e concentrando a urina.
- Diferentemente do ducto coletor cortical, o ducto coletor medular é permeável à ureia, portanto, eleva a osmolaridade, contribuindo para formar uma urina concentrada. 
 - O ducto coletor medular é capaz de secretar íons hidrogênio contra gradiente de concentração, assim como o cortical. Ajuda também a regular o equilíbrio ácido-base.
OBS: A inulina, polissacarídeo usado para medir a FG, não é absorvida ou secretada nos túbulos renais. Logo, alterações da concentração dessa substância refletem mudanças na quantidade de água presente no liquido tubular.
Regulação da reabsorção tubular:
Um dos mecanismos básicos para o controle da reabsorção tubular é a capacidade intrínseca dos túbulos de aumentar sua intensidade de reabsorção em resposta à elevação da carga tubular. Esse fenômeno é conhecido como equilíbrio glomerulotubular. Dessa maneira, a intensidade total de reabsorção aumenta à medida que a carga filtrada aumenta, mesmo que a taxa de filtração permaneça constante.
Forças físicas do líquido capilar peritubular e intersticial renal:
Forças hidrostáticas e coloidosmóticas controlam a reabsorção, ao longo dos capilares peritubulares, da mesma forma que essas forças físicas controlam a filtração nos capilares glomerulares. 
A reabsorção pelos capilares peritubulares pode ser calculada como: Reabsorção= KF x força efetiva de reabsorção.
A força líquida de reabsorção representa a soma das forças hidrostáticas e coloidosmóticas, as quais incluem: pressão hidrostática dos capilares peritubulares (PC- se opõem a reabsorção), pressão hidrostática no interstício renal (PIF- favorece a reabsorção), pressão coloidosmótica das proteínas plasmáticas nos capilares peritubulares (pc- favorece a reabsorção) e a pressão coloidosmótica das proteínas no interstício renal (pif- que se opõe a reabsorção).
Outro fator que contribui para alta intensidade de reabsorção de líquido nos capilares peritubulares é o grande coeficiente de filtração (KF), devido à grande condutividade hidráulica e a grande área de superfície dos capilares. 
Os dois determinantes da reabsorção pelos capilares peritubulares são as pressões hidrostáticas e coloidosmóticas dos capilares peritubulares.
- A pressão hidrostática dos capilares peritubulares é influenciada pela pressão arteriale pela resistência arteriolar aferente e eferente. De modo que: o aumento da pressão arterial tende a aumentar a pressão hidrostática dos capilares peritubulares e diminuir a intensidade de reabsorção; a elevação da resistência arteriolar aferente ou eferente reduz a pressão hidrostática dos capilares peritubulares e tende a aumentar a intensidade de reabsorção. (Embora a constrição da arteríola eferente aumente a pressão hidrostática capilar glomerular, ela diminui a pressão hidrostática dos capilares peritubulares).
- O segundo determinante da reabsorção capilar peritubular é a pressão coloidosmótica do plasma, o aumento da pressão coloidosmótica eleva a reabsorção dos capilares peritubulares. Essa pressão é determinada: pressão coloidosmótica plasmática sistêmica (o aumento da concentração de proteína plasmática tende a aumentar a pressão coloidosmótica nos capilares peritubulares, aumentando assim a reabsorção); a fração de filtração (quanto maior a fração, maior será o plasma filtrado e maior a concentração de proteína plasmática que permanece no capilar, logo o aumento da fração tende a incrementar a intensidade de reabsorção dos capilares peritubulares).
OBS: Fração de filtração: FG/FPR: o aumento da fração pode ocorrer devido aumento da FG ou FPR diminuído. 
Pressão hidrostática e coloidosmótica intersticiais renais:
As alterações das forças físicas dos capilares peritubulares influenciam a reabsorção tubular, por alterarem as forças físicas no interstício renal que circundam os túbulos. Uma vez ocorrendo a entrada de solutos nos canais intracelulares ou no interstício renal, por transporte ativo ou passivo, a água é retirada do lúmen tubular para o interstício por osmose. Por outro lado, havendo água e solutos nos espaços intersticiais, eles podem tanto ser arrastados para os capilares peritubulares quanto serem difundidos de volta para o lúmen tubular através das junções epiteliais. 
As junções oclusivas são passiveis de vazamento. Quando há redução da reabsorção capilar peritubular, acontece aumento da pressão hidrostática do líquido intersticial e tendência que grandes quantidades de solutos e água vazem de volta para o lúmen tubular, reduzindo a reabsorção efetiva.
O aumento inicial da reabsorção pelos capilares peritubulares tende a reduzir a pressão hidrostática do líquido intersticial e a elevar a pressão coloidosmótica do líquido intersticial. Essas duas forças favorecem o movimento de líquido e de solutos para fora do lumem tubular e para o interstício, portanto, o retorno da agua e solutos para o lúmen é reduzido e a reabsorção tubular aumenta.
Efeito da pressão arterial sobre o débito urinário:
A pressão arterial elevada, aumenta o débito urinário, pois diminui a porcentagem das cargas filtradas de sódio e água que é reabsorvida pelos túbulos. Os mecanismos responsáveis por esse efeito incluem discreta elevação da pressão hidrostática capilar peritubular e aumento subsequente da pressão hidrostática do liquido intersticial. O aumento da pressão hidrostática do líquido intersticial intensifica o retorno de sódio para o lúmen, reduzindo, dessa forma, a reabsorção efetiva de sódio e água e aumentando ainda mais o debito urinário, quando a pressão arterial renal se eleva.
O terceiro fator que influencia no mecanismo de natriurese pressórica e diurese pressórica é a formação reduzida de angiotensina II, que aumenta a reabsorção de sódio pelos túbulos e também estimula a secreção de aldosterona que aumenta ainda mais a reabsorção de sódio.
Controle hormonal na reabsorção tubular:
Aldosterona: A aldosterona secretada pelas células da zona glomerulosa do córtex da adrenal é um importante regulador de reabsorção de sódio e de secreção de íons potássio e hidrogênio pelos túbulos renais. O primeiro sítio tubular renal da ação da aldosterona é o conjunto das células principais do túbulo coletor cortical. Os mais importantes estímulos da aldosterona são:
- Concentração de potássio extracelular aumentada;
- Níveis de angiotensina II aumentados, o que ocorre geralmente em condições associadas à depleção de sódio e volume ou pressão sanguínea baixa.
Angiotensina II: retém sódio no organismo e sua formação aumenta em circunstâncias associadas à pressão sanguínea baixa e/ou volume de liquido extracelular diminuído, como ocorre durante hemorragia ou perda de sal e água dos líquidos corporais por sudorese ou diarreia grave. Seus principais efeitos são:
- Estimula a secreção de aldosterona, que por sua vez, eleva a reabsorção de sódio.
- Contração das arteríolas eferentes, o que produz dois efeitos: reduz a pressão hidrostática dos capilares peritubulares, o que aumenta a reabsorção efetiva nos túbulos proximais; ao reduzir o fluxo sanguíneo renal, eleva a fração de filtração de glomérulo e aumenta a concentração de proteínas e a pressão coloidosmótica nos capilares peritubulares, esse mecanismo aumenta a força de reabsorção nos capilares peritubulares e eleva a reabsorção tubular de sódio e água.
- Estimula diretamente a reabsorção de sódio nos túbulos proximais, alças de Henle, túbulos distais e túbulos coletores. Um dos efeitos direto é estimular a bomba de sódio e potássio ATPase na membrana basolateral da célula epitelial tubular. O segundo efeito é estimular a troca de sódio e hidrogênio na membrana luminal proximal. O terceiro efeito é estimular o cotransporte de sódio e bicarbonato, através das membranas basolaterais. 
- Ao mesmo tempo que a angiotensina II promove aumento da reabsorção tubular de sódio, seu efeito vasoconstrictor nas arteríolas eferentes também auxilia na manutenção da excreção normal dos resíduos metabólicos. 
ADH: ação mais importante do ADH é aumentar a permeabilidade à água dos epitélios dos túbulos distal, túbulo coletor e ducto coletor. O ADH se liga ao receptor V2 aumentando a formação de AMPC e ativando proteínas cinases A, essa ação, por sua vez, estimula o movimento de proteína intracelular, chamada aquoporina 2 para o lado luminal das membranas celulares. 
Peptídeo Natriurético atrial: quando as células específicas dos átrios cardíacos são distendidas em função da expansão do volume plasmático e aumento da pressão arterial, secretam peptídeo natriurético atrial (PNA). Níveis aumentados desse peptídeo, por sua vez, inibem diretamente a reabsorção de sódio e água pelos túbulos renais, especialmente nos ductos coletores. O PNA também inibe a secreção de renina e, portanto, a formação de angiotensina II, que por sua vez, reduz a reabsorção tubular renal. Essa reabsorção diminuída de sódio e água aumenta a excreção urinária, o que auxilia retornar o volume sanguíneo ao normal. 
Hormônio paratireoide: ele eleva a reabsorção tubular de cálcio, especialmente, nos túbulos distais. Além disso, inibe a reabsorção de fosfato pelo túbulo proximal e estimulação da reabsorção de magnésio, pela alça de Henle.
Sistema nervoso simpático: A ativação do sistema nervoso simpático se intensa, pode diminuir a excreção de sódio e água, ao contrair as arteríolas renais, reduzindo assim FG, isso ocorre pela ativação de receptor alfa adrenérgica nas células epiteliais do túbulo renal. Além disso, o sistema nervoso simpático aumenta a liberação de renina e a formação de angiotensina II, o que se soma ao efeito global para aumentar a reabsorção tubular e diminuir a excreção renal de sódio. 
Métodos de depuração para quantificar a função renal:
As intensidades que as substâncias são depuradas do plasma representam forma útil de quantificar a eficiência com que os rins excretam várias substâncias. Por definição, a depuração renal é o volume de plasma que é completamente depurado de substâncias pelos rins por unidade de tempo. 
A depuração de inulina pode ser usada para estimar a FG: 
Se uma substância é filtrada livremente e não é reabsorvida ou secretada pelos túbulos renais, a taxa com que essa substância é excretada pela urina é igual à taxa da filtração da substância pelos rins. A substância que obedece a esses critérios é a inulina. 
OBS: Se a substânciativer depuração igual a da inulina, a substância será apenas filtrada e não reabsorvida ou secretada. Se a depuração da substância for menor que a depuração da inulina, a substância deverá ser reabsorvida pelos túbulos renais. E se a substância for depurada em maior quantidade que a inulina, a substância deverá ser secretada pelos túbulos renais. 
A depuração de creatinina também pode ser usada para estimar a FG:
Essa substância é quase totalmente depurada dos líquidos corporais por filtração glomerular. Portanto, a depuração de creatinina também pode ser utilizada para avaliar a FG e tal medida é inversamente proporcional à FG.
A depuração do PAH pode ser usada para estimar o fluxo plasmático renal:
A porcentagem de PAH removida do sangue é conhecida como a proporção de extração de PAH e é em média cerca de 90% em rins normais.
A fração de filtração:
Para calcular a fração de filtração, que é a fração de plasma filtrada através da membrana glomerular, primeiro é preciso conhecer o FPR e a FG. Logo, a fração de filtração é calculada: FG/FPR.