biofísica renal

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Biofísica renal
Estrutura e função dos rins 
Biofísica – Medicina Veterinária
FCAV/UNESP/Jaboticabal 
• Regulação do balanço hídrico (Filtração diária de 180 L do plasma,
eliminação de 1 a 2 L de urina);
• Regulação do balanço eletrolítico (íons Na+, K+, Mg+2, Cl-, HCO3-,
HPO4
2-);
• Regulação do equilíbrio acidobásico (pH) (excreção de radicais
ácidos e conservar bases);
• Excreção de produtos metabólicos (uréia, creatinina, ácido úrico) e
produtos químicos;
• Regulação da hemodinâmica renal e sistêmica: ação hipertensora e
hipotensora;
• Produção de hormônios (renina, eritropoietina, vitamina D);
• Participação na regulação do metabolismo ósseo de cálcio e fósforo:
metabolismo da vitamina D.
Sistema renal
Múltiplas funções
Regulação do fluido corporal
Homem – 70 kg
Manutenção dos fluidos corporais 
PRESSÃO OSMÓTICA
força determinada pelo número de partículas de soluto (independente de 
tamanho, massa ou valência) de uma solução, entre compartimentos separados 
por membrana permeável à água, mas impermeável ao soluto
PRESSÃO ONCÓTICA ()
Pressão osmótica gerada por macromoléculas (especialmente proteínas) em 
solução
Organização geral dos rins e sistema urinário
Organização geral dos rins e sistema urinário
Circulação sanguínea dos rins
Néfron
Estrutura dos rins
Córtex
Medula
Cálices
Papilas
Pelve
Ureter
Córtex
e
Medula
Néfron
Néfron – segmentos tubulares
Unidade filtradora do rim
1
2
3
4
5
Número de néfrons/rim
Humano: 1.000.000 
Gato: 190.000 
Suínos: 1.250.000 
Cão: 400.000-415.000 
Bovinos: 4.000.000
Segmentos do néfron (morfologia)
Microcirculação dos néfrons
Néfrons corticais e justa-medulares
Estrutura do glomérulo (corpúsculo renal) e cápsula glomerular 
filtrante
Mácula densa
As células da mácula densa
(localizadas no complexo
justaglomerular) são sensíveis ao
fluxo tubular e segretam
substâncias vasoconstritoras ou
vasodilatadoras que atuam na
arteríola aferente.
Morfologia do corpúsculo renal
Sustentação 
do glomérulo
Estrutura do glomérulo e cápsula glomerular filtrante
A barreira de filtração
glomerular é composta por 3
elementos básicos:
• Células endoteliais;
• Membrana glomerular
basal (proteínas carga
negativa
• Podócitos (pedicelos)
Seletividade da barreira
• Peso Molecular: > 5000Da tendem a ficar retidos;
• Raio molecular efetivo;
• Carga elétrica: algumas estruturas na barreira de filtração tem carga negativa
(proteínas aniônicas) – íons/compostos de carga positiva são incluídos na composição do
ultrafiltrado, mas os de carga negativa tem maior dificuldade, sendo mais retidos.
Barreira que separa a luz capilar da cavidade da cápsula glomerular
Três componentes básicos da função renal
1) Filtração glomerular
2) Reabsorção tubular
3) Secreção tubular
Processos que 
determinam a 
formação da urina
Urina – subproduto 
da função renal
Caminhos de uma substância após filtração glomerular
Os mecanismos básicos renais
1) Filtração glomerular
Membrana filtrante – permeável a moléculas de até 5.000 D
Ex. albumina (67.000 D) – 250 vezes menor no filtrado que no plasma (4g %/ 250 = 
0,015g %)
Filtrado virtualmente isento de proteínas
Formação do filtrado
Composição do filtrado
Sangue que sai na arteríola eferente é
mais concentrado em proteínas.
Moléculas menores se equilibram entre 
setor urinário (filtrado) e setor sanguíneo 
(sangue)
Forças físicas na filtração
10 mm Hg
Nefrologia
Indicadores de função renal
Fluxo renal plasmático - FRP
Taxa de filtração glomerular - TFG
FRP - Quantidade de plasma que entra pela artéria renal (mL/min)
Adulto humano: FRP = 600 mL/min 
Se o hematócrito for = 45%, o volume do plasma = 55%
FRS – Fluxo renal sanguíneo
55%/600 = 100%/FRS ; FRS = 1.100 mL/min 
Considerando o volume total de sangue do organismo = 5.600 mL
20% do sangue total passa pelo rim a cada minuto.
Circulação muito ativa: 2 rins representam 0,5-1% da massa corporal
Fluxo renal plasmático - FRP
Taxa de filtração glomerular - TFG
TFG – volume plasma filtrado por min (21% do FRP – fluxo renal plasmático)
TFG = 600 mL/min x 21 = 125 mL/min
100
TFG em 24 h = 125 x 60 x 24 = 180.000 mL/24h
180 L !!!!!! Quanto urinamos por dia? 1 a 2 L. 
99 % do que o rim filtra é reabsorvido.
FEP – fluxo eferente plasmático (volume de plasma que sai na artéria eferente)
FEP = FRP – TFG [FEP = 600 mL/min - 125 mL/min = 475 mL/min]
Visão geral da função renal: transporte ao longo do néfron
Reabsorção e secreção tubular
Substâncias e locais do néfron
Reabsorção de 65% de Na+, Cl-, 
HCO3 e K
+ e 100% de glicose e 
amino-ácidos 
Secreção de ácidos orgânicos, 
bases e H+ para luz tubular
Túbulo proximal
Onde ocorrem reabsorção 
e secreção ?
Alça de Henle
Reabsorção de 25% de Na+, Cl- e 
K+ e Ca++, HCO-3 e magnésio 
Secreção de H+ para luz tubular
Onde ocorre reabsorção e 
secreção ?
Reabsorção de Na+, Cl-, Ca++ e 
Mg++
Secreção de H+ para luz tubular
Reabsorção de Na+, K+, Cl-, HCO-3 e 
e Ca++ e Mg++. 
H2O (ADH)
Secreção de H+, K+ para luz tubular
Onde ocorre reabsorção e 
secreção ?
Túbulo distal
Reabsorção de Na+, Cl-, uréia e 
HCO3
-. H2O (ADH)
Secreção de H+ para luz tubular
Túbulo coletor
Onde ocorre reabsorção e 
secreção ?
Tipos de transporte de membrana durante a formação da urina
Reabsorção da 
água e solutos 
filtrados
Tipos de transporte de membrana durante a formação da urina
Reabsorção da 
água e solutos 
filtrados
Transporte ativo: primário e secundário 
Reabsorção da 
água e solutos 
filtrados
Importância do sódio nos 
transportes tubulares
Reabsorção de sais e água
Gradiente 
elétrico
Mecanismo de reabsorção 
no túbulo proximal
Sódio
Moléculas passam da membrana 
apical para a membrana 
basolateral em direção ao 
capilar
1) Transporte acoplado de glicose 
e sódio 
2) Transporte ativo de sódio
3) Difusão facilitada de glicose
4) Difusão simples de glicose, 
potássio e sódio
Reabsorção tubular proximal da água
Saída de solutos (especialmente Na) origina gradiente osmótico do lúmen 
do túbulo – espaço intersticial - sangue 
Pressão hidrostática Pressão coloidosmótica intra-vasal (proteínas)
Reabsorção tubular da água
Transporte passivo
1) 80% do volume de água (túbulo proximal)
2) Pequena proporção é reabsorvido na alça descendente de Henle
3) O resto do volume a ser reabsorvido – túbulo distal e túbulo coletor 
Hormônio anti-diurético
pH da urina
Está relacionado à reabsorção de Na+ e à secreção de H+.
Íon bicarbonato do filtrado é impermeável – secreção de H+, que transforma
HCO3
- em CO2 e H2O
Efeito tampão do fosfato e amônia
Ramo ascendente espesso da Alça de Henle
Reabsorção:
Na+ 
K+
Cl-
Transporte máximo de reabsorção
Parâmetro fundamental em nefrologia 
• Capacidade máxima de reabsorção de uma substância.
Exemplo da importância de sua determinação:
1) Glicose – 100% reabsorvida, mas em diabéticos ela aparece na urina 
Concentração plasmática excede a 
capacidade máxima de reabsorção do rim
Limiar renal plasmático (LRP)
Glicose – homem – 180 mg %
Secreção tubular
Secreção de ácidos orgânicos, bases, H+, medicamentos, drogas tóxicas 
Secreção tubular K+ ou H+
Dependência da
reabsorção do Na+
Secreção tubular de K+
Estimulação da aldosterona
K+ excretado é resultado da secreção
Mecanismo multiplicador de contra corrente
Sistema de trocas onde dois fluxos caminham em sentidos opostos
Onde ocorre nos rins. Qual o princípio do mecanismo?
• Entre túbulos / alças e vasos sanguíneos
• Difusão de água e eletrólitos entre os dois setores (simultâneo)
Por que o mecanismo de contra corrente?
• Controle da osmolaridade sanguínea pela eliminação de substâncias na 
urina
Relação física de túbulos 
e vasos
O fluido tubular ao
passar pelo ramo
descendente vai se
concentrando em
direção à curva da
alça e ao atingir a
porção ascendente
vai sendo diluído até
hipotonicidade – notúbulo distal
Alça de Henle: Mecanismo de contracorrente
Figure 25.14
Concentração osmótica 
- Humanos, bovinos, suínos: poucas alças longas (1/3 a 1/5 do 
total); 
- Cães, gatos, coelhos, ovelhas e cabras: muitas alças longas; 
- Rato canguru: urina com osmolaridade até 6000-8000 mOsm/kg 
- Castor: só néfrons com alças curtas → não concentra sua urina 
- Aves: alguns néfrons têm alça de Henle e outros não 
- Aves marinhas: glândula de sal 
De modo geral, quanto mais comprida a alça de Henle, maior a 
habilidade de concentrar urina
Papel da uréia na formação da urina
Saída do sódio (2/3) 
na alça de Henle e de 
uréia (1/3) do túbulo 
coletor criam 
hipertonicidade do 
meio intersticial para 
a reabsorção da água
Papel da uréia na formação da urina
Visão geral da função renal: transporte ao longo do néfron
Ureia
Locais de ação de anti-diuréticos
Curiosidade médica – interesse científico na nefrologia