Fisiologia do sistema renal

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Disciplina: Fisiologia Humana
Aula 10: Fisiologia do sistema renal
Apresentação
Os rins têm importante papel na regulação da homeostase do organismo, auxiliando na manutenção do volume e da
composição extracelular do indivíduo em limites compatíveis com a vida. Essa manutenção ocorre em função da alteração
do volume e da composição da urina formada pelos rins. (AIRES, 2012)
Veremos nesta aula como funciona a �siologia do sistema renal, observando o funcionamento da regulação nos rins e os
mecanismos da formação da urina.
Objetivos
Explicar a hemodinâmica renal;
Reconhecer os mecanismos de transporte envolvidos na formação da urina;
Identi�car o papel regulatório renal na homeostase sistêmica.
Estrutura renal
 Fonte: Natali_ Mis / Shutterstock.
Rins são órgãos retroperitoneais pareados localizados em cada lado da coluna vertebral. O
polo renal superior se acha na décima segunda vértebra torácica; o inferior, na terceira vértebra
lombar. O rim direito normalmente assume uma posição mais caudal que o esquerdo devido à
localização do fígado.
Apresentaremos a seguir alguns números sobre os rins:
Peso
De 125 a 170 gramas
(homem adulto) e 115 a
155 gramas (mulher
adulta).
Comprimento
Entre 11 e 12 cm.
Largura
5 a 7,5 cm.
Espessura
De 2,5 a 3 cm.
(BRENNER; RECTOR, 2012, p. 31).
Cada rim possui uma borda convexa e outra côncava, onde se encontra o hilo (região que contém os vasos sanguíneos, nervos e
cálices renais). Além disso, ele é envolto por uma �na cápsula �brosa, resistente e inextensível frouxamente ligada ao parênquima
renal. (AIRES, 2012, p. 681)
O rim é dividido em duas zonas: cortical e medular. A medula contém de 10 a 18 estruturas cônicas denominadas pirâmides de
Malpighi, cujas bases e lados estão em contato com o córtex. Os vértices das pirâmides formam estruturas cônicas chamadas de
papilas renais. Denominado área cribriforme, o ápice de cada papila, voltado para o interior dos cálices, apresenta pequenos
orifícios que correspondem à desembocadura dos ductos coletores papilares (�gura 1):
 Figura 1: Estrutura renal. Fonte: (BRENNER; RECTOR, 2012).
Cada papila renal é envolta por uma extensão membranosa da parte superior do ureter, a pelve renal, formando os cálices
menores. Vários desses cálices se unem, constituindo cálices maiores que desembocam na pelve renal (�gura 1). Os cálices, a
pelve e os ureteres são envoltos por musculatura lisa que impulsiona a urina em direção à bexiga através de peristalse.
A unidade funcional do rim é o néfron, que é formado pelo corpúsculo renal e pelos túbulos renais (túbulo proximal convoluto e
reto, alça de Henle �na descendente, �na ascendente e espessa ascendente e túbulo distal) (�gura 2). (AIRES, 2012, p. 682)
Atenção
Apesar de possuir origem embriológica diferente, o ducto coletor está envolvido no processo de formação da urina �nal.
1
2
Corpúsculo renal
Túbulo proximal convoluto
ú
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Túbulo proximal reto
Alça fina descendente de Henle
Alça fina ascendente de Henle
Alça espessa ascendente de Henle
Mácula densa
Túbulo distal convoluto
Túbulo de conexão
Ducto coletor cortical
Ducto coletor medular externo
Ducto coletor medular interno
 Figura 2: Estrutura do néfron. Fonte: (VERROUST et al., 2002)
O corpúsculo renal é formado pelo glomérulo (um enovelado capilar formado a partir da arteríola aferente) e pela cápsula de
Bowman. Essa cápsula tem forma de cálice, possuindo parede dupla. Entre as paredes, existe o espaço de Bowman (ou espaço
urinário), ocupado pelo �ltrado glomerular. As células da parede interna da cápsula de Bowman são denominadas podócitos
(�gura 3):
 Figura 3: Corpúsculo renal. Fonte: (AIRES, 2012)
Vascularização renal
A artéria renal origina-se da aorta abdominal superior; junto ao hilo renal, ela divide-se em um ramo dorsal e outro ventral. Esses
ramos dão origem às artérias interlobulares, que, ao atingirem o limite entre a zona medular e a cortical, se dispõem em ramos
denominados artérias arqueadas.
Partindo perpendicularmente de cada uma dessas artérias em direção ao córtex renal, distribuem-se as artérias interlobulares,
que dão origem a pequenos ramos perpendiculares que constituem as arteríolas aferentes dos glomérulos. Essas arteríolas vão
originar os capilares glomerulares, formando-se, posteriormente, as arteríolas eferentes (�gura 4): (AIRES, 2012, p. 689)
 Figura 4: Vascularização renal. Fonte: (AIRES, 2012)
As arteríolas eferentes originam uma rede de capilares peritubulares intimamente associadas ao túbulo proximal convoluto dos
néfrons corticais super�ciais. As arteríolas eferentes de néfrons justamedulares subdividem-se em dois ramos, cada qual com
uma ação:
Forma rede capilar cortical profunda e medular externa.
Dá origem aos vasos retos descendentes medulares (�gura 4).
Comentário
Nota-se que, no rim, existe um sistema porta arterial, ocorrendo duas capilarizações em série no mesmo trajeto vascular, sendo a
capilarização glomerular puramente arterial.
O sistema venoso é, em linhas gerais, uma réplica do arterial, sendo que a veia renal
desemboca na veia cava inferior (�gura 4).
Filtração glomerular
A formação da urina inicia-se no glomérulo, onde 20% do plasma que entra no rim através da artéria renal é �ltrado graças a uma
barreira de �ltração glomerular. (AIRES, 2012, p. 695)
Durante o processo de �ltração glomerular, o plasma atravessa uma barreira – denominada barreira de �ltração – composta por
três camadas:
 Fonte: (PAVENSTÄDT et al., 2003)
Endotélio capilar
Membrana basal dos capilares
glomerulares (membrana basal
glomerular)
Parede interna da cápsula de
Bowman (�gura 5)
É descontínuo, com fenestrações que impedem a passagem de elementos do sangue maiores que as fenestras. Os capilares
glomerulares são envolvidos por uma membrana basal, que é uma estrutura formada por uma �na rede de macromoléculas,
como �bras de colágeno tipo IV e lamininas.
Apoiados sobre a membrana basal dos capilares glomerulares,
os podócitos são células formadas por um corpo celular com
prolongamentos primários e secundários (pedicélios). Os
pedicélios se interpenetram, formando fendas de �ltração
conectadas em sua base por uma membrana proteica
denominada slit membrane. Formando a última barreira de
�ltração glomerular, esta membrana limita a passagem de
moléculas.
Os três componentes da barreira de �ltração glomerular são
Os três componentes da barreira de �ltração glomerular são
recobertos por proteínas com carga negativa. Dessa forma, a
seletividade da �ltração glomerular ocorre tanto por tamanho
como por carga das moléculas. O �ltrado formado no
corpúsculo renal é um �uido de composição semelhante à do
plasma, porém possui baixa concentração de proteínas e
macromoléculas. (AIRES, 20, p. 698)
 Fonte: it is <https://www.youtube.com/watch?v=RfOBYjudksk> / Youtube.
Hemodinâmica renal
A �ltração glomerular é governada pelo balanço entre as pressões hidrostática e oncótica transcapilares (�gura 6):
Chamada de pressão efetiva de ultra�ltração (P ), a relação
entre as pressões responsáveis pela ultra�ltração glomerular é
dada pela seguinte relação:
P = (P + П ) - (P + П )
P = Pressão hidrostática do capilar glomerular.
П = Pressão oncótica no espaço urinário.
P = Pressão hidrostática no espaço urinário.
П = Pressão oncótica no capilar glomerular.
uf
uf CG E E CG
CG
E
E
CG
Comentário
O principal componente deste gradiente pressórico é a pressão hidrostática capilar gerada pelo coração e transmitida ao
glomérulo. (KIMURA, 2005)
Além do balanço entre as pressões hidrostática e oncótica nos capilares glomerulares, a superfície total disponível para �ltração e
a permeabilidade efetiva da parede capilar (parâmetros que re�etem a capacidade de �ltração glomerular) também determinam a
taxa de �ltração glomerular (TFG). (KIMURA, 2005)
O �uxo de �uido e eletrólitos no túbulo distal renal também pode regular a TFG, processo conhecido como balanço
tubuloglomerular. Esse balanço, que é uma autorregulação, sedá pelo aumento da carga de sódio, cloreto e potássio na luz do
túbulo distal, ocorrendo a inibição da liberação de renina e vasoconstrição da arteríola aferente, o que levará a uma diminuição da
TFG. (AIRES, 2012, p. 705)
A TFG é uma medida direta da �ltração glomerular e da função renal. Seus valores médios normais são:
124 ± 25,8 ml/min/1,73 m
para homens
2 109 ± 13,5 ml/min/1,73 m
para mulheres
2
(AIRES, 2012, p. 696)
https://www.youtube.com/watch?v=RfOBYjudksk
Reabsorção e secreção tubulares
Após o processo de �ltração glomerular, o ultra�ltrado formado percorre os túbulos renais, onde a composição e o volume do
�ltrado glomerular são modi�cados pelos mecanismos de reabsorção e secreção tubulares (�gura 7):
 Figura 7: Reabsorção e secreção tubulares. Fonte: (CONSTANZO, 2014)
Reabsorção é o movimento da molécula
do interior da luz do túbulo renal que vai
ao interstício e volta à circulação
sanguínea, enquanto na secreção de
uma molécula tal movimento é o
oposto. Devido a esses transportes, há
uma variação na quantidade de solutos
excretada na urina �nal. (AIRES, 2012, p.
678)
Dica
A reabsorção e a secreção dos vários solutos através do epitélio renal são realizadas por mecanismos especí�cos (passivos ou
ativos) localizados nas membranas das células tubulares.
Proteínas
As proteínas plasmáticas, principalmente a albumina, são
importantes na manutenção da pressão oncótica capilar,
auxiliando na manutenção do plasma dentro do vaso. As
proteínas de baixo peso molecular (< 65 kD) e peptídeos
�ltrados nos glomérulos são reabsorvidos no túbulo
proximal.
Já as proteínas de peso molecular limítrofe para a �ltração
glomerular, como a albumina, e de peso molecular elevado
(> 65 kD) são pouco �ltradas nos glomérulos. Desse grupo,
as que conseguirem ultrapassar a barreira de �ltração
glomerular serão reabsorvidas no túbulo proximal da
mesma forma que as proteínas de baixo peso molecular.
(VERROUST et al., 2002)
Essa reabsorção será feita por endocitose. Já os receptores serão reciclados para a membrana tubular luminal; as proteínas,
degradadas enzimaticamente a aminoácidos; e os aminoácidos, reabsorvidos através da membrana basal celular. (VERROUST et
al., 2002)
Comentário
Em situação �siológica, a carga �ltrada de albumina em humanos chega a cerca de 1-2 gramas por dia, com praticamente
nenhuma excreção dessa proteína na urina. (IGLESIAS; LEVINE, 2001)
Sódio, cloreto e potássio
O sódio (Na ) é o principal cátion no �uido extracelular (FEC), e o manejo renal deste íon é
essencial para a manutenção do volume do FEC e a regulação da pressão sanguínea. Seu
principal elemento de ligação é o cloreto (Cl ), que, por sua vez, é o ânion mais abundante no
FEC. Contrabalanceando o sódio, o potássio (K ) é o cátion mais abundante no meio
intracelular. (AIRES, 2012, p. 730)
+
-
+
A reabsorção de sódio nas células renais ocorre devido à geração de um gradiente de concentração estabelecido entre a luz
tubular (com concentração elevada de sódio) e o interior celular (baixa concentração de sódio). Esse gradiente é promovido pela
atividade de sódio/potássio ATPase basolateral (Na /K ATPase), uma enzima que transfere, através da membrana, energia da
hidrólise intracelular de ATP (adenosina trifosfato) para o contratransporte ativo de sódio e potássio.
Cerca de dois terços da carga de sódio �ltrada é reabsorvida no túbulo proximal, assim como a maior parte da reabsorção de
cloreto e água. O movimento de potássio neste segmento é fortemente afetado pelo transporte tubular proximal de sódio e de
água (�gura 8):
+ +
 Figura 8: Esquema ilustrativo dos diversos mecanismos de transporte no túbulo proximal. Fonte: (AIRES, 2012)
Saindo do túbulo proximal, o �uido tubular alcança seis segmentos �nos da alça de Henle:
Clique nos botões para ver as informações.
A alça de Henle é altamente permeável à água e pouco permeável a solutos. Devido à hipertonicidade da medula que cerca
esta porção tubular, ocorre uma moderada secreção passiva de sódio, cloreto, potássio e ureia para a luz tubular e
reabsorção de água nesse segmento, concentrando o �uido tubular.
Segmento �no descendente 
Após percorrer o segmento �no descendente da alça de Henle, o �uido tubular alcançará o ascendente. Este segmento é
pouco permeável à água e altamente permeável a solutos, ocorrendo uma alta reabsorção passiva de NaCl devido à sua alta
concentração no �uido tubular proveniente do segmento anterior.
Segmento �no ascendente 
Na membrana luminal deste segmento, existe o transportador tríplice ligado a:
Dois íons de cloreto;
Um íon de sódio;
Um íon de potássio (transportador NKCC2) responsável pela reabsorção desses íons.
Como o epitélio do ramo grosso ascendente da alça de Henle é virtualmente impermeável à água, ocorre a geração de
hipertonicidade no interstício medular renal, fato importante na reabsorção de água e ureia.
Ramo grosso ascendente 
Nesta região, ocorre reabsorção acoplada de sódio e cloreto. Normalmente, o �uxo secretório de potássio excede a sua
reabsorção, tornando este segmento do néfron o principal responsável pela secreção de potássio.
Túbulo distal convoluto 
Ambos reabsorvem sódio e água em atendimento às necessidades do organismo, e não em função da quantidade de sódio
oferecida pelo segmento tubular anterior (�gura 9). (AIRES, 2018, p. 731)
Túbulo distal �nal e ducto coletor 
 Figura 9: Diagrama esquemático dos mecanismos de transporte pelos túbulos distal e coletor. Fonte: (AIRES,
2012)
 Designua / Shutterstock.
Glicose
É a principal fonte de energia utilizada pelo organismo e um importante substrato metabólico. Sua carga �ltrada nos rins é de 10 a
40 vezes maior que sua utilização diária, evidenciando o importante papel que os rins têm na conservação deste substrato
energético. (AIRES, 2012, 740)
A glicose �ltrada é reabsorvida quase que em sua totalidade no túbulo proximal. Essa reabsorção é mediada por
cotransportadores apicais de sódio e glicose, os SGLTs. Uma vez concentrada no interior da célula tubular, a glicose se difunde
passivamente para o espaço intersticial através de transportadores basolaterais denominados GLUT.
Atenção
A reabsorção de glicose pelos SGLTs se mantém ativa graças ao gradiente de concentração para sódio gerado pela Na /K
ATPase basolateral. No entanto, essa reabsorção é in�uenciada pela saturação do transportador SGLT, sendo possível, nesse
caso, detectar grande quantidade de glicose na urina.
+ +
Reabsorção de ureia e água – papel do ADH
Principal produto do metabolismo proteico, a ureia é sintetizada pelo fígado e excretada na urina. Nos mamíferos, a maioria dos
catabólitos nitrogenados gerados e não aproveitados pelo organismo é excretada na urina sob a forma de ureia. (AIRES, 2012, p.
759)
A capacidade de concentração urinária, que depende da formação de interstício medular hipertônico, é mantida por um processo
que envolve o acúmulo de cloreto de sódio no interstício medular e o transporte da ureia entre diferentes segmentos do néfron.
A reabsorção de cloreto de sódio – graças ao transportador NKCC2 presente no ramo espesso ascendente da alça de Henle –
promove o aumento da tonicidade do interstício medular devido ao acúmulo desses íons. A força osmótica criada pelo cloreto de
sódio presente no interstício medular permite a posterior reabsorção de água na porção inicial do ducto coletor medular (medula
externa renal) diante da presença do hormônio antidiurético (ADH).
Na presença do ADH, a reabsorção de água através das células do ducto coletor é possível devido a:
Aquaporinas constitutivas presentes
na membrana basolateral dessas
células.
Translocação (estimulada por ADH)
de vesículas intracelulares contendo
aquaporina para a membrana apical
das células.
Dessa forma, na presença de um interstício medular hipertônico, ocorrerá a reabsorção de água neste segmento tubular (�gura
10):
 Figura 10: Transporte renal de ureia e água na presença de ADH. Fonte: (AIRES, 2012)
Essa reabsorção de água permite a concentraçãode ureia na luz do ducto coletor
medular. Na membrana apical das células da porção �nal do ducto coletor (inserido na
medula interna renal), existem transportadores de ureia (UTs) dependentes de ADH
que facilitam a reabsorção da ureia neste segmento tubular devido ao gradiente de
concentração dela que está estabelecido nas porções anterior do ducto coletor.
Dica
Reabsorvida do ducto coletor, a ureia, que penetra no interstício medular renal, é secretada passivamente para as alças �nas
descendentes e ascendentes de Henle, o que permite sua recirculação renal.
Regulação do volume do �uido extracelular
Associado aos ânions Cl e HCO , o Na é o principal constituinte osmótico do �uido extracelular (FEC), favorecendo o movimento
de água. Como o organismo saudável mantém a osmolaridade do FEC dentro de limites estreitos (cerca de 290 ± 4 mOsm), o
conteúdo corporal total de Na será o principal determinante do volume de FEC. (AIRES, 2012, p. 748)
Os sensores que aferem o volume circulatório efetivo são os barorreceptores. Localizados principalmente na árvore circulatória
torácica, eles também podem ser encontrados nos rins, particularmente nas arteríolas aferentes, no sistema nervoso central e no
fígado, gerando diferentes sinais hormonais ou neurais. No primeiro desses sinais, a queda do volume circulatório efetivo
estimulará uma via efetora hormonal: o sistema renina-angiotensina-aldosterona.
Tanto a segunda como a terceira via efetora são neurais. A queda do volume circulatório efetivo detectada pelos barorreceptores
estimula a atividade da inervação simpática, o que ocasiona uma redução do �uxo sanguíneo renal, causando queda da excreção
renal de Na . O outro caminho efetor é estimulado somente após queda de 15 a 20% do volume circulatório efetivo. Nesse caso, a
neuro-hipó�se aumenta a secreção de ADH, elevando a retenção renal de água. Hormonal, a quarta via efetora é ocasionada pela
redução no volume circulatório efetivo, diminuindo a liberação do peptídeo atrial natriurético e, consequentemente, a excreção
renal de Na .
-
3
- +
+
+
+
Regulação do equilíbrio ácido-base
Como a maioria dos produtos catabólicos é ácida, nosso organismo precisa de mecanismos que evitem, primordialmente, a
acidi�cação do sangue. O rim favorece a excreção de radicais ácidos, exercendo um papel importante na manutenção do
equilíbrio ácido-base do organismo. A acidi�cação urinária ocorre essencialmente devido à:
Secreção tubular de
hidrogênio
Reabsorção de
bicarbonato
Eliminação de ácidos
livres ou sais ácidos
Excreção de sais de
amônio

Dessa forma, o pH da urina varia comumente entre 5,5 e 7 e
depende da dieta do indivíduo. (AIRES, 2012, p. 768)
A partir da reação entre CO e H O, o íon H
secretado para a luz tubular pode ser gerado no
interior da célula tubular catalisada pela enzima
anidrase carbônica. O H CO formado dissocia-se
em H e HCO .
2 2
+
2 3
+
3 
Além disso, a dissociação intracelular da água irá
gerar H e OH . Enquanto o H é secretado para a
luz tubular, o OH reage intracelularmente com o
CO , originando, sob a ação da anidrase carbônica,
HCO (�gura 11).
+ - +
-
2
3-
 Figura 11: Representação esquemática da secreção de hidrogênio e reabsorção de bicarbonato. Fonte: (AIRES, 2012)
Na luz tubular, o H secretado reage com o HCO �ltrado para formar o H CO , que é dissociado em CO e H O graças à ação da
anidrase carbônica. Dessa forma, para cada H secretado para a luz tubular, um HCO desaparecerá do lúmen e um HCO irá em
direção ao sangue peritubular.
Em condições normais, praticamente todo bicarbonato �ltrado é reabsorvido ao longo do néfron – e de forma indireta, pois o
bicarbonato adicionado ao sangue peritubular é o derivado da dissociação intracelular do H2CO3 ou da água, enquanto o
bicarbonato �ltrado é removido do �uido tubular na forma de CO e H O. Ou seja, a molécula de HCO que desaparece do lúmen
não é a mesma que aparece no sangue.
Cerca de 80% da reabsorção de bicarbonato ocorre no túbulo proximal. Calcula-se que por volta de metade do bicarbonato que
deixa o túbulo proximal será reabsorvida na alça espessa ascendente de Henle. (Aires, 2012, p.770)
Enquanto os túbulos distais convolutos mostram, em condições normais, uma reduzida capacidade de acidi�cação, as células
intercalares tipo α do ducto coletor reabsorvem bicarbonato em troca de cloreto e as intercalares tipo β do ducto coletor cortical
secretam bicarbonato para a luz tubular.
Filtrados nos glomérulos, vários tampões impedem a excreção de íons H livres na urina. O principal tampão urinário –
denominado acidez titulável – é o fosfato. Além disso, no indivíduo normal, 50% dos ácidos provenientes do metabolismo são
eliminados na urina na forma de sal de amônio, principalmente cloreto de amônio (NH Cl), enquanto o restante é excretado como
acidez titulável.
+ 3-
2 3 2 2
+ 3- 3-
2 2
3-
+
4
Atividade
1. O rim é dividido em duas zonas: cortical e medular. A medula contém quantas estruturas cônicas?
a) 100 a 180
b) 10 a 18
c) 42 a 60
d) 35 a 45
e) 5 a 7
2. Sobre o processo de �ltração glomerular, é correto a�rmar que:
a) A formação da urina inicia-se por meio do ultrafiltrado glomerular.
b) O endotélio dos capilares glomerulares forma a parede mais interna da barreira de filtração.
c) Os pedicélios são células formadas por um corpo celular com prolongamentos primários e secundários (podócitos).
d) Somente a opção b está correta.
e) Todas as opções estão incorretas.
3. A maior carga de sódio �ltrada é reabsorvida em qual região dos seguimentos tubulares?
a) Alça espessa ascendente.
b) Ducto coletor.
c) Túbulo proximal.
d) Alça fina descendente.
e) Alça fina ascendente.Referências
AIRES, M. M. Fisiologia. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
BRENNER, B. M.; RECTOR, F. C. The kidney. 9. ed. Philadelphia: Saunders Elsevier, 2012.
COSTANZO, Linda S. Fisiologia. 5. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014.
GLESIAS, J.; LEVINE, J. S. Albuminuria and renal injury – beware of proteins bearing gifts. In: Nephon dial transplant. v. 2. n. 16.
2001. p. 215-218.
KIMURA, G. Glomerular function reserve and sodium sensitivity. In: Clinical and experimental nephrology. v. 2. n. 9. 2005. p. 102-
113.
PAVENSTÄDT, H. et al. Cell biology of the glomerular podocyte. In: Physiological reviews. n. 83. 2003. p. 253–307.
VERROUST, P. J.; BIRN, H.; NIELSEN, R.; KOZYRAKI, R.; CHRISTENSEN, E. I. The tandem endocytic receptors megalin and cubilin
are important proteins in renal pathology. In: Kidney International. v. 3. n. 62. 2002. p. 745–756.
Explore mais
Sugerimos a seguinte leitura de um capítulo deste livro:
BRENNER, B. M.; RECTOR, F. C. The kidney. 9. ed. Philadelphia: Saunders Elsevier, 2012. cap. 3. p. 94.