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[FISIOLOGIA DO SISTEMA GENITO URINÁRIO] [2020] [REABSORÇÃO, SECREÇÃO E EXCREÇÃO DA URINA] DENILSON DUARTE [MÓDULO GENITOURINÁRIO] | [UFCA] 1 | P á g i n a Sumário Fisiologia Renal ..................................................................................................................................... 2 Reabsorção e secreção pelos túbulos renais .................................................................................... 2 Mecanismos passivos e ativos de reabsorção .............................................................................. 2 Reabsorção e secreção ao longo de porções diferentes do néfron ................................................. 4 Túbulo Proximal ............................................................................................................................ 4 Alça de Henle ................................................................................................................................ 5 Túbulo Contorcido Distal .............................................................................................................. 5 Ducto Coletor Medular ................................................................................................................. 6 Ações da Angiotensina II ............................................................................................................... 7 Ações do ADH................................................................................................................................ 7 Ação da aldosterona ..................................................................................................................... 7 2 | P á g i n a Fisiologia Renal Reabsorção e secreção pelos túbulos renais Após o filtrado glomerular entrar nos túbulos renais, ele passa pelas porções seguintes: túbulo próxima, alça de Henle, túbulo coletor e ducto coletor. Durante esse trajeto, algumas substâncias, como a água e o sódio, são reabsorvidas dos túbulos de volta para o sangue. Diferentemente da filtração glomerular, que é relativamente não seletiva, a reabsorção tubular é muito seletiva. Algumas substâncias, como glicose e aminoácidos, são quase que completamente reabsorvidos pelos túbulos, de que forma que a excreção é zero. Íons do plasma, como sódio, cloreto e bicarbonato, são muito reabsorvidos, mas a intensidade de reabsorção depende das necessidades do organismo. Resíduos de produtos, como ureia e creatinina, são, ao contrário, pouco reabsorvidos pelos túbulos, sendo excretados em quantidades relativamente altas. Mecanismos passivos e ativos de reabsorção Para que ocorra a reabsorção tubular definitiva das substâncias após a filtração deve ocorrer primeiro o transporte através das membranas epiteliais tubulares para o líquido intersticial renal e, posteriormente através da membrana dos capilares peritubulares, retornar ao sangue. A reabsorção através do epitélio tubular para o liquido intersticial inclui transporte ativo ou passivo. Por exemplo, água e solutos podem ser transportados, tanto através das próprias membranas celulares – via transcelular – quanto através de espaços juncionais entre as junções celulares – via paracelular. Logo após o transporte pelas células epiteliais tubulares, a água e os solutos são transportados pelo resto do caminho através das paredes dos capilares peritubulares, que é mediado por forças hidrostáticas e coloidosmóticas. Transporte ativo O transporte ativo pode mover o soluto contra gradiente de concentração/eletroquímico utilizando energia do metabolismo. O transporte acoplado diretamente à fonte de energia, como a hidrolise de ATP, é denominado transporte ativo primário. Um exemplo disso é a bomba de sódio-potássio-ATPase, que funciona ao longo da maior parte do túbulo renal. O transporte ativo secundário, também chamado de cotransporte, podendo ser do tipo simporte ou antiporte, é acoplado indiretamente à fonte de energia, como a fornecida por gradiente iônico. A água sempre é reabsorvida por mecanismo físico passivo denominado osmose. O transporte ativo primário é de extra importância porque pode mover solutos contra seu gradiente eletroquímico. Os transportes ativos primários conhecidos nos rins Figura 1 Processo de reabsorção de água e solutos filtrados. 3 | P á g i n a incluem a sódio-potássio-ATPase, hidrogênio-ATPase, hidrogênio- potássio-ATPase e a cálcio-ATPase. Um exemplo do uso do transporte ativo primário é a reabsorção de íons sódio através da membrana tubular. Por meio de um grande número de bombas Na+/K+/ATPase, o sódio é transportado para o interstício, enquanto o potássio segue o caminho contrário, do interstício para o interior da célula. Esse processo cria baixa concentrações intracelulares de sódio e altas de potássio. Dessa forma, o sódio é transportado do lúmen tubular para o interior das células epiteliais pelo processo de difusão passivo pela membrana basolateral. Além disso, a saída de sódio intracelular para o interstício cria uma carga efetiva negativa de cerca de -70mV dentro da célula, fazendo com que a célula atraia mais sódio do lúmen tubular para aumentar o potencial intracelular. Assim, a reabsorção de íons sódio envolve pelo menos três etapas: 1. O sódio é transportado contra o gradiente eletroquímico pela bomba sódio-potássio-ATPase através da membrana basolateral para o líquido intersticial; 2. O sódio se difunde através da membrana luminal para dentro da célula a favor do gradiente eletroquímico/concentração provocado pela bomba sódio-potássio-ATPase; 3. Sódio, água e outras substâncias são reabsorvidos do líquido intersticial para os capilares peritubulares por causa do processo passivo movido pelos gradientes de pressão hidrostática e coloidosmótica. No transporte ativo secundário, o ATP não é utilizado como fonte de energia. O que ocorre de fato é que uma substância é transportada a favor do gradiente de concentração – de um local com maior concentração para um de menor concentração – e arrasta outra substância com ela. Um exemplo do transporte ativo secundário é a reabsorção de glicose e de aminoácidos. Em ambos casos, a proteína transportadora especifica se combina com o íon sódio e uma molécula de aminoácido ou glicose ao mesmo tempo e transporta para o interior da célula epitelial. • O cotransporte de sódio e glicose ocorrem por meio de canais localizados na borda em escova das células tubulares proximais e levam a glicose para o espaço intracelular. Cerca de 90% da glicose é reabsorvida por canais SGLT2 na parte inicial do túbulo coletor e os 10% por canais SGLT1 nos segmentos finais do túbulo coletor. Na parte basolateral, a glicose é transportada para o espaço intersticial com ajuda de canais GLUT2 e GLUT1. Reabsorção de água Quando ocorre os processos ativos/passivos de transporte dos solutos para o interstício as concentrações desses produtos diminuem no túbulo renal. Isso cria uma diferença de concentração que causa osmose, na mesma direção em que os solutos são transportados. Algumas porções do túbulo renal, como o túbulo proximal, são altamente permeáveis à água, e a reabsorção de água ocorre muito rápido através da Existem também proteínas transportadoras de sódio na superfície luminal da membrana que os liberam dentro da célula, promovendo o processo de difusão facilitada de sódio. Essas proteínas são importantes de extrema importância para o transporte ativo secundário de glicose e aminoácidos. 4 | P á g i n a membrana celular. Grande parte desse fluxo osmótico nos túbulos proximais ocorre também das chamadas junções oclusivas entre as células epiteliais. Nas porções mais distais do néfron, a reabsorção de água é diminuída devido à dificuldade de passar por essas zonas de oclusão. Porém, o hormônio antidiurético aumenta muito apermeabilidade à água nos túbulos distais e coletores nessas zonas. Portanto, é preciso deixar claro que a movimentação da água só é possível, através do epitélio tubular, quando a membrana for permeável, não importando o gradiente de concentração. Reabsorção de cloreto, ureia e de outros solutos por difusão passiva Quando o sódio é reabsorvido pela célula epitelial tubular, íons negativos, como cloreto, são transportados juntos com o sódio devido ao potencial elétrico. Isso ocorre porque o sódio, quando transportado para a célula, deixa o interior do lúmen negativo, fazendo com que os íons negativos difundam passivamente pela via paracelular. Íons cloreto também podem ser reabsorvidos por transporte ativo secundário. Esse processo envolve o cotransporte de cloreto e de sódio através da membrana luminal. A ureia também é reabsorvida por passivamente do túbulo, mas em menor grau. À medida que a água é reabsorvida dos túbulos cria um gradiente de concentração de ureia no lúmen tubular. No entanto, a ureia não permeia tão facilmente quanto a água. Em algumas porções do néfron, especialmente ducto coletor medular interno, a reabsorção passiva da ureia é facilitada por transportadores de ureia específicos. Apenas metade da ureia filtrada é reabsorvida, a outra metade segue para ser excretada. Reabsorção e secreção ao longo de porções diferentes do néfron Túbulo Proximal Normalmente, cerca de 65% a 70% da carga filtrada de água, sódio e pequena porcentagem de cloreto é reabsorvida no túbulo proximal. Essa porcentagem pode variar de acordo com as condições fisiológicas. As células epiteliais do túbulo proximal possuem características especiais, com alto metabolismo e grande número de mitocôndrias para suportar os processos de transporte ativo. Além disso, essas células possuem grande borda em escova no lado luminal da membrana e extenso labirinto de canais intercelulares e basais, formando área de superfície de membrana extensa nos lados luminal e basolateral. Extensa parte dessa membrana celular também possui grande quantidade de proteínas carreadoras que transportam grande fração de íons sódio e fazem o cotransporte de glicose e aminoácidos. O sódio adicional que não é reabsorvido com glicose e aminoácido passa por outro processo de reabsorção, o contratransporte. No contratransporte, o sódio entra na célula no mesmo momento em que é secretado outro composto, especialmente íons hidrogênio – a secreção de íons hidrogênio no lúmen tubular é etapa importante na remoção de íons bicarbonato do túbulo. Na primeira metade do túbulo proximal, o sódio é reabsorvido junto a glicose e aminoácidos. A partir da segunda metade ele passa a ser reabsorvido com íons cloreto. Isso ocorre devido ao fato de que, na primeira metade quando ocorre a reabsorção de 5 | P á g i n a sódio com glicose, aminoácidos, bicarbonato e íons orgânicos, a solução no interior do lúmen fica concentrada com íons cloreto, o que favorece a difusão desse íon pelas junções intercelulares e por pequenos canais de cloreto na membrana da célula tubular proximal. O túbulo proximal é um importante local de secreção de substâncias para que seja realizado a excreção. A secreção contém ácidos e bases orgânicas, como sais biliares, oxalato, urato e catecolaminas. Além desses produtos finais do metabolismo, os rins secretam muitos fármacos ou toxinas potencialmente danosas diretamente através das células tubulares para o lúmen tubular. Alça de Henle A alça de Henle é composta por três segmentos: ramo descente fino, ramo ascendente fino e o ramo ascendente espesso. Os segmentos finos, como seus nomes denotam, possuem membranas epiteliais finas, sem bordas em escova, poucas mitocôndrias e níveis mínimos de atividade metabólica. Ramo descendente A primeira porção da alça de Henle é muito permeável à água e moderadamente permeável à maioria dos solutos, incluindo ureia e sódio. Cerca de 20% da água filtrada é reabsorvida na alça de Henle e quase toda ocorre no componente descendente. Ramo ascendente fino e espesso Esse ramo da alça é praticamente impermeável à água, característica importante para a concentração da urina. O segmento espesso possui células com alta atividade metabólica e capazes de reabsorver ativamente sódio, cloreto e potássio. Cerca de 25% das cargas filtradas desses íons são reabsorvidos nesse segmento. Outros íons como cálcio, bicarbonato e magnésio podem ser reabsorvidos nesse ramo da alça de Henle. No ramo ascendente espesso, a movimentação de sódio através da membrana luminal é mediada especialmente por cotransportador de 1-sódio, 2-cloreto, 1-potássio. Fármacos diuréticos “de alça”, como a furosemida, atuam inibindo esse mecanismo de cotransporte para aumentar a diurese. É também no ramo ascendente espesso que ocorre a reabsorção de sódio usando o contratransporte de hidrogênio, ou seja, nessa região também ocorre reabsorção de sódio e secreção de hidrogênio. A reabsorção de cátions, como Mg+2, Ca+2, Na+ e K+, ocorre também no segmento espesso devido à carga ligeiramente positiva do lúmen tubular em relação ao líquido intersticial. Esse processo ocorre por via paracelular. Túbulo Contorcido Distal Após o filtrado passar pela alça de Henle ele será guiado para o túbulo distal. A primeira porção do túbulo distal possui a mácula densa, grupo de células epiteliais agrupadas que faz parte do complexo justaglomerular, fornecendo controle por feedback da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo no mesmo néfron. A porção seguinte do túbulo distal é responsável por fazer absorção parecida ao que ocorre no ramo ascendente espesso da Alça de Henle, ou seja, ela reabsorve a 6 | P á g i n a maioria dos íons, incluindo sódio, potássio e cloreto, mas é praticamente impermeável a água e ureia. Aproximadamente 5% da carga filtrada de cloreto de sódio são reabsorvidos no túbulo distal inicial. Os diuréticos tiazídiacos, que são usados para tratamento de hipertensão e insuficiência cardíaca, atuam inibindo o cotransporte de sódio-cloreto nesse segmento do néfron. A segunda metade do túbulo distal e o túbulo coletor cortical subsequente têm características funcionais similares. São compostos por dois tipos celulares distintos: células principais e as células intercaladas. 1. Função das células principais As células principais realizam reabsorção de sódio e secretam potássio. Essa atividade depende da atividade da bomba de sódio- potássio-ATPase na membrana basolateral de cada célula. É por meio dessa bomba que se mantém baixas concentrações de sódio dentro da célula, o que favorece a difusão do sódio para a célula. Já a secreção de potássio envolve duas etapas: 1º) O potássio entra na célula por ação da bomba Na+/K+/ATPase, que mantém concentração elevada desse íon na célula. 2º) O potássio se difunde a favor do seu gradiente de concentração, através da membrana luminal para o líquido tubular. As células principais são local de ação primário para os fármacos diuréticos poupadores de potássio. Esses fármacos, como espironolactona e eplerenona, são antagonistas de receptor da aldosterona. Já os fármacos que bloqueiam os canais de sódio, como amilorida e triantereno, são bloqueadores do canal de sódio que inibem diretamente a entrada de sódio por esses canais, diminuindo a concentração de sódio intracelular, o que, por consequência, reduz o potássio para dentro da células pela bomba Na+/K+/ATPase. 2. Função das células intercaladas As células intercaladas secretam hidrogênio e reabsorvem íons de bicarbonato e potássio. A secreção de H+ é mediada por transportador de hidrogênio-ATPase. Nessas células ocorre geração de íons hidrogênio por meio da ação da anidrase carbônica sobre a água e dióxido de carbono, formando ácido carbônico e posteriormente se dissocia em íons de hidrogênio e íons de bicarbonato. Quando esses íons de H+ ficamdisponíveis, são secretados pelo seus transportador e ocorre a reabsorção de um íon carbonato para cada íon secretado de H+. Ducto Coletor Medular Embora os ductos coletores medulares reabsorvam menos de 10% de água e do sódio filtrados, eles são o local final para o processamento da urina. Esse segmento tubular possui as seguintes características: 1. A permeabilidade do ducto coletor medular à água é controlada pelo nível do ADH. Assim, o ADH possui papel importante para definir o volume e concentração da maioria dos solutos na urina; 7 | P á g i n a 2. O ducto coletor medular é permeável à ureia e existem transportadores de ureia especiais que facilitam a difusão dela. Portanto, parte da ureia tubular é reabsorvida para o interstício medular, ajudando a elevar a osmolaridade nessa região. Isso contribui para formação de urina mais concentrada, já que a reabsorção da ureia “puxa” a água. 3. O ducto coletor medular é capaz de secretar íons hidrogênio contra grande gradiente de concentração, realizando controle acidobásico. Ações da Angiotensina II A angiotensina II, talvez, seja o hormônio de retenção de sódio mais potente do organismo. 1. A angiotensina II estimula a secreção de aldosterona, que aumenta a reabsorção de sódio; 2. Contrai as arteríolas eferentes, o que eleva a reabsorção de água e sódio devido a redução da pressão hidrostática. Contração da arteríola eferente, ao reduzir o volume sanguíneo renal, eleva a fração de filtração do glomérulo e, consequentemente aumenta a concentração de proteínas e a pressão coloidosmótica nos capilares peritubulares. 3. A angiotensina II estimula diretamente a reabsorção de sódio nos túbulos proximais, nas alças de Henle, nos túbulos distais e nos túbulos coletores. A angiotensina II estimula ação da bomba sódio-potássio- ATPase, troca de sódio-hidrogênio na membrana luminal, especialmente túbulo proximal. Além disso, estimula o cotransporte de sódio e bicarbonato através da membrana basolateral. Ações do ADH A ação mais importante produzida pelo ADH é de aumentar a permeabilidade à água dos epitélios do túbulo distal, túbulo coletor e do ducto coletor. O ADH se liga a receptores V2 específicos, no final dos túbulos distais, nos túbulos coletores e nos ductos coletores. Após ligar-se a esses receptores, aumenta a formação de AMPc e ativando proteinocinases. Essa ação estimula o movimento das proteínas intracelulares aquaporina-2, para o lado luminal das membranas celulares. Ação da aldosterona A aldosterona, quando secretada pela adrenal, possui o papel de regulador da reabsorção de sódio e da secreção de potássio pelos túbulos renais. Esse hormônio possui sítio de ação nas células principais do túbulo coletor cortical. Esse hormônio estimula a ação da bomba de sódio-potássio-ATPase, na face basolateral da membrana do túbulo coletor cortical. A aldosterona também aumenta a permeabilidade ao sódio na face luminal da membrana.
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