Fisiologia Renal

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Organização Morfofuncional do Sistema Renal e Urinário
Introdução:
Visão morfofuncional dos rins;
Hemodinâmica Renal;
Filtração Glomerular;
Transporte de água e solutos ao longo do néfron;
Regulação do volume do fluido extracelular;
Regulação da tonicidade do fluido extracelular;
Vias urinárias;
Principais funções dos rins
São dez principais funções: regulação do volume de água do organismo; controle do balanço
eletrolítico, regulação do equilíbrio ácido-base; Conservação de nutrientes; Excreção de
derivados do metabolismo; Regulação da hemodinâmica sistêmica; Regulação da pressão
arterial; participação na produção de hemácias (síntese e secreção de eritropoetina); Secreção,
metabolismo e excreção de hormônios; gliconeogênese;
Os rins ocorrem em par, são retroperitoneais, são conectados a bexiga urinária através de um
canalículo os uréteres, eles transportam por meio de movimentos peristálticos a urina do rim
para a bexiga. Na bexiga a urina fica armazenada temporariamente e não sofre alterações
químicas e físicas (volume).
A Bexiga é ligada com a uretra, essa estrutura é a responsável pela passagem da urina para o
meio externo, num processo chamado de micção.
Num corte longitudinal do rim é possível observar estruturas macroscópicas: Córtex, medula e
pelve renal. Na medula, encontram-se as pirâmides renais, o ápice da pirâmide fica em contato
com a papila. A papila é o local que coleta a urina, de onde é drenada para os cálices renais, de
onde vão para a pelve renal. A pelve renal concentra toda a urina em direção ao ureter.
A estrutura vascular é muito bem conectada com o complexo funcional renal do rim, o néfron.
Os néfrons são numerosos, podem ser de 2 a 3 milhões.
A artéria renal deriva da aorta abdominal, entra pelo hilo renal e sofre ramificações. A saída
pela veia renal também ocorre pelo hilo e desemboca na veia cava inferior. A artéria renal sofre
ramificações em artérias segmentares. Essas, se dividem novamente em artérias interlobares,
elas passam pelo lóbulos renais, na região da pelves renais.
As artérias interlobares dão origens a artérias arqueadas, que se ramificam em arteríolas, são
as arteríolas interlobulares. Essas arteríolas ramificam-se em arteríolas aferentes.
As arteríolas aferentes formam o tufo glomerular, um emaranhado desse vaso que se
concentra em uma arteríola eferente. A arteríola eferente dá origem ao sistema de
vascularização dos túbulos renais, dá origem aos capilares peritubulares, vão possuir um leito
arterial e um venoso.
O leito venoso vai convergir para vênulas interlobulares e vai para o sistema de veias
arqueadas, por fim formando a veia renal.
Vasos retos ocorrem em torno da alça de henle. Tem papel na concentração da urina, isso
porque na região tubular, que compreende a alça de henle, ocorre a reabsorção.
A Papila Renal, onde desembocam as pirâmides renais. Nelas ocorrem os ductos de bellini,
local onde ocorre a saída da urina formada por diversos néfrons, para um ducto coletor cortical
comum.
Néfron
É a unidade funcional do rim, que produz a urina. Compreende o corpusculo renal e os túbulos
renais.
É composto por diversas estruturas. Essa unidade funcional é formada por 12 diferentes regiões
com funções diferentes.
Estruturas:
1 Glomérulo
2 Túbulo proximal contorcido
3 Túbulo proximal reto
4 Alça de Henle porção fina
5 Alça de Henle porção fina ascendente
6 Alça de henle porção espessa ascendente ( na região medular, na cortical é o túbulo distal
reto, depende do autor)
7 Mácula densa- Possui células capazes de detectar pressão
8 Túbulo distal contorcido
9 Túbulo conector
10 Ducto coletor cortical
11 Ducto coletor medular externo
12 Ducto coletor medular interno ou papilar
Os néfrons posicionam-se diferentemente na região medular/ cortical. Podem ser classificados
em justaglomerular e cortical de acordo com o posicionamento, a diferença ocorre na
“profundidade” da alça de henle em relação a medula, o néfron justaglomerular tem a alça de
henle próxima a altura do ducto de bellini.
Glomérulo: Primeira região de formação da urina (ultrafiltrado). Nos livros de histologia ocorre
a separação em cápsula de bowman e corpúsculo renal, o conjunto corresponde ao glomérulo.
Túbulos Renais:
Túbulo proximal, analogia com uma mangueira, o fluido tubular é conduzido. possuem
microvilosidades e aumentam a superfície de contato com o fluido aumentando a capacidade de
reabsorção. Uma região rica em mitocôndrias, o que leva a crer que ocorra uma elevada
atividade metabólica.
Alça de Henle se divide em 4 tipos de epitélio, o epitélio do tipo 1 é encontrado na porção
descendente fina de néfrons corticais; o epitélio do tipo 2 é encontrado na medula externa na
porção descendente fina dos justaglomerulares; o epitélio do tipo 3 na porção descendente fina
de néfrons longos (justaglomerulares), o epitélio tipo 4 é encontrado na alça propriamente dita e
na porção ascendente fina da alça de henle.
Ducto coletor De um modo geral, pode-se dizer que essa região reabsorve sódio e cloreto e
secreta amônia. Sofre, também, a influencia da aldosterona na reabsorção de sódio e a na
secreção de potássio e hidrogênio.
Filtração Glomerular
A filtração glomerular é o processo inicial de formação da urina. O ultrafiltrado glomerular
apresenta concentração iônica igual ao do plasma porém não apresenta células e proteínas
com peso molecular acima de 55-65 kDa.
Em mamíferos, de modo geral, o ritmo de filtração glomerular (RFG) varia entre 4 e 8 ml/min/Kg
de peso corporal.
Dos 120 ml/min de plasma filtrados, somente 1 a 2 ml/min são excretados na urina com
composição muito diferente do plasma. Isso deve-se ao processo de secreção e reabsorção
tubular. O plasma é filtrado, não dizemos que o sangue é filtrado por que as células que
compõem o sangue não ultrapassam a barreira de ultrafiltração.
Membrana de ultrafiltração:
É composta por endotélio fenestrado, a membrana basal e os pedicelos que são projeções dos
podócitos. Existe uma conexão entre cada pedicelo que é estabelecida pela membrana
diafragmática, uma ponte proteica que faz essa ligação entre pedicelos, essa ligação delgada
permite a passagem de moléculas bem pequenas.
Se a molécula estiver associada a alguma proteína plasmática cuja filtração é baixa, a filtração
desta substância também ficará reduzida. Uma vez que essas moléculas têm um peso
molecular maior que 55-65 kDa a associação delas considera o peso total do conjunto.
A carga elétrica da molécula também é um fator que influencia a filtração glomerular.
O gráfico mostra a filtrabilidade relativa das moléculas. quando em 1 significa que a molécula é
filtrada no glomérulo, quando vai diminuindo a filtrabilidade também diminui.
Na linha preta observamos uma molécula de dextrano aniônica, ela está com o raio aumentado
e sua filtração cai quando o raio chega a 34 Â, na molécula de dextrano cationica, a linha
vermelho a filtrabilidade é boa. Observa-se também na linha azul o comportamento da molécula
com carga neutra.
De acordo, com o comportamento do gráfico pode-se dizer que a filtração é dificultada quando
em moléculas de carga negativa, já que essas possuem um raio aumentado devido ao ganho
de elétron.
Isso ocorre porque a membrana basal, a membrana de ultrafiltração é carregada
negativamente a composição glicoproteína da membrana negativa, repele cargas negativas e
atrai as positivas.
A filtração de uma molécula está diretamente relacionada com o raio molecular efetivo.
Pressão de ultrafiltração
As forças de Starling possuem importante papel.
Dependendo da espécie e condição fisiológica, as pressões podem atingir uma estabilidade.
Assim, o somatórios das pressões se igualam, nesse momento a pressão de ultrafiltração
resultante é zero, o que impede a filtração glomerular.
A pressão muda de acordo com o caminho do sangue da arteríola aferentes para a arteríola
eferente, Quando numa filtração glomerular baixa, ocorre pouca variação de pressão.
Coeficiente de Ultrafiltração
o Kf( coeficiente de ultrafiltração) também tem papel importante na determinaçãoda taxa de
filtração.
Kf= k.s
K= Permeabilidade efetiva da parede capilar ( regulada por fatores neuronais ou hormonais);
s= Superfície total disponível para a filtração
Hemodinâmica Renal
No rim existe uma estreita relação entre circulação e função tubular.
Em média, 1200 ml/min de sangue entram nos rins humano (fluxo sanguíneo renal- FSR).
O débito cardíaco corresponde a 5000 ml/min, em aproximadamente 4 minutos todo o sangue
do organismo terá passado pelos rins.
Entretanto, somente cerca de 120 ml/min são filtrados nos glomérulos, ou seja, cerca de 20%
do plasma que entra nos rins.
Os 80% restantes atingem a arteríola eferente, dirigindo-se para a circulação capilar peritubular
e daí para a circulação sistêmica.
Embora os rins correspondam a 0,5% do peso corporal eles recebem cerca de 25% do débito
cardíaco. Por peso de tecido, o FSR é quatro vezes maior que o do fígado ou dos músculos em
exercício, e oito vezes maior que o fluxo sanguíneo coronário.
O FSR apresenta dois componentes: O fluxo sanguíneo cortical (FSC) e o medular (FSM). O
FSC representa 90 % de todo fluxo sanguíneo renal, o resto cerca de 10% representa o FSM.
Pressão ao longo dos vasos
Era o gráfico
Transporte Tubular
Os néfrons possuem várias regiões funcionais, que atuam de forma diferente para que no fim
ocorra o filtrado. Além disso, os néfrons podem ser classificados de acordo com a altura que se
estabelecem na medula e no córtex, sendo eles justaglomerulares e corticais, respectivamente.
As substâncias podem apresentar diversos padrões de filtração glomerular. Algumas são
apenas filtradas, outras são filtradas e reabsorvidas, algumas são filtradas e totalmente
reabsorvidas, outras, ainda, são filtradas e secretadas.
Tipos de transporte tubular
Transporte pela via paracelular: Água e solutos passam por entre as células, ultrapassam a
membrana basal e atingem o interstício e são reabsorvidos pelo capilar peritubular.
Transporte Transcelular: As substâncias e a água atravessam a membrana luminal, atinge o
espaço intracelular, atravessam a membrana basolateral, chegam ao interstício peritubular e
são reabsorvidos para o capilar peritubular.
Mecanismos de transporte no túbulo proximal
Reabsorve em torno de 67% do ultrafiltrado glomerular.
Esse processo ocorre sem variação mensurável da concentração luminal de sódio e somente
com uma pequena queda, de 3 a 6 mOsm, da osmolaridade do fluido tubular.
A energia para realizar boa parte da reabsorção proximal é derivada do gradiente gerado pela
Na+/K+ ATPase, localizada na membrana basolateral.
Primeira fase: Sódio reabsorvido principalmente com solutos orgânicos (glicose e aa) e
bicabornato
Segunda fase: Sódio reabsorvido com cloreto.
Potássio: reabsorção principalmente pela via paracelular: arraste pelo solvente e eletrodifusão.
O potássio intracelular é maior, logo ele tende a sair da célula e não entrar, logo essa
reabsorção ocorre pela via paracelular.
A reabsorção ocorre abundantemente na primeira porção do túbulo proximal, uma segunda
onda de reabsorção ocorre antes de começar a alça de henle. Essa grande quantidade de
reabsorção grande ocorre pela via paracelular, porque pela via transcelular não haveria um
gradiente eletroquímico suficiente para que ocorresse.
Reabsorção de fluido no túbulo proximal, o peso molecular das moléculas filtradas são
pequenas, o sangue chega ao capilar peritubular com uma alta pressão oncótica, já que saiu
muita água no glomérulo. Assim, esse capilar tende a reabsorver, isso ao mesmo tempo que a
água que está na luz do túbulo tende a sair, por via paracelular, esse fluxo de água leva solutos
por arraste, como o sódio e o potássio, por exemplo.
Também ocorre reabsorção pela aquaporina. Se localizam assim, Aquaporina 1 na luz do
túbulo, na membrana basolateral encontram-se as aquaporinas 1 e 7.
O transporte via transcelular, ocorre por meio de transporte acoplado, transporte ativos, difusão
facilitada e diversos canais.
A reabsorção de cloreto que ocorre na porção 75% final do túbulo, faz com que o gradiente
eletroquímico mude.
Reabsorção da glicose: A glicose é reabsorvida no túbulo proximal, 95% é reabsorvido no S1
e S2, em torno de 5% no S3.
Na membrana luminal o transporte da glicose depende de sódio.
O mecanismo de reabsorção de aminoácidos é semelhante ao da glicose, entretanto ocorre o
uso do gradiente de potássio, não só sódio. Vale ressaltar que ocorrem canais específicos para
alguns aminoácidos, como a lisina. Ocorre, também, o co-transporte dessas moléculas.
Não se tem muito detalhes do transporte de fosfato na membrana basolateral.
A reabsorção de cloretos ocorre por meio de trocadores.
No túbulo proximal também ocorre a endocitose de proteínas, essas proteínas possuem massa
molecular baixa e por isso são filtradas.
A duas proteínas de membrana conhecidas como megalina e cubelina, elas tem a capacidade
de se ligar a vários tipos de proteínas. São receptores multi ligantes. Também é encontrado um
trocador de cloreto.
Também é possível observar a reabsorção do bicarbonato, esse
processo é indireto através da troca com sódio. A anidrase
carbônica faz a desidratação do H2CO3 em H2O e CO2, através
da aquaporina 1 o CO2 entra na célula.
Reabsorção de ureia também ocorre no túbulo proximal, principalmente por difusão, mas
também acorre por canais, além disso também ocorre deslocamento por arraste.
Secreção Tubular Proximal
Ocorre principalmente no segmento S2.
Etapas:
1. Difusão do soluto orgânico do sangue contido no capilar peritubular para o interstício
peritubular;
2. Transporte ativo do soluto, do interstício para o interior celular, por meio de
transportadores localizados na membrana basolateral do túbulo;
3. Difusão passiva, da célula para o lúmen tubular, a favor do gradiente de concentração
criado pela concentração do soluto no interior da célula.
O túbulo proximal apresenta uma relação interessante com glomérulo devido ao balanço
glomérulo tubular.
Em média 180 l de ultrafiltrado glomerular são produzidos, 178l reabsorvidos e 1 a 2 litros
excretados de urina diariamente.
Se o RFG subir para 181 l e for mantida a reabsorção de 178 l o indivíduo perderá em média 3l
de fluido na urina, podendo causar séria redução do volume do fluido extracelular.
Porém, a reabsorção tubular fracional é mantida constante na vigência de variações do ritmo de
filtração glomerular.
Esta característica é denominada balanço glomerulotubular.
O balanço glomérulo tubular e fatores humorais e neurais estão acoplados, de forma que o
túbulos proximais reabsorvem uma fração constante de carga filtrada.
Mecanismo de transporte na alça de Henle
O segmento fino descendente da alça de henle, apresenta característica muito importante de
reabsorção de água. A alça de Henle está presente no interstício hipertônico onde ocorre
um gradiente de concentração da hipertonicidade medular que começa no córtex com
300 mOSM e chega no interior da membrana interna com até 1200 mOsm.
Ocorre a osmose, também é possível observar alguns transportadores. Reabsorção de água e
secreção de soluto, ocorre um processo de concentração do filtrado.
Na alça fina ascendente da alça de Henle observa-se reabsorção de sódio e cloreto e uma
secreção de ureia. Não há reabsorção de água. com a saída do sal, nessa porção ocorre uma
diluição do fluido.
Logo, no segmento fino descendente ocorre o transporte de solutos quase exclusivamente
passivo e paracelular. Moderadamente permeável ao sódio, cloreto e ureia: porém, são
secretados. Sendo permeável a água e pelo fato deste segmento estar presente em um
interstício medular hipertônico, contribui com 20% da água que é filtrada. Este segmento então
tem a capacidade de concentrar o fluido tubular. Início deste segmento: fluido tubular-290
mOsm. Final deste segmento(dobradura da alça): fluido tubular 1400 mOsm. DP pode chegar a
-3mV.
Já no segmento fino ascendente ocorre epitélio impermeável a água e altamente permeável
ao sódio, cloreto e ureia; Sódio e cloreto reabsorvido pela via paracelular; Ureia secretada via
transportadorespela via transcelular; Como reabsorve sódio e cloreto, este segmento tem a
capacidade de diluir o fluido tubular. Dobradura da alça: Fluido tubular 1400 mOsm. Final deste
segmento: 200 mOsm. DP pode ser zero em algumas espécies e em outras chegar a -10mV.
No Segmento grosso ascendente temos um importante sítio de REABSORÇÂO de
sódio(25% do filtrado); Se o túbulo proximal deixa de reabsorver os usuais ⅔ do sódio filtrado,
este segmento tem a capacidade de reabsorver mais do que 25%. Metade do sódio é
reabsorvido pela via transcelular e a outra metade pela via paracelular; Altamene
impermeável a água; Essa porção tem capacidade de diluir o fluido tubular (porque perde
sal); Geralmente 20 mOSm a menos que o interstício;
Na membrana luminal ocorre um transportador tríplice, ele co-transporta sódio, potássio
e duas moléculas de cloreto. Nesse transportador é onde o furosemida atua.
Transportes eletroneutros não geram diferença de potencial entre meio intra e extracelular.
Transporte eletrogênico gera uma diferença de potencial.
Quando ocorre uma diferença de potencial significativa, alguns íons são direcionados para a via
paracelular. Dessa forma, ocorre a reabsorção.
O túbulo distal convoluto reabsorvem 5 a 10 % do sódio filtrado; Epitélio virtualmente
impermeável a água; capacidade de diluir o fluido tubular;
O Ducto coletor apresenta resistência elétrica transepitelial de 1000 a 2000 ohm/cm²; De um
modo geral, podemos dizer que um segmento do néfron reabsorve sódio em proporção à
quantidade oferecida pelo segmento anterior; Isto não é válido para o ducto coletor uma vez
que esse segmento reabsorve sódio e volume em atendimento às necessidades do organismo.
Tem importante papel na regulação final de excreção urinária de sódio, potássio, próton, uréia e
água;
Aquaporinas tipo 2 permitem a passagem da água na presença de hormônio antidiurético;
Ducto coletor cortical; Ducto coletor medular
Regulação Volume
Conceito de osmose:
● Meio hipertônico (perda de água)
● Isotônico;
● Hipotônico;
Homeostase da água e sal, quando mantenho uma controle adequado desses componentes do
sangue eu consigo manter o volume do fluido extracelular; Outro fator importante é garantir a
osmolalidade; Sendo assim, o controle da água e sal garante que o coração gere uma pressão
arterial suficiente para que ocorra perfusão dos tecidos;
Quando ocorre perda do volume do fluido extracelular (VFEC) essa diferença de pressão afeta
os rins, esses órgãos trabalham de modo a restabelecer o volume.
Dietas ricas em sódio, fazem com que o volume do fluido extracelular aumente, esse aumento
de volume implica num aumento de pressão nas paredes dos vasos sanguíneos. Existem
mecanismos de controle do aumento da pressão arterial, eles se dividem em curto, médio e
longo prazo.
Curto prazo, ocorre a ativação de barorreceptores que irão ativar uma resposta do coração e
dos vasos sanguíneos;
Médio prazo, são ações renais que tentam restabelecer o padrão de resistência periférica, isso
ocorre quando o estímulo dura minutos ou algumas horas.
Longo prazo, estão associados com a excreção de água e sódio pela urina o estímulo, nesse
caso, mantém-se por horas ou dias.
Regulação da pressão arterial - Sensores
Barorreceptores arteriais
Barorreceptores cardiopulmonares
Baroreceptors intra renal
Sistema renina- angiotensina aldosterona
Angiotensina 2 faz com que ocorra aumento da velocidade de filtração glomerular, isso
influencia o aumento da pressão oncótica no capilar peritubular.
A angiotensina age no vaso sanguíneo At1, e at2 no rim
A aldosterona age diferente da angiotensina 2, a aldosterona age principalmente nos
receptores intracelulares. Esse receptor intracelular, quando ativo, pode atuar como um fator de
transcrição que ativam alguns genes.
Esse controle também pode ocorrer de forma indireta por outros hormônios: Cortisol,
Estrogênio, T3, insulina;
Regulação da tonicidade
Aqui ocorrem os osmorreceptores, que são capazes de detectar modificações na osmolaridade
plasmática. Eles são centrais, ocorrem no hipotálamo fora da barreira hematoencefálica.
OVLT: Órgão vascular da lâmina terminal
OSF: Órgão subfornical do hipotálamo
A neuro hipófise constitui-se por neurônios dos nervos supra-ópticos e paraventriculares do
hipotálamo. Essas células recebem sinais dos OVLT e OSF e assim ocorre o estímulo para
liberação de ADH.
A ativação dos osmorreceptores:
Quando há um aumento da osmolaridade plasmática causada por um quadro de desidratação;
Ocorre o efluxo de água dos osmorreceptores;
que causam uma deformação estrutural;
Qua implicam no aumento da frequência de disparos de potencial de ação,
Consequentemente ocorre a ativação dos NSO e NPV (do hipotálamo)
Assim, haverá secreção de ADH;
Também a estímulo no centro da sede;
Receptores de ADH: Podem ocorrer do tipo V1 e do tipo V2.
V1 : ocorre no sistema vascular, ativação relaciona-se com os mecanismos hipertensores
(vasoconstrição)
V2: Tecidos epiteliais; ocorre no glomérulo e ductos coletores. Aumenta a reabsorção de água,
com a inserção de canais de água nas células do ducto coletor;
Anotações livro:
Não existem valores normais estabelecidos para urina, esse volume pode variar de acordo com
a dieta do indivíduo;
Os néfrons classificam-se em justamedulares, corticais e mediocorticais, de acordo com a altura
de sua inserção. Na espécie humana a maioria dos néfrons são corticais (alça curta).