Fisiologia Renal

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UFCSPA – Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre 
Disciplina de Fisiologia 
Curso de Medicina – Turma D 
Alunos: Marcelo Martins, Mariana Debastiani, Natascha Tortorelli e Tereza Ko 
 
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propriedades que regem a permeabilidade seletiva da parede glomerular e o que modula 
as forças de Starling no glomérulo, detalhe o papel do rim: 
Detalhe o papel do rim, incluindo a descrição das propriedades que regem a 
permeabilidade seletiva da parede glomerular e o que modula as forças de Starling no 
glomérulo: 
 
1) na homeostasia da água corporal (incluindo o mecanismo de contracorrente, o papel 
do túbulo coletor medular e da ureia, e o papel da hemodinâmica nos capilares peri-
tubulares descendentes e ascendentes) relacionado com a diurese; 
 
A água, assim como os íons, é de grande importância para o correto funcionamento do 
corpo humano, havendo um fino controle de suas quantidades, para que seja mantida a 
homeostasia. Para tal, o corpo apresenta diversas maneiras de controlar as quantidades de 
solutos e solvente, de modo que estejam nas quantidades adequadas. Os rins se apresentam 
como a via primária para perda de água e excreção de muitos dos íons, atuando finamente no 
controle da quantidade deles, dado que, quando se encontram fora de uma faixa adequada, são 
responsáveis por um desbalanço da homeostase. 
Um raciocínio importante acerca da manutenção do volume de água corporal nasce da 
necessidade dessa quantidade se manter constante, independente das taxas de ingestão e de 
excreção. O ganho de água em situações normais é fruto da ingestão pela dieta, assim como da 
sua formação a partir do metabolismo. Já a perda, dá-se pelo suor, pela respiração, pelas fezes 
e, em maior quantidade, pela urina. Assim, o rim é o órgão que torna o balanço de entrada e 
saída de água equilibrado, regulando finamente o quanto será excretado, para que o volume 
ganho seja contrabalanceado pelo volume perdido. 
O processo de formação da urina tem início com a chegada do sangue, pela arteríola 
renal, no glomérulo. É nesse local que ocorre a filtração glomerular, um processo que carrega 
um certo nível de promiscuidade, ou seja, com uma baixa seletividade, levando aos túbulos 
renais um filtrado composto de água e solutos, cuja composição é igual à plasmática, à exceção 
das proteínas plasmáticas. Tal evento ocorre no corpúsculo renal, formado pelo glomérulo renal 
e pela cápsula de Bowman. 
O sangue que chega pela arteríola renal aferente terá parte de seu plasma filtrado antes 
que chegue ao lúmen tubular. Para que tal evento ocorra, o plasma passará por uma espécie de 
filtro composto por: o endotélio do capilar glomerular, a lâmina basal e o epitélio da cápsula 
de Bowman. Como primeira barreira, o endotélio contém diversas fenestras, grandes o 
suficiente para permitirem a passagem da maioria dos constituintes plasmáticos, mas pequena 
o suficiente para impedir a passagem das células sanguíneas. Ainda, as proteínas carregadas 
negativamente na superfície desses poros formam uma barreira que tem a função de repelir 
eletrostaticamente proteínas, carregadas positivamente. Os componentes que conseguirem 
cruzar essa barreira encontrarão a lâmina basal, constituída por glicoproteínas carregadas 
negativamente, colágeno e outras proteínas, o que fornece um novo obstáculo às proteínas 
plasmáticas. Por último, o epitélio da cápsula de Bowman, com os podócitos envolvendo os 
capilares glomerulares, formará as fendas de filtração, fechadas por uma membrana 
semiporosa. 
 Esse fluxo de substâncias do plasma para os túbulos renais é, em última instância, 
promovido pela pressão arterial, que gera uma pressão hidrostática, uma das forças de Starling. 
Vale acrescentar que a força motriz resultante ainda conta com a pressão coloidosmótica - 
promovida pelas proteínas plasmáticas -, outra das forças de Starling, e a pressão hidrostática 
do fluido na cápsula de Bowman, que favorecem o movimento de fluxo em direção aos 
capilares. O balanço entre tais forças fornece um fator externo que resulta na taxa de filtração 
glomerular, a qual, ainda pode ser modulada internamente, como pela alteração do diâmetro 
das arteríolas aferentes e eferentes, a fim de que seja mantida uma relativa constância na taxa. 
 Diariamente, o sistema renal filtra cerca de 180L para dentro do néfron, mas apenas 
excreta 1,5L desse total. Logo, a solução que é filtrada deve ter sua composição alterada de 
modo que apenas o necessário chegue ao ducto coletor como urina formada. Para tal, um dos 
processos de maior importância é a reabsorção, que retorna ao corpo mais de 99% de todo o 
filtrado, excretando apenas aquilo que não se faz necessário para a manutenção da homeostase 
corporal. 
A reabsorção ocorre, em sua grande parte, no túbulo contorcido proximal, com 
nutrientes, como glicose ou intermediários do ciclo do ácido cítrico, retornando à corrente 
sanguínea de maneira muito eficiente, assim como a água – que tem sua maior reabsorção nessa 
porção inicial do néfron – e íons. O sódio tem um papel de grande importância nesse processo, 
estando por trás da geração de uma força motriz que irá desencadear a reabsorção. O processo 
pode ser explicado didaticamente como tendo seu início com um transportador Na+/K+ - 
ATPase, presente na porção basolateral da célula epitelial tubular, que faz o bombeamento de 
sódio para o líquido intersticial, ocasionando uma diminuição da concentração do íon no meio 
intracelular, que se traduzirá em um transporte passivo de Na+, através de transportadores 
como o NHE (trocador Na+-H+) ou o ENaC (canal de Na+ epitelial), do lúmen tubular para o 
interior da célula tubular. Um outro desses transportadores é o SGLT (cotransportador 
Na+/Glicose), capaz de fornecer, através de um simporte com o Na+, um caminho para a 
reabsorção de glicose, que entrará no epitélio tubular e, então será encaminhado ao interstício 
por um GLUT. 
O transporte de Na+ cria um gradiente eletroquímico transepitelial, de modo que o 
interior do túbulo se torna mais negativo que o líquido extracelular, com isso, ânions, que são 
carregados negativamente, irão seguir o Na+ na tentativa de se atingir o equilíbrio, um 
movimento que leva à reabsorção de diversos solutos, caso o epitélio seja permeável a eles. A 
reabsorção de água, por sua vez, também se dará como consequência desse fluxo, visto que o 
meio extra tubular estará mais concentrado que o lúmen tubular, ocasionando a osmose. Com 
a diminuição de solvente luminal, o filtrado, que antes era muito próximo ao plasma, se tornará 
mais concentrado, visto que há uma menor quantidade de água para uma mesma quantidade de 
um dado soluto. A ureia é um dos solutos que tem sua reabsorção por esse mecanismo: a 
reabsorção de água torna o lúmen tubular mais concentrado para ureia do que o líquido 
intersticial, levando a ureia a ser reabsorvida. 
Como resultado do processo de reabsorção no túbulo contorcido proximal, tem-se um 
intenso fluxo de solutos, e consequentemente de água, que agora já teve 70% de seu volume 
reabsorvido. Assim, obtém-se uma solução luminal isosmótica em relação ao interstício, a qual 
parte, então, para a alça de Henle. 
Com relação à concentração de solutos, o córtex renal tem a mesma osmolalidade 
sanguínea, 300 mOsM. Até chegar na alça de Henle, o filtrado que acaba de sair do túbulo 
contorcido proximal apresenta esse mesmo valor. Todavia, esse valor da osmolalidade 
intersticial sofre alterações à medida que os néfrons penetram na medula, podendo atingir 1200 
mOsM, como mostrado na Figura 1. Esse valor elevado de solutos no espaço intersticial tem, 
em parte, sua explicação nas propriedades da alça de Henle e dos vasos retos – a continuação 
da arteríola aferente, que se desmembrouem glomérulo renal e agora forma os vasos que 
possuem íntima relação com os túbulos renais. O filtrado que percorre a porção descendente 
da alça de Henle perde água para o interstício, um movimento que acompanha a crescente 
osmolalidade em direção à medula real, e, ao atingir a curvatura da alça, tem sua osmolalidade 
equivalente à da medula. Contudo, na porção ascendente da alça de Henle, há uma alteração de 
permeabilidade da parede tubular, visto que as células da porção espessa são impermeáveis à 
água. Assim, o que se tem é um ativo transporte de íons para fora do lúmen tubular (Na+, K+, 
Cl-), que não é seguido pelo transporte do solvente, formando um líquido tubular diluído, com 
uma osmolalidade que chega a 100 mOsM, além de produzir um interstício hiperosmótico na 
medula. Cabe ainda ressaltar que não são apenas íons como Na+ e Cl- que são responsáveis pela 
alta concentração de solutos no interstício medular, sendo a ureia o componente responsável 
por metade dos solutos nesse compartimento. Para que essa concentração seja atingida, há duas 
famílias de transportadores para ureia nos ductos coletores e na alça de Henle: uma família de 
carreadores por difusão facilitada e outra com transportadores ativos secundários acoplados ao 
Na+. 
Nesse contexto de reabsorção de água pelo ramo descendente, é de se imaginar que essa 
quantidade de água iria levar a uma progressiva diluição do conteúdo medular. Entretanto, 
devido ao sistema em contracorrente renal, essa lógica não é atendida, e a medula consegue 
manter seu gradiente de concentração – tão importante para o correto funcionamento do sistema 
renal. Esse sistema é um tanto simples, baseando-se na disposição anatômica próxima entre 
vasos retos e o túbulo renal e nas diferenças de osmolalidade entre o sangue presente no interior 
dos vasos e no interstício renal. Assumindo previamente que os capilares peritubulares 
possuam um conteúdo isosmótico ao córtex renal, cerca de 300 mOsM, quando eles penetram 
a medula – em íntimo contato com o ramo ascendente da alça de Henle –, há a perda de água 
progressiva para o interstício, devido à diferença de osmolalidade, mas também há a reabsorção 
de daqueles íons que foram exportados do túbulo renal para o interstício, de modo que, ao 
atingir o fundo da alça, o sangue nos vasos é isosmótico ao interstício medular. No caminho de 
volta ao córtex renal, os vasos retos, agora em contato com o ramo descendente da alça de 
Henle, têm uma alta concentração de solutos em seu interior, o que dá a eles a capacidade de 
reabsorver a água perdida pelo túbulo renal em seu trajeto em direção à medula. Como 
consequência desse sistema em contracorrente, os eletrólitos enviados ao interstício pela alça 
ascendente, assim como a água enviada pela alça descendente, voltam ao sistema circulatório. 
O líquido agora passará por uma regulação mais fina de sua composição, seguindo as 
necessidades fisiológicas do indivíduo, que serão traduzidas em hormônios, os quais alterarão 
os padrões de reabsorção e secreção renal. Como balanço geral, é possível, pois, entender que 
a urina excretada é o resultado do que é filtrado nos glomérulos, menos o que será reabsorvido 
ao longo dos túbulos, mais o que será adicionado ao lúmen tubular pelo processo de secreção. 
Como é possível perceber, os rins exercem um papel chave na manutenção da 
homeostase hídrica, sendo capazes de excretar maior ou menor quantidade de água através da 
urina, modificando, a partir da quantidade reabsorvida de água e Na+, sua concentração 
(osmolalidade). 
Figura 1. Mecanismo de contracorrente. (Silverthorn, 2017 - Adaptado) 
Dessa forma, em situações em que a eliminação do excesso de água se faz necessária, 
há a produção de quantidades significativas de urina diluída. Para que tal processo ocorra, o 
rim precisa reabsorver solutos sem, contudo, permitir a passagem de água. Como dito 
anteriormente, o córtex renal tem a mesma osmolalidade sanguínea, 300 mOsM, sendo a 
reabsorção no túbulo proximal isosmótica, o filtrado, até atingir a alça de Henle, mantém esse 
valor de osmolalidade. O valor da osmolalidade intersticial sofre alterações, à medida que os 
néfrons penetram na medula, podendo atingir 1200 mOsM. Dessa forma, o filtrado que percorre 
a porção descendente da alça de Henle perde água para o interstício e, ao atingir a curvatura da 
alça, tem sua osmolalidade equivalente à da medula. Todavia, na porção ascendente da alça de 
Henle, há uma alteração de permeabilidade da parede tubular, visto que as células da porção 
espessa são impermeáveis à água. Assim, essas células, ao transportarem íons para fora do 
lúmen tubular, não permitem o movimento de água, mantendo o líquido tubular diluído. O 
líquido que deixa a alça de Henle é hiposmótico, apresentando valores de osmolalidade de 
aproximadamente 100 mOsM (Figura 2). Em seguida, o líquido atinge o néfron distal, onde as 
células tubulares têm permeabilidade à água variável e sob controle hormonal. Ainda, é 
possível que haja a reabsorção de uma pequena quantidade de soluto durante a passagem pelo 
ducto coletor, diluindo ainda mais o líquido. 
Em contrapartida, em situações que exigem maior conservação de água por parte dos 
rins, a concentração da urina pode se elevar consideravelmente – até quatro vezes maior que a 
do sangue, devido a mecanismos especializados na medula renal. Tal feito só será possível a 
partir da reabsorção de água sem, no entanto, deixar passar solutos. Para que isso ocorra, as 
células do epitélio tubular do néfron distal, sob controle hormonal, inserem poros em suas 
membranas apicais, o que as confere permeabilidade à água, a qual, por osmose, sai do lúmen 
em direção ao interstício. Dessa forma, quando a permeabilidade é máxima, a remoção de água 
do túbulo é tão eficiente que a concentração da urina pode chegar a 1200 mOsM. 
 
Figura 2. Mudanças na osmolalidade durante a passagem do líquido pelo néfron. (Silverthorn, 2017) 
De maneira mais detalhada, nessa manutenção da homeostasia hídrica há o controle da 
reabsorção da água por meio da vasopressina, hormônio antidiurético (ADH). Esse processo 
envolve a adição e a remoção de poros de água (aquaporinas), na membrana apical sob estímulo 
do ADH. Quando a vasopressina atua nas células-alvo - epitélio do ducto coletor -, torna-o 
permeável à água, permitindo sua saída do lúmen tubular, uma vez que a osmolalidade das 
células tubulares e do líquido intersticial medular são maiores em comparação à do líquido 
tubular. Na ausência de ADH, por sua vez, o ducto coletor é impermeável à água. Entretanto, 
a permeabilidade não é um fenômeno tudo ou nada, e sim, dependente da quantidade de 
vasopressina presente. Um efeito gradual do hormônio permite que o corpo regule a 
concentração de urina de acordo com as necessidades, ou seja, quanto maiores os níveis de 
ADH, mais água é reabsorvida. Esse controle da permeabilidade do epitélio do ducto coletor 
se dá a partir da presença das aquaporinas 2 (AQP2), que podem ser encontradas em dois locais 
nas células do ducto coletor: na membrana apical e na membrana das vesículas de 
armazenamento, no citoplasma. A fim de que o controle seja efetivo, as células dos ductos 
coletores apresentam poucas aquaporinas em sua membrana apical e estocam seus AQP2 nas 
vesículas citoplasmáticas de armazenamento. Dessa forma, quando a vasopressina chega ao 
ducto coletor, ela se liga aos receptor V2 na membrana basolateral, o que ativa a proteína G e 
o sistema de 2º mensageiro do AMPc. A fosforilação das proteínas intracelulares faz com que 
as vesículas de AQP2 se movam para a membrana apical, fundindo-se e se inserindo nela, o 
que torna a célula permeável à água - processo denominado reciclagem da membrana (Figura 
3). 
 
Figura 3. Ação da vasopressina no ducto coletor (Silverthorn, 2017) 
 Para a liberação de vasopressina, são necessários estímulos como: a osmolalidade 
plasmática,o volume sanguíneo e a pressão arterial (Figura 4). Entre esses, o aumento da 
osmolalidade plasmática - estímulo mais potente - é monitorado por osmorreceptores - 
neurônios sensíveis ao estiramento, localizados no hipotálamo - que se retraem e disparam para 
estimular a liberação de vasopressina quando a osmolalidade está acima de 280 mOsM; quando 
abaixo, não disparam. A diminuição da PA e do volume sanguíneo, todavia, são menos 
poderosos para estimular a liberação de ADH. Nessas situações, os receptores atriais de 
estiramento detectam a redução do estiramento atrial devido ao baixo volume sanguíneo, 
enquanto os barorreceptores carotídeos e aórticos detectam a diminuição da PA. Dessa forma, 
quando a PA ou o volume sanguíneo diminuem, esses receptores sinalizam para o hipotálamo 
secretar vasopressina, a fim de conservar o líquido corporal. Além disso, sabe-se, hoje, que a 
secreção de ADH também apresenta um ritmo circadiano, com secreção aumentada durante a 
noite. Como resultado, menos urina é produzida durante a noite e a primeira urina excretada 
pela manhã é a mais concentrada. 
 
Figura 4. Controle da vasopressina (Silverthorn, 2017) 
2) no metabolismo da glicose, incluindo seu mecanismo de transporte tubular, e o que 
ocorre com a insulina em sua passagem pelos rins. 
 Uma vez que o sangue passa pelos capilares na cápsula de Bowman, as substâncias 
filtradas deixam de ser parte do meio interno corporal e estão destinadas a serem excretadas na 
urina, a não ser que sejam reabsorvidas. A maior parte da reabsorção renal total acontece no 
túbulo proximal, sendo que no néfron distal também há reabsorção, apesar de essa ser mais 
controlada de acordo com as necessidades fisiológicas do estado momentâneo do corpo. Em 
seu metabolismo, a glicose é reabsorvida nos rins de forma ativa, pois tem a concentração no 
lúmen do túbulo proximal igual à do plasma sanguíneo, logo, não forma um gradiente de 
concentração. 
 Nesse sentido, muitos solutos são co-transportados pelo sódio. O transporte ativo do 
íon de sódio se dá do lúmen do túbulo proximal para o líquido extracelular (LEC), criando um 
gradiente elétrico no túbulo. A saída desse ânion do filtrado o deixa mais negativo e diluído, 
proporcionando aumento da concentração e carga do LEC. Como o filtrado está menos 
concentrado, é criado o gradiente de concentração, permitindo que íons façam a difusão para 
fora do lúmen caso haja permeabilidade. Os solutos podem utilizar a via paracelular de 
transporte, em que passam entre as células vizinhas, ou a via transcelular, passando pelas 
membranas apical e basolateral das células. 
 O túbulo proximal reabsorve 67% de água e sais do ultrafiltrado glomerular, utilizando-
se de energia derivada da bomba de sódio e potássio na membrana basolateral, e há pouca 
variação da concentração de sódio no túbulo. As porções iniciais do túbulo proximal têm maior 
área de membrana apical e maior número de mitocôndrias, assim, tem maior taxa de reabsorção 
de solutos. O transporte, entretanto, é mais rápido nas porções finais. Não são formados grandes 
gradientes de concentração de soluto entre o lúmen tubular e o sangue peritubular, pois as vias 
paracelulares são permeáveis. É na fase mais proximal que nutrientes essenciais, especialmente 
a glicose, e o bicarbonato são reabsorvidos. A segunda fase, mais distal, reabsorve NaCl, 
principalmente. 
 Em condições ideais, um indivíduo adulto filtra e reabsorve 1,5 Kg de glicose 
diariamente, sendo a carga filtrada do açúcar até 40 vezes maior do que a utilização diária. A 
glicose filtrada é reabsorvida, principalmente, na porção inicial do túbulo proximal, mas se a 
sua reabsorção proximal é inibida com utilização de diuréticos, ácido maleico ou com a 
expansão de volume, os segmentos distais do néfron são capazes de efetuar a reabsorção. 
 Há três mecanismos principais de transporte de sódio no segmento inicial do túbulo 
proximal, sendo eles o cotransporte com solutos, o cotransporte neutro de Na+/H+, e o 
cotransporte neutro com ânions orgânicos. A reabsorção de glicose acontece pelo primeiro 
mecanismo (cotransporte de sódio com solutos orgânicos), e a energia para esse transporte é 
advinda do gradiente de sódio entre o lúmen e a célula, criado pela bomba Na+/K+-ATPase. A 
glicose e os demais solutos orgânicos deixam a célula por difusão, pois ficam com concentração 
elevada, e vão para o sangue capilar peritubular, voltando a circulação sistêmica. A figura 5 
demonstra o cotransporte de glicose com sódio na membrana apical, assim como a sua saída 
da célula para o interstício, por difusão. 
 
Figura 5: Cotransporte de substâncias entre o lúmen tubular e a célula, e entre a célula e o interstício. Atenta-se para a parte 
superior da imagem, que demonstra o cotransporte do íon sódio e glicose, assim como a bomba de sódio e potássio e a difusão 
da glicose. (Aires, 2018) 
 No caso da glicose, há uso de transporte transcelular, sendo esse ativo e secundário, por 
meio de uma proteína de membrana que faz o simporte com sódio (cotransportador de Na+-
glicose SGLT). É importante salientar que o transporte da glicose é independente de insulina 
no rim. No túbulo contorcido proximal, principalmente no terço inicial (segmento S1), tem-se 
o seguinte cenário: no filtrado e no LEC há alta concentração de Na+ e baixa de glicose, 
enquanto no líquido intracelular a concentração de Na+ é baixa e a de glicose, alta. O Na+ utiliza 
a proteína SGLT, na superfície apical, para levar a glicose para dentro da célula, contra o seu 
gradiente de concentração. No segmento S1, o transportador apical é o SGLT2, de alta 
capacidade e baixa afinidade, transportando em proporções iguais íons de sódio e moléculas 
de glicose. No segmento S3, o transportador é o SGLT1, de alta afinidade e baixa capacidade, 
transportando uma molécula de glicose para cada dois íons de sódio. A glicose se difunde para 
o interstício pela superfície basolateral utilizando a proteína GLUT2 no segmento S1 e GLUT3, 
no S3, sendo esses transportadores independentes do íon sódio. 
 Para haver reabsorção de glicose é necessário que a concentração intracelular de Na+ 
permaneça baixa, de modo a manter o movimento passivo do íon do lúmen tubular para célula 
pela formação de gradiente eletroquímico. A proteína SGLT, por cotransporte, aumenta a 
concentração do íon sódio no interior da célula, pois usa o gradiente desse para fornecer a 
energia necessária para o transporte de glicose em um transporte ativo secundário. Logo, é 
necessário reestabelecer o gradiente de sódio, sendo função da Na+/K+-ATPase bombear o íon 
pela membrana basolateral da célula. A figura 6 resume o processo de reabsorção da glicose. 
 
Figura 6: Resumo da reabsorção de glicose no túbulo proximal. (Silverthorn, 2017) 
O balanço glomerulotubular, que tem como função a manutenção do volume de líquido 
extracelular, é a modificação do ritmo de filtração glomerular acompanhada da alteração 
proporcional de reabsorção tubular. Um dos fatores que impactam no balanço glomerulotubular 
é o aumento da concentração de glicose no filtrado, que aumenta a reabsorção de sódio pelo 
seu mecanismo de cotransporte e também pela reabsorção passiva de Na+ pela criação de 
gradientes. A maior reabsorção provoca aumento da filtração glomerular e, logo, aumento da 
carga filtrada de solutos e, pelo aumento das reabsorções totais, haverá o balanço 
glomerulotubular para sódio e água. 
A saturação é uma característica do néfron, pois ele usa proteínas de membrana, 
fazendo transporte mediado. A saturação é a taxa de transporte máximo, ocorrendo quando 
todos os transportadores de certa substância estão ocupados pelo substrato a ser carregado, 
sendo o limiar renal a concentração plasmática em que a saturação ocorre. Caso haja 
transportadores livres, a taxa de transporte dessa substância é proporcional a sua 
disponibilidade. 
 A reabsorçãode glicose no néfron é muito relacionada ao conceito de saturação. 
Quando está em uma concentração normal no plasma, a glicose entra no néfron e é reabsorvida 
em sua totalidade no túbulo contorcido proximal, antes mesmo de chegar ao seu fim. O epitélio 
do túbulo é suprido com muitos transportadores SGLT para capturar a glicose quando essa 
passa através dele. Quando a concentração de glicose é excessiva no plasma, acima do limiar 
renal, os transportadores ficam todos ocupados, acontecendo o processo de saturação e a não 
reabsorção de parte da glicose. 
 A faixa normal aproximada de concentração de glicose no plasma é de 100 a 200 
mg/100 ml, sendo que a reabsorção dessa substância é diretamente proporcional a sua 
disponibilidade no plasma até a sua concentração atingir o limiar renal, em aproximadamente 
300mg/100ml de glicose. A excreção de glicose é zero até atingir o limiar renal, sendo que o 
transporte máximo é atingido quando a taxa de reabsorção da glicose alcança 375mg/min. A 
excreção da glicose na urina é chamada de glicosúria, acontecendo em patologias em que a 
concentração de glicose no sangue é muito alta, como na diabetes melito, ou em alterações 
genéticas em que o néfron não produz transportadores suficientes, havendo glicosúria em 
concentrações normais de glicose. O aparecimento de glicose na urina é um fenômeno 
gradativo, havendo um desvio da linearidade em sua curva de titulação, como demonstrado na 
figura 7. Esse desvio deve-se a existência de néfrons com capacidade variável de reabsorção 
de glicose, havendo saturação em níveis mais baixos, o que causa o glicosúria antes mesmo de 
todos os transportadores de todos os néfrons serem saturados, como demonstrado na figura 8. 
 
 
Figura 7. Relação entre a filtração, reabsorção e excreção de glicose. (Silverthorn, 2017) 
 
 
Figura 8. Curva de titulação da glicose. (Aires, 2018) 
 A reabsorção da glicose não conta com o uso de insulina, entretanto, o hormônio ainda 
efetua seu papel primordial nos rins de mesmo modo que o faria em outro tecido. A insulina é 
filtrada livremente e não tem carga elétrica, não sofre o efeito de Gibbs-Donnan, que é o 
equilíbrio de solutos que podem atravessar a membrana, logo, sua concentração no fluido 
dentro do túbulo é idêntica ao plasma, sendo a razão de fluido tubular (FT) e plasma (P) é igual 
a 1 no espaço de Bowman, não sendo ela reabsorvida nem secretada ao longo dos túbulos. Isso 
propicia que sua concentração vá aumentando no fluido tubular à medida que a água vai sendo 
reabsorvida nos segmentos tubulares. Se fizermos uma punção para verificar a concentração 
de fluido tubular, verificamos que a concentração de insulina aumenta quando mais longe da 
cápsula de Bowman a punção for feita. Podemos calcular a fração de água que é reabsorvida 
nos túbulos pela fórmula 1 −
1
𝐹𝑇
𝑃
 de insulina. Assim, se na metade do túbulo proximal a razão 
𝐹𝑇
𝑃
 passa para 2, verificamos que 50% da água filtrada foi reabsorvida até o local da punção. 
Ainda, o rim pode degradar proteínas por reabsorção apical e digestão intracelular, em sua 
maioria, contudo, a insulina e outras proteínas bioativas como o ANP (peptídeo natriurético 
atrial) passam por um caminho alternativo. No túbulo proximal ela é parcialmente hidrolisada 
na membrana basolateral como forma de evitar maior ativação de seus receptores. Os 
fragmentos da hidrólise ainda caem na circulação peritubular posterior filtração glomerular e 
reabsorção tubular. Na figura 9, verificam-se os valores de concentração do fluido tubular e 
plasma de várias substâncias de acordo com sua posição no néfron. 
 
 
Figura 9. Valores de concentração do fluido tubular e plasma de várias substâncias de acordo com sua posição no néfron. 
Verifica-se que a glicose é absorvida em sua quase totalidade no túbulo contorcido proximal, representando-se o fato pela 
curva FT/P descendente. A insulina, como não é reabsorvida, tem sua curva ascendente, pois o líquido no lúmen tubular 
diminui de volume. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Papel do rim no equilíbrio ácido-básico incluindo os mecanismos de alcalinização e 
acidificação urinária. 
 
O equilíbrio ácido-básico é uma das funções essenciais do corpo, visto que uma 
pequena variação no pH pode levar a desnaturação de proteínas e impossibilitar, 
consequentemente, diversas funções vitais. Dessa forma - sabendo que o limite de pH 
compatível com a vida é de 6,8 a 8,0 - o organismo apresenta três sistemas primários que 
regulam a concentração de H+ nos líquidos corporais: (1) sistemas tampões químicos ácido-
base dos líquidos corporais; (2) centro respiratório que regula a remoção de CO2; (3) rins que 
podem excretar urinas mais ácidas ou mais alcalinas, reajustando a concentração de H+. Entre 
esses sistemas de controle, apesar dos rins apresentarem uma resposta mais lenta, esses são, 
sem dúvida, os sistemas reguladores ácido-base mais potentes. Assim, sabe-se que, para a 
manutenção do pH corporal, o sistema renal faz uso de 3 mecanismos principais de acidificação 
da urina: (1) secreção de hidrogênio e reabsorção de bicarbonato, (2) eliminação de ácidos 
livres ou sais ácidos e (3) secreção de sais de amônia. Em virtude dessa capacidade do rim, o 
pH urinário varia fisiologicamente entre 5,5 a 7 e pode apresentar um pH mínimo de 4,5 e 
máximo de 8,5. 
 Para que ocorra o processo de secreção de H+ e reabsorção de HCO3
-, é necessário, 
primeiramente, a geração desses íons, em que, a partir da reação em CO2 e H2O - catalisada 
pela enzima anidrase carbônica - o íon H+ é secretado. Por outro lado, com a hidratação de CO2, 
forma-se o H2CO3 que, instantaneamente, dissocia-se em H
+ e HCO3
-. Tal formação também 
pode acontecer através da dissociação intracelular da água em H+ e OH-, em que o H+ é 
secretado para o lúmen tubular e o OH- reage intracelularmente com o CO2, sob a ação da 
anidrase carbônica, originando HCO3
-. Em sequência, verifica-se a secreção tubular de H+, que 
se caracteriza por ocorrer em praticamente todas as partes dos túbulos, exceto nas porções finas 
ascendentes e descendentes da alça de Henle. Além disso, sabe-se que aproximadamente 80 a 
90% de toda secreção de H+ (e reabsorção de HCO3
-) é nos túbulos contorcidos proximais 
(TCP). No entanto, ao analisar o pH intratubular no final do TCP, percebe-se que há um 
pequeno gradiente transepitelial de H+, comparado com o pH plasmático peritubular. Logo, 
nota-se que a secreção de H+ no TCP, apesar de ser de alta capacidade, é de baixo gradiente. 
Já, nas porções finais do néfron, o nível de secreção de H+ é menor, no entanto o pH 
intraluminal pode atingir a valor mínimo de 4,4 - caracterizando um sistema de baixa 
capacidade, mas de alto gradiente. 
 Para a promoção da secreção celular de H+ pela membrana apical das células tubulares 
renais, são utilizados pelo menos 3 tipos de transportadores. O trocador Na+/H+ - mecanismo 
de transporte ativo secundário - responsável pela maior fração de secreção tubular renal de H+ 
e localizado, preferencialmente, nos túbulos proximais, no ramo ascendente grosso da alça de 
Henle e no túbulo distal convoluto. (Figura 10) Esse transportador ativo de H+ é acoplado ao 
transporte de Na+ para a célula, pela proteína trocadora sódio-hidrogênio, em que a energia da 
secreção de H+ contra seu gradiente de concentração é derivada da energia do gradiente de 
sódio dissipada durante o movimento de Na+ para a célula a favor do gradiente de concentração, 
estabelecido pela bomba de sódio e potássio ATPase na membrana basolateral. O HCO3
-, por 
sua vez, gerado na célula (quando H2CO3 é dissociado em H
+ e HCO3
-), move-se a favor do 
gradiente através da membrana basolateral para o líquido intersticial renal e para o sangue 
capilar peritubular. O resultado efetivo é a reabsorção de um íon HCO- para cada H+ secretado. 
Outro mecanismo de transporte é a H+ATPase do tipovacuolar - processo ativo primário - que 
se localiza, preferencialmente, nas células intercalares tipo α do túbulo coletor cortical e do 
ducto coletor da medula externa e interna. Nesse transportador, é estabelecido um elevado 
gradiente transepitelial de concentração de H+, uma vez que o H+ é transportado diretamente 
por proteínas específicas, as ATPases transportadoras de hidrogênio, e a energia necessária 
para bombear o íon deriva diretamente da degradação de ATP em ADP - característica de 
extrema importância para a possibilidade de formação de urinas muito ácidas. (Figura 9) Em 
comparação com o primeiro mecanismo, os dois se assemelham pelo fato de que para cada H+ 
secretado, um HCO3
- é reabsorvido; no entanto, diferem-se principalmente pela origem da 
energia que move o H+. Por último, existem também o H+/K+-ATPase - transportador ativo 
primário - presente no túbulo coletor inicial, túbulo coletor cortical e ducto coletor da medula 
externa, que agem de forma semelhante ao H+ ATPase. 
 
 
 
Figura 9. Mecanismo de transporte ativo primário de H+ (Berne e Levy, 2015) 
 
À medida que ocorre a secreção de H+, há também a reabsorção de HCO3
-. O íon 
bicarbonato não é permeável diretamente pelas membranas luminais, assim, precisa ser 
reabsorvido por processo especial no qual se combina primeiro com H+ para formar H2CO3 que 
dissocia-se em CO2 e H2O; o CO2 consegue se difundir pela membrana tubular, entrando na 
célula tubular, recombina-se com H2O, por ação da enzima anidrase carbônica, formando uma 
nova molécula de H2CO3 que se dissocia novamente em HCO3
- e H+; o HCO3
- se difunde 
através da membrana basolateral para o líquido intersticial e é captado pelos capilares 
peritubulares. Dessa forma, entende-se que a reabsorção de HCO3
- é indireta, uma vez que o 
HCO3
- que chega ao líquido intersticial não é o mesmo que foi filtrado nos túbulos. (Figura 10) 
Além disso, tal transporte é também facilitado através de dois principais mecanismos: (1) 
cotransporte Na+-HCO3
-, eletrogênico, transportando 1Na+ para 3 HCO3
- , que é localizado 
principalmente no túbulo proximal - onde ocorre cerca de 80% da reabsorção; e (2) trocador 
Cl--HCO3
-, presente nos últimos segmentos do túbulo proximal, no segmento ascendente 
espesso da alça de Henle e nos túbulos e ductos coletores. 
 
 
Figura 10. Reabsorção de bicarbonato na célula tubular proximal e transporte ativo secundário de H+ (Berne e Levy, 2015) 
 
 Assim, a partir da secreção de H+ e da filtração de HCO3
-, os dois íons entram nos 
túbulos e se combinam para formar CO2 e H2O. Esse processo de titulação, entretanto, não é 
bem exato, visto que existe um pequeno excesso de H+ nos túbulos a ser excretado na urina, o 
que corresponde aos ácidos não voláteis eliminados. Para isso, existe o 2º mecanismo de 
manutenção do equilíbrio ácido-básico: a eliminação de ácidos livres ou sais ácidos, por meio 
de tampões urinários como fosfato, creatinina, amônia, urato e citrato. Entre esses, o sistema 
de tampão fosfato, composto por HPO4
2- e H2PO4
-, é um eficiente tampão tubular, uma vez que 
a água é reabsorvida em maior grau que o fosfato - tornando-o mais concentrado no líquido 
tubular -, e a pK do sistema tampão fosfato é mais próxima ao pH da urina sob condições 
normais. Os mecanismos de tamponamento do sistema se dão a partir da existência de excessos 
de H+ que não podem ser tamponados por HCO3
-. Logo, qualquer excesso de H+ pode se 
combinar com HPO4
2-, formando H2PO4
-, e ser excretado como um sal ácido, NaH2PO4. Além 
disso, sabe-se que a cada H+ secretado no lúmen tubular que se combina com um tampão não 
HCO3
-, um novo HCO3
- é adicionado ao sangue. (Figura 11) 
 
Figura 11. Tamponamento dos H+ secretados pelo fosfato filtrado (Guyton, 2017) 
 
Por fim, mas não menos relevante, há o mecanismo de secreção dos sais de amônia, 
responsáveis por 50% da excreção dos sais provenientes de metabolismos diários na forma de 
sal de amônio, principalmente cloreto de amônio (NH4Cl). Como forma de tampão, a amônia 
oferece várias vantagens, visto que é metabolicamente menos dispendiosa que o fosfato, que é 
retirado das reservas celulares ou ósseas às custas de um componente funcional ou estrutural, 
enquanto a amônia se constitui de nitrogênio que são excretados na forma do catabólico uréia; 
energeticamente menos dispendiosa, pois a síntese do seu precursor glutamina envolve apenas 
um ATP por molécula, além da utilização dela sem gasto de energia; e fisiologicamente mais 
vantajosa, já que a secreção de amônia é proporcional à secreção de H+, o que mantém a 
concentração luminal baixa e favorece a secreção de ácidos. 
 Para melhor entendimento da ação do tampão amônia, composto por amônia (NH3) e 
íon amônio (NH4
+), deve-se saber que o NH4
+ excretado pelos rins é produzido nas células 
renais - principalmente nos túbulos proximais - a partir de aminoácidos - especialmente 
glutamina. Esse aminoácido é liberado para os rins e transportado - via cotransporte com Na+, 
pelas células epiteliais dos túbulos proximais - do segmento ascendente espesso da alça de 
Henle e dos túbulos distais. Dentro da célula, cada molécula de glutamina é metabolizada, no 
interior da mitocôndria, formando NH3, H
+ e α-cetoglutarato. Parte da NH3 formada difunde-
se para o lúmen, todavia a maior parte combina-se com H+, formando NH4
+, que é secretado 
para o lúmen tubular via trocador Na+/H+, em que o H+ é substituído pelo NH4
+. O α-
cetoglutarato, por sua vez, é metabolizado a CO2, glicose e HCO3
-, o qual é reabsorvido pela 
membrana basolateral. Dessa forma, para cada íon H+ secretado na forma de NH4
+, um novo 
íon HCO3
- é transferido para o sangue. Além disso, percebe-se que a concentração de amônia 
no interior dos túbulos não é contínua ao longo do trajeto, já que uma porção significativa de 
NH3 e NH4
+, secretada pelos túbulos contorcidos proximais, é reabsorvida pela alça de Henle. 
No segmento ascendente espesso, a reabsorção ocorre não só por meio de transporte ativo 
secundário, substituído o K+ no cotransportador 1Na+/1K+/2Cl-, assim como pelo transporte 
passivo paracelular, em função da voltagem transepitelial do lúmen positiva nesse segmento. 
O NH4
+ reabsorvido pelo segmento ascendente da alça de Henle acumula-se no interstício 
medular, gerando um gradiente corticomedular. Essa elevada concentração intersticial de NH3 
e NH4
+, juntamente com o gradiente de pH nos ductos coletores, prevê a força motriz para a 
secreção de NH3 no lúmen do ducto coletor. Dois mecanismos para a secreção do NH4
+ foram 
identificados. No primeiro, difusão não iônica, o NH3 se difunde do interstício medular para o 
lúmen do ducto coletor e é protonado em NH4
+ pela acidez do fluido tubular. Como o ducto 
coletor é menos permeável ao NH4
+ que ao NH3, o íon é retido no lúmen tubular e eliminado 
do corpo na urina. Já no segundo, o mecanismo envolve antiporters NH4
+-H+, localizados nas 
membranas basolateral e apical das células do ducto coletor. Sabe-se também, que uma das 
características importantes do sistema renal do NH4
+, é que a quantidade de amônia produzida 
pelo rim é influenciada por pelo menos 3 fatores: (1) pH do fluido intratubular, pela relação 
inversa entre o pH do fluido intratubular e a quantidade total de amônia; (2) equilíbrio ácido-
básico sistêmico, pelo controle das enzimas responsáveis pelo metabolismo celular da 
glutamina no túbulo proximal e (3) concentração plasmática de K+. (Figura 12) 
 
 
Figura 12. Tampão amônia e mecanismos de transporte (Berne e Levy, 2015) 
 
 Portanto, conclui-se que são a partir desses 3 principais mecanismos que o corpo faz a 
manutenção do seu equilíbrio ácido-básico. Todavia, deve-se lembrar também que existem 
fatores que podem afetar na secreção de H+ e na reabsorção de HCO3
-, como: (1) pH do sangue 
arterial, (2) volume circulatório efetivo, (3) carga filtrada de bicarbonato, (4) concentraçãoplasmática de K+, glicocorticóides, mineralocorticóides e angiotensina. Entre esses, há o pH do 
sangue arterial, em que na acidose, há elevação da disponibilidade intracelular de íons H+, 
aumentando não só a sua secreção para o lúmen tubular, assim como o pH sanguíneo pela 
adição do íon HCO3
- no plasma. Na alcalose, por outro lado, a excreção renal de H+ é diminuída. 
O mecanismo regulador, em sua realidade, é muito mais complexo que esse simples resumo, 
uma vez que quatro fundamentais distúrbios podem alterar o pH do sangue: as acidoses e 
alcaloses respiratórias, além das acidoses e alcaloses metabólicas. 
 Tanto a acidose respiratória quanto a metabólica provocam uma diminuição na 
proporção de HCO3
-/H+ no líquido tubular renal. Na acidose respiratória, o excesso de H+ deve-
se ao aumento da PCO2 no LEC, que estimula a secreção de H
+ e a resposta compensatória renal 
se dá pela elevação da secreção renal de H+, com consequente crescimento da produção de 
novo HCO3
- do plasma, via excreção renal de NH4
+. Essa secreção pode ser por 2 vias: (1) 
elevação aguda da Pco2 que estimula diretamente a célula proximal para secretar H
+ e (2) a 
estimulação do trocador Na+/H+ luminal e do cotransportador Na+-HCO3
- basolateral. Na 
acidose metabólica, por outro lado, também ocorre diminuição de pH e aumento da 
concentração de H+. Entretanto, nesse caso, a anormalidade primária é pela diminuição do 
HCO3
- plasmático e a compensação é dada pelo rim através do acréscimo de novo HCO3
- no 
LEC e pela hipoventilação. (Figura 13) 
 As alcaloses, por sua vez, independentemente de ser causada por anormalidades 
metabólicas ou respiratórias, ocorrem por aumento da proporção de HCO3
-/H+, sendo o 
resultado final o excesso de HCO3
- que não pode ser reabsorvido pelos túbulos e, assim, são 
excretados na urina. Na alcalose respiratória, há aumento no pH do LEC e queda da 
concentração de H+ em função da diminuição da PCO2 plasmática provocada por 
hiperventilação. Essa redução de PCO2 gera queda da secreção de H
+ pelos túbulos renais, o que 
leva à insuficiência de íons H+, os quais reagiriam com o HCO3
- a ser secretado. Dessa forma, 
a resposta compensatória se dá pela maior excreção de HCO3
-, reduzindo a concentração 
plasmática de bicarbonato e corrigindo a alcalose. Diferentemente da respiratória, a alcalose 
metabólica ocorre com a diminuição da concentração de H+ e aumento do pH, pela elevação 
da concentração de HCO3
- no LEC. Assim, as compensações primárias são diminuição da 
ventilação, o que eleva a Pco2, e maior excreção renal de HCO3
-, que contribui para compensar 
o aumento inicial da concentração de HCO3
- no LEC. (Figura 13) 
 
Figura 13. Comparação dos distúrbios ácido-básicos. (Berne e Levy, 2015) 
 
 Assim como o pH arterial pode afetar na reabsorção e secreção de HCO3
- e Na+, sabe-
se que a quantidade do volume circulatório efetivo também pode afetar, uma vez que na sua 
queda, há a estimulação da reabsorção renal de Na+ por sistemas como renina-angiotensina ou 
inervação simpática. Tanto a angiotensina II quanto a aldosterona e a norepinefrina estimulam 
o trocador Na+/H+ no túbulo proximal. Dessa forma, como a reabsorção de Na+ está acoplada 
à secreção de H+, a contração do volume não só aumenta a reabsorção de Na+, mas também 
eleva a secreção de H+ (e secreção de HCO3
-). A longo prazo, a depleção de volume também 
eleva os níveis plasmáticos de aldosterona, a qual estimula a secreção de H+ nos túbulos 
proximais, coletores corticais e medulares. Assim, é sabido que a hipovolemia pode levar o 
indivíduo à alcalose de contração. Todavia, a regulação do volume circulatório efetivo tem 
precedência sobre a regulação do pH plasmático. 
 Há também uma relação recíproca entre o nível de K+ no plasma e a secreção de H+. 
De modo geral, a hipopotassemia leva à alcalose e a hiperpotassemia à acidose. Na 
hipopotassemia, são estimulados o trocador Na+/H+apical e o contransportador Na+-HCO3
- 
basolateral, uma vez que durante a depleção de K+, o pH das células tubulares cai, resultando 
em uma acidose intracelular crônica. Essa depleção estimula a secreção de H+, síntese de NH3 
e excreção de NH4
+, aumentando a eliminação renal de H+ e NH4
+. Já na hiperpotassemia, 
ocorre a queda da excreção de NH4
+, não só pela queda da síntese de NH4
+, mas também pela 
diminuição de seu acúmulo no interstício medular. A elevação da concentração de K+ no lúmen 
no ramo ascendente grosso da alça de Henle pode comprometer a reabsorção de NH4
+, visto 
que o K+ compete com o NH4
+ no transportador Na+/K+/2Cl- e no canal de K+. A redução de 
NH4
+ no interstício medular disponibiliza menos NH3 a fim de ser difundido para o interior do 
lúmen do ducto coletor medular, levando à queda da excreção de NH4
+ e, assim, à acidose. 
 Além disso, por fim, os efeitos dos diuréticos na secreção renal de H+ podem promover 
a excreção de urina alcalina ou ácida. Os diuréticos que promovem a excreção de urina 
alcalinam incluem os diuréticos inibidores da anidrase carbônica e os poupadores de K+. Dentre 
esses, os inibidores da anidrase carbônica têm o seu maior efeito no túbulo proximal, onde 
impedem a secreção tubular de H+, inibindo também a reabsorção tubular proximal de HCO3
-. 
Os poupadores de K+, por sua vez, inibem os canais luminais de Na+ do túbulo coletor, o que 
leva a hiperpolarização da membrana luminal, dificultando a secreção de H+ pela H+-ATPase 
eletrogênica. Já os diuréticos que promovem a excreção de urina ácida promovem a 
acidificação da urina através de 3 mecanismos: (1) contração de volume extracelular, elevando 
os níveis plasmáticos de ANG II e de aldosterona, com consequente crescimento da secreção 
de H+; (2) aumento do aporte de Na+ no túbulo coletor, o que promove a reabsorção 
eletrogênica de Na+ nesse segmento, com consequente elevação da negatividade luminal, que 
estimula a secreção eletrogênica de H+ pela H+-ATPase luminal; (3) estímulo da secreção 
passiva de K+ por canais luminais das porções finais do néfron, provocando a depleção de K+, 
que faz a secreção de H+ crescer. 
 
 
REFERÊNCIAS: 
- BERNE & LEVY : Fisiologia / editores Bruce M. Koeppen, Bruce A. Stanton ; 
[tradução Adriana Pitella Sudré...[et al.]. - Rio de Janeiro : Elsevier, 2015. 
- GUYTON, A. C. Tratado de Fisiologia Médica, Elsevier, 13ed, 2017; 
- MELLO AIRES, M. Fisiologia, 5ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro. 2018; 
- SILVERTHORN, D.U. Fisiologia Humana, 7º Ed. Artmed, Porto Alegre, 2017;