Fisiologia Renal

Sistema Urinário Funções do rim:  Excreção dos produtos da degradação do metabolismo e substanciais químicas estranhas.  Regulação do equilíbrio acido - básico.  Regulação da pressão arterial (sistema renina angiotensina), alem de secreção de substancias variáveis.  Regulação equilíbrio hidroelétrico.  Regulação da produção de eritrócitos (secreção de eritropoetina que estimula a produção de hemácias).  Regulação da produção de vitamina D. Suprimento renal: o fluxo de sangue para os rins corresponde normalmente cerca de 20 a 25% de todo o debito cardíaco, ou seja, cerca de 1 a 1,5L / minuto. Nefron: unidade funcional dos rins, no ser humano em cada rim tem-se cerca de 1,2 milhões de nefrons. Nos rins o músculo liso com seu movimento ajuda a enviar urina para os cálices renais, pelve renal e assim por diante. Tipos de nefrons: Corticais: localizados na região mais externa do córtex renal, possuem alça de henle curta penetrando pouco na medula renal. Justamedulares: cerca de 20 a 30%, possui seu glomérulo localizado mais profundamente no córtex renal próximo a medula, possui também alças de henle longas que mergulham profundamente na medula renal, possuem vasos retos que não são encontrados nos corticais que são responsáveis pelo fluxo de sangue na medula renal.

Filtração glomerular: é a primeira etapa para a formação da urina.  Começa com a filtração de grande quantidade de liquido através dos capilares glomerulares.  Em um ser humano de porte médio a filtração glomerular é de cerca de 125ml/minuto ou cerca de 180L/dia, o que sem duvida é um desperdício muito grande de sangue, mas como esta é a primeira de todas etapas renais para formação da urina não é preciso se preocupar.  A filtração glomerular corresponde a cerca de 20% do fluxo plasmático renal, e a reabsorção tubular (que veremos mais adiante) corresponde a 178 a179L/dia, com isso a excreção urinaria é de cerca de 1 a 2L/dia. Membrana dos capilares glomerulares: assemelha-se muito a de outros capilares exceto pelo fato de ser constituída por três camadas em vês das duas habtuais. Endotélio fenestrado (endotélio capilar) Membrana basal Podocitos (camada de células epiteliais) Em seu conjunto estas três camadas formam uma barreira de filtração que faz a depuração renal, por exemplo, deixando passar H2O e solutos, mas permeável a proteínas.  Endotélio fenestrado: exibe milhares de pequenas perfurações que são relativamente grandes sendo por isso chamado de fenestrado, as células endoteliais são ricas em cargas negativas fixas o que impede a passagem de proteínas plasmáticas, mas deixando passar H2O, sódio e pequenos solutos.Tamanho dos poros cerca de 70 nanômetros.  Membrana basal: circunda todo o endotélio sendo constituída por uma rede de fibras colágenas e proteoglicanas, com amplos espaços pelo qual podem ser filtradas grandes quantidades de H2O e solutos, sendo uma barreira para proteínas.Cerca de 7 a 10 nanômetros.  Podocitos: camada epitelial de células em forma de pés, sendo separadas por lacunas denominadas poros em fenda pelo qual passa o filtrado glomerular, aqui monócitos e macromoléculas são filtrados.  Na filtração renal tem-se 2 redes de capilares: 1. Capilares glomerulares 2. Capilares peritubulares que reabsorvem para o sangue o que foi filtrado pelos capilares glomerulares. Controle fisiológico da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal: Praticamente todos os vasos sanguíneos dos rins, incluindo arteríolas aferentes e eferentes são ricamente inervadas por fibras nervosas simpáticas (nervos simpáticos renais) e a sua ativação causa a contrição das arteríolas renais diminuindo tanto o fluxo renal quanto à filtração glomerular. O controle da circulação renal também ocorre por hormônios e autacóides. Estes controles regulam o fluxo sanguíneo renal, como também a filtração glomerular e reabsorção tubular.

Aparelho justaglomerular:  Macula densa: regula o fluxo sanguíneo renal e glomerular, auto-regulação, ou seja, feedback, por exemplo, o aumento de fluxo do liquido tubular causa uma resposta do aparelho justaglomerular da macula densa que causa a diminuição da resistência da arteríola eferente, diminuindo a filtração glomerular o que por sua vez diminui o fluxo tubular;  Células granulares: produtores de renina (sistema renina angiotensina);  Processamento tubular: O filtrado glomerular, quando chega ao túbulo proximal, alça de Henle, túbulo distal e túbulo coletor, o filtrado sofre uma reabsorção e também uma secreção tubular;  Secreção urinaria: é o filtrado glomerular + secreção tubular – reabsorção tubular;  Nefron: sua função é limpar o plasma sanguíneo, retirando dele substancias indesejáveis em sua passagem pelo rim. Sistema arterial do tipo porta, possui 2 redes de capilares: 1. arteríola aferente → capilares glomerulares 2. arteríola eferente → capilares peritubulares 3. Apenas 2% da circulação renal penetra na medula pelos vasos retos. Túbulos renais possuem três divisões funcionais: 1. Divisão: túbulo proximal ou contorcido 2. Divisão: alça de henle + 1° metade do túbulo distal 3. Divisão: 2° metade túbulo distal + ducto coletor Visão geral: 1. O glomérulo não é um filtro seletor, sendo pouco seletivo pis por ele passam para a urina aminoácidos, glicose etc... 2. Túbulo proximal ou contorcido reabsorve 2/3 ou 65% de toda a água e sal, glicose, 100% dos aminoácidos, são reabsorvidos dos túbulos proximais para os capilares peritubulares. 3. O glomérulo não é seletivo, pois desta maneira ele elimina substancias indesejáveis como a creatina e uréia que são extremamente tóxicas para o organismo e por tanto não serão reabsorvidas pelo túbulo proximal. 4. A alça de henle + 1° metade do túbulo distal faz o mecanismo que promove diluição e concentração da urina (mecanismo de contra corrente). 5. A 2° metade túbulo distal + ducto coletor controle iônico e hídrico sendo esta região sendo influenciada por hormônios. 1° divisão: O epitélio do túbulo proximal é formado por células especializadas em reabsorção.

Elementos que são reabsorvidos:  Na+  H2O  Cl Glicose  Aminoácidos  HCO3Nas membranas basolaterais tem-se bombas de Na+/K+ ATPase, que fazem um transporte ativo primário e secundário. Estas bombas de Na+/K+ ATPase aumentam a concentração de sódio extracelular no sangue do capilar peritubular, aumentando também a concentração de potássio intracelular. O gradiente de concentração iônico do sódio intracelular é baixo devido ao trabalho das bombas de Na+/K+ ATPase, com isso tem-se a tendência do sódio tubular de entrar para dentro da célula mas as membranas celular e impermeável a este sódio.Para o sódio ser reabsorvido existe um complexo com a glicose e aminoácidos. 1. Reabsorção de sódio e glicose; O Na+ é reabsorvido por intermédio de uma proteína que ao mesmo tempo também transporta a glicose para dentro da célula, quando tanto o sódio como a glicose ao mesmo tempo se ligam a esta proteína a mesma muda a sua conformação o que permite a entrada de ambos para dentro da célula epitelial do tubulo proximal, para então serem reabsorvidos para o sangue. 2. Reabsorção de sódio e aminoácidos; Ocorre o mesmo processo que o descrito acima, mas agora se tem uma proteína transportadora de sódio e aminoácidos, tanto este processo como o descrito acima é co-transporte ativo secundários. Transporte ativo secundário, pois ambos processos dependem das bombas de Na+/K+ ATPase que existem por toda a célula tubular.

3. Reabsorção de água; Ocorre por osmose, quando os solutos são transportados para fora do túbulo, ou seja, para dentro da célula tubular tanto por transporte primário quanto secundário, a concentração dentro do túbulo tende a diminuir e a concentração dentro da célula tubular tende a aumentar, isto cria um diferencial do gradiente de concentração iônico que por sua vista provoca a osmose da água no sentido de maior concentração, ou seja, dentro da célula tubular.A água como é uma molécula pequena e muito solúvel através da membrana celular, ela passa livremente através da própria célula. 4. Reabsorção de cloro; Quando o sódio é reabsorvido através da membrana celular para o capilar peritubular, ou seja, para fora do lúmen deixa o mesmo com uma carga negativa, o oposto ocorre com liquido intersticial que devido ao influxo de sódio fica com carga positiva, esta diferença de carga faz com que o cloro (Cl-) que devido a sua carga negativa e atraído pela carga positiva do sódio para fora do lúmen, através da via paracelular (através da junção aberta). 5. Reabsorção do bicarbonato (HCO3-): Nas escovas das células epiteliais renais, tanto do lado interno quanto do lado externo existe a enzima anidrase carbônica.  Como já vimos o sódio é reabsorvido junto com o a glicose ou aminoácidos, o restante do sódio é transportado do lúmen tubular para as células por mecanismos de contratransporte;  Mecanismo de contratransporte: reabsorve sódio, enquanto secreta outras substancias para o lúmen tubular geralmente íons H+ ou seja, influxo de sódio e secreção de hidrogênio esta secreção propicia a formação de água e CO2 no lúmen;

 O CO2 coco sabemos é permeável à membrana celular, ocorrendo então o seu influxo para dentro da célula, dentro da célula o CO2 se combina com H2O;

 O íon H+ sai da célula através do contratransporte, com o influxo de sódio;

2° divisão: mecanismos de contracorrente: A alça de henle é constituída por três seguimentos funcionalmente distintos:

1. Ramo ascendente e descendente delgado; Os ramos descendente delgado e ascendente delgado: possuem membranas epiteliais delgadas, sem bordas em escova, com poucas mitocôndrias e níveis mínimos de atividade metabólica. A parte descendente delgada é muito permeável à água e pouco permeável a íons. 20% de toda a água filtrada é reabsorvida de volta para o sangue na alça de henle (Ramo descendente delgado), visto que os ramos ascendentes delgados e espessos são ambos praticamente impermeáveis à água. 2. Ramo ascendente espesso. Possui células epiteliais espessas, com muitas mitocôndrias (alta atividade metabólica) e capazes de reabsorção ativa de sódio, cloro e potássio (cerca de 25%).  Região de muito transporte iônico.  Região praticamente impermeável a H2O o que diminui a osmolaridade.  Têm-se bombas transportadoras de sódio, cloro e potássio.  O fluxo sanguíneo nos capilares desta nesta região é muito lento, o que conseqüentemente deixa o transporte de íons para o interstício muito lento, por isso existe uma hiperosmolaridade medular.

A perda de água sem a perda sem de íons aumenta a osmolaridade. No túbulo proximal a osmolaridade é de 300 µmol sendo igual a do sangue, à medida que a alça de henle vai mergulhando na medula renal a osmolaridade vai aumentando (perda de H2O) ate um Maximo de 1400 µmol, após isso no ramo ascendente espesso a água não é reabsorvida, mas sim íons o que diminui a concentração e pro sal vês a osmolaridade, que volta a 300 µmol. Túbulo distal 1° metade: logo em sua porção inicial, tem-se o complexo justaglomerular que fornece o controle por feedback a filtração glomerular e do fluxo sanguíneo do mesmo nefron. A 1° metade do túbulo distal possui as mesmas características do ramo ascendente espesso da alça de henle, ou seja, reabsorção da maioria dos íons como sódio, cloro e potássio, sendo praticamente impermeável à água e uréia. Essa porção é denominada segmento diluídor, pois também dilui o liquido tubular. 3° divisão: O ducto coletor pode variar a permeabilidade da membrana podendo concentrar o fluido tubular entre 50 µmol (valor que sai do túbulo distal) e 1400 µmol (concentração máxima), quem controla esta permeabilidade é o hormônio ADH. Na presença de altos níveis de ADH, estes seguimentos (túbulo distal final e ducto coletor) ficam permeáveis à água, entretanto na ausência de ADH estes seguimentos são praticamente impermeáveis à água.

Por exemplo: ↑ concentração ADH, uma maior quantidade de água é reabsorvida para o interstício medular, o que por sua vês aumenta a contração da urina e diminui o seu volume. Osmorreceptores do bulbo: controla a secreção de ADH  Se a água estiver em alta concentração no sangue, tem-se a diminuição da secreção de ADH, o que deixa a membrana do ducto coletor impermeável a água o que por sua vês diminui a reabsorção com conseqüente maior excreção urinaria.  Hormônio aldosterona: aumenta a reabsorção de sódio e secreção de potássio para os túbulos renais, ou seja, para a urina.  A aldosterona estimula a bomba de Na+/K+ ATPase.  Quem controla a secreção de aldosterona é controlada pela pressão arterial e pela concentração de sódio no sangue, caso haja muito sódio no sangue tem-se a inibição da enzima renina que por sua vês inibe a aldosterona e conseqüentemente inibindo a bomba de Na+/K+ ATPase. Controle iônico e equilíbrio acido/básico: Os rins controlam ao excretarem urina acida ou básica.  Secreção de íons H+ e reabsorção de íons bicarbonato pelo túbulo renal, pode variar de acordo com as necessidades fisiológicas;  ↑ [HCO3-] ↑ pH ↓ [H+];  ↓ [HCO3-] ↓ pH ↑ [H+]. Este controle ocorre no túbulo distal e coletor cortical.

*Células que fazem à regulação do equilíbrio eletrolítico. Regulação da excreção e da concentração de potássio no liquido extracelular: A concentração de potássio no meio extracelular e plasma sanguíneo:  4 mEq/L, concentração normal  3,5 mEq/L hipocalemia  5 mEq/L hipercalemia  Cerca de 2% do potássio estão no meio extracelular e plasma, muito pouco o que dificulta a regulação neste meio. A concentração de potássio no meio intracelular:  150 mEq/L ou mais de 20 vezes a concentração no meio extracelular.  Cerca de 98% do potássio corporal estão neste meio. A concentração de potássio extracelular é muito mais importante que a intracelular, pois uma pequena variação de sua concentração pode levar a uma hiper ou hipocalemia, o potássio também é muito mais importante para a repolarização do potencial de ação.

 Hipercalemia: com o excesso de potássio a célula hiperpolariza, criando uma dificuldade para um novo potencial de ação, pode levar a insuficiência cardíaca.  Hipocalemia: com a falta de potássio a célula tem uma dificuldade para repolarizar, causando franqueza muscular e também problemas para o miocárdio.  Em ambos o caso pode-se ter uma parada cardíaca com uma conseqüente parada respiratória.  A manutenção do balanço do potássio depende principalmente de sua excreção pelos rins, visto que pelas fezes corresponde à cerca de apenas 5 a 10% da ingestão de potássio. Mecanismos reguladores do potássio: regulação da distribuição interna do potássio. Após a ingestão de potássio em uma refeição normal, se tem o aumento da calemia ([K+] no plasma) que continuaria a aumentar ate um nível letal se não fosse o rápido deslocamento do potássio para o meio intracelular, onde permanecera até que o rim consiga eliminar este excesso. 1. Quando a calemia aumenta, mesmo que seja muito pouco entram em ação três mecanismos: 2. Secreção de insulina: que estimula a captação de potássio para o interior das células, sendo este um dos fatores mais importantes para a manutenção da calemia. 3. Adrenalina 4. Secreção de aldosterona: que estimula a bomba de Na+/K+ ATPase, o que aumenta a captação de potássio para o interior da célula.Tem ainda a função de aumentar a excreção urinaria de potássio ao aumentar a permeabilidade da membrana luminal ao potássio.

*A excreção de potássio tem de ser igual à ingestão.   Fatores que aumentam a concentração de potássio extracelular:  Deficiência na insulina (diabetes melito);  Deficiência na aldosterona;  Alcalose;  Lise celular;  Exercício físico rigoroso.

Equilíbrio fisiológico desequilíbrio acido/básico pode causar alterações na distribuição de potássio:  Acidose metabólica aumenta a concentração de potássio extracelular, pois se tem um aumento da concentração de íons H+ no liquido extracelular o que reduz a capitação de potássio, ou seja, aumenta a concentração de potássio extracelular.  Alcalose metabólica diminui a concentração de potássio extracelular, pois se tem uma diminuição da concentração de íons H+ no liquido extracelular o que aumenta a capitação de potássio, ou seja, diminui a concentração de potássio extracelular.  O efeito do aumento da concentração de íons H+ sobre a distribuição interna de potássio, consiste em diminuir a atividade da bomba de Na+/K+ ATPase o que por sua vês diminui a captação celular de potássio elevando sua concentração extracelular. No diabético melito tipo um ou insulino dependente: ou seja, aquele falta de insulina no plasma tem o aumento da concentração de glicose que em longo prazo pode levar a uma acidose metabólica, tem ainda o acumulo de potássio (hipercalemia) e também ainda o acumulo de íons H+ no plasma. O pH normal do plasma sanguíneo esta entre 7,36 e 7, 44, podendo ser compatível com a vida nos limites de 6,8 e 7,8 após ultrapassar estes valores como se diz no jargão popular, pode comprar o caixão. A variação da osmolaridade causa uma redistribuição do potássio.  Aumento da osmolaridade no liquido extracelular provoca o fluxo osmótico de H2O para fora das células, este fluxo osmótico é muito forte o que causa a difusão de íons potássio para este meio o que aumenta a calemia.  Diminuição da osmolaridade tem o efeito oposto. Lise celular: provoca o aumento da contração de potássio extracelular, com destruição de grande quantidade de tecido celular pode-se apresenta o quadro de uma hipercalemia. Exercício físico rigoroso: durante o exercício ocorre a liberação de potássio das células musculares esqueléticas para o meio extracelular durante a repolarização da fibra, o que pode gerar uma hipercalemia, mas muito raramente. Mais raro ainda é este quadro gerar arritmias cardíacas ou morte súbita. Excreção renal de potássio:  Cerca de 65% do potássio filtrado e reabsorvido no túbulo proximal, outros 20 a 30% na alça de henle.  Nos túbulos distais e coletores ocorre à variação entre a excreção e reabsorção de potássio, aqui é o local mais importante para a regulação da excreção de potássio, pois atuam de acordo com as necessidades fisiológicas do corpo.  A regulação de íons potássio é mais importante que a dos íons sódio, pois a concentração de potássio plasmática é muito menor que a de sódio e qualquer pequena variação podem levar a uma hiper ou hipocalemia.