FISIOLOGIA RENAL
As funções do sistema renal são: remover os produtos finais do metabolismo (metabólitos) e controlaras concentrações de sódio, potássio e hidrogênio e demais íons do líquido extracelular. Os rins são constituídos de aproximadamente 2 milhões de néfrons. Essa célula é constituída por 2 porções: corpúsulo renal (formado por um emaranhado de capilares chamado de glomérulo envolvido por uma cápsula denominada de cápsula de Bowman) e os túbulos (proximal, alça de Henle, distal e coletor). Resumidamente, temos que: o sangue é filtrado no glomérulo e em seguida flui para dentro dos túbulos (onde a maior parte da água e eletrólitos formam a urina).
Função Renal
A principal função renal é de limpar ou depurar (clearance) do sangue. Ele o faz por filtração (cerca de 125ml/min) ou ainda, por secreção (algumas substâncias são excretadas ativamente para formar a urina).
São nos glomérulos que ocorrem a filtração do sangue. Ele é constituído por seus capilares e respectivos revestimentos, formando a membrana glomerular.
Essa membrana é formada por 3 camadas, a mais interna denomina-se camada de células endoteliais (próprio capilar), a intermediária, membrana basal (formada por colágenos e proteoglicanas) e a mais externa, células epiteliais. As camadas endoteliais e epiteliais apresentam fendas em sua constituição (também chamados de poros).
A membrana também é muito porosa, pois é formada por uma malha de fibras. Todo esse conjunto de membranas denominado de glomérulo é imensamente permeável à água e pequenos solutos moleculares quando comparados as membranas normais e impermeável, como as demais, às proteínas plasmáticas.
Pressão de Filtração
A pressão arterial (PA) no glomérulo (ou pressão glomerular) é de 60mmHg, isto é, o sangue após ser ejetado na aorta exerce uma pressão nos rins de 60mmHg. Entretanto, dentro do glomérulo há também uma pressão em sentido contrário, denominada de pressão colóide (cuja unidade é de 32mmHg). Juntamente com essa pressão, há cápsula de Bowman uma outra, denominada de pressão da cápsula de Bowman, cuja unidade é de 18mmHg. Sendo assim, o sangue chega no glomérulo com uma pressão de 60mmHg e encontra uma resistência de 50mmHg (32 +18).
Essa diferença de 10mmHg força a passagem de líquido do sangue para a cápsula (o resultado denomina-se pressão de filtração).
Fração de Filtração
A intensidade com que o líquido é filtrado do sangue para a cápsula de Bowman é diretamente proporcional a pressão de filtração. Como comentado anteriormente, os rins filtram, normalmente, 125ml/min. ou 180l/dia litros de sangue. No entanto, 179/dia são reabsorvidos nos túbulos, e o restante é eliminado na urina. O líquido formado após a filtração glomerulosa é denominado de filtrado glomerular e apresenta as mesmas constituições que o plasma, exceto a quantidade de proteínas, 0,03% contra 7% no sangue.
Reabsorção Tubular
Próximos aos túbulos renais, há uma vasta rede de capilares chamada de capilares peritubulares que se originam da arteríola eferente e formam a veia arqueada. As substâncias a serem reabsorvidas o são, inicialmente para o interstício e posteriormente para os capilares por reabsorção ativa ou difusão e osmose.
Reabsorção Ativa
Denominada assim, devido ao fato de ser contra o gradiente de concentração. As substâncias a serem transportadas são: a glicose, os Aas , as proteínas, o ácido úrico, e os íons: sódio, potássio, magnésio, o cálcio, o cloreto e o bicarbonato.
Os nutrientes (glicose, Aas e proteínas) são reabsorvidos quase que totalmente ainda no início do túbulo proximal. De maneira diferente, a reabsorção dos íons não é total, mas sim parcial. Quando em excesso, alguns não são reabsorvidos e em concentrações reduzidas, são apenas os necessários (exemplo: o sódio).
O sódio é um importante íon, seu mecanismo de reabsorção ativa representa o mecanismo dos demais íons. Por difusão, o sódio difunde da luz tubular (ou do líquido filtrado glomerular) para o interior das células epiteliais tubulares. Essa difusão só ocorre no lado da membrana voltado para a luz tubular (borda em escova), isto porque, os demais lados das células são impermeáveis ao íon. Dentro da célula, o sódio pode seguir dois caminhos diferentes: ou retorna, por difusão, para a luz tubular e é excretado na urina ou ser transportado, por carreadores específicos, para o capilar peritubular.
Como o sódio é transportado para o capilar peritubular através de processo ativo, há necessidade de energia para realizá-lo (ATP). As células do epitélio tubular, chegam a despender cerca de 90% de toda a energia gasta. Para realizar esse transporte há necessidade de nutrientes, sendo assim, alguns são reabsorvidos contra o gradiente de concentração.
Reabsorção por Difusão
A água é a principal substância a ser reabsorvida por difusão (difusão osmótica). Com o transporte ativo de íons, glicose e demais substâncias do líquido tubular para a célula do epitélio tubular, há consequentemente redução das concentrações dessas substâncias do líquido e aumento nas células. Com o transporte dessas substâncias, o consequente desequilíbrio de concentrações, a concentração da água também ficará em desequilíbrio. O líquido tubular, com reduzida [substâncias] ficará com elevada [água] e dentro das células o contrário. Sendo assim, como há diferença de concentração entre os meios, a água difunde-se para as células do epitélio. Uréia, Creatinina, Ácido úrico, Fosfatos, Sulfatos, Nitratos e Fenóis
Todas essas substâncias são produtos finais do metabolismo celular (metabólitos), sendo produzidos continuamente. Como são tóxicas ao organismo, há necessidade de excreção contínua.
Dentre os metabólicos, a uréia é um importante exemplo. Produto do metabolismo das proteínas, não tem qualquer valor funcional para o organismo e caso sua concentração de uréia se eleve, o metabolismo das proteínas é amplamente prejudicado.
Portanto, tem que ser excretada continuamente e para isso, nos rins não há mecanismo de reabsorção ativo e o poro é muito pequeno.
Em condições normais, são formados 1ml/min. de urina, contendo: 50% de uréia presente no filtrado glomerular, 100% creatinina e elevados percentuais de ácido úrico, de fosfatos, de potássio, de sulfatos, de nitratos e de fenóis.
Secreção Tubular Ativa
Algumas substâncias, como por exemplo, íons potássio, íons hidrogênio e a amônia são secretados do sangue para o filtrado glomerular ativamente (mecanismo semelhante ao da reabsorção ativa).
Filtração Glomerular
A reabsorção dos nutrientes, íons e água são diretamente proporcionais a intensidade do filtrado glomerular em fluir pelo sistema tubular. Isto é, em elevadas intensidades, nenhuma substância é reabsorvida e em baixas, todas o são. Para que isso não ocorra, a intensidade do filtrado glomerular e regulada por um processo denominado de: auto-regulação da filtração glomerular.
Próximo ao final do túbulo distal e início da alça de Henle, há um contato entre o túbulo e as arteríolas aferente e eferente (região denominada de aparelho justaglomerular). Na porção do túbulo distal que entra em contato, as células são densas (máculas densas) e na porção das arteríolas, as células formam grânulos (células justaglomerulares) que sintetizam um precursor de hormônio denominado de renina.
O mecanismo de auto-regulação ativa 2 mecanismos: feedback vasoconstritor sobre a arteríola aferente (diminuindo a filtração) e feedback vasoconstritor sobre a arteríola eferente ( aumenta a filtração).
Mecanismo vasoconstritor da arteríola aferente
Para entendermos os mecanismos há necessidade de estudarmos a irrigação renal.
Os rins são irrigados por artérias denominadas de arqueadas. A artéria arqueada de um rim, forma a artéria aferente (que irriga o glomérulo de sangue). Ao sair do glomérulo, a artéria recebe o nome de eferente e formará os capilares peritubulares. Esses capilares darão origem a vasta recta e vênulas que, juntos, formarão a veia arqueada (retira sangue do néfron). O mecanismo ocorre quando a intensidade da formação do filtrado glomerular é elevada, não permitindo o processamento adequado no túbulo proximal e alça de Henle. Não havendo o processamento, a [cloreto] eleva-se no líquido do filtrado glomerular e, ao passar pelos túbulos distais, desencadeia a vasoconstrição da arteríola aferente (que irriga o glomérulo), reduzindo a intensidade da filtração. A redução possibilita o adequado processamento do filtrado glomerular e conseqüente redução do [cloreto].
Mecanismo Vasoconstritor da Arteríola Eferente
A vasoconstrição da arteríola eferente reduz a retirada de sangue do glomérulo, aumentando a pressão e intensidade da filtração. Esse processo é ativado quando da redução da filtração glomerular. Com a diminuição do fluxo de líquido da alça de Henle para a mácula densa do túbulo distal, as células justaglomerulares das areríolas eferentes secretem a renina.
A renina forma a angiotensina que atua promovendo a vasoconstrição na arteríola eferente. Com a vasoconstrição, o filtrado glomerular permanece mais tempo nos túbulos, promovendo o processando adequado do filtrado.
Conceito de Clearance ou de Depuração
Clearance é depurar, a cada vez que o plasma é filtrado pelo glomérulo e reabsorvido nos túbulos, o plasma foi depurado. Como citado, são filtrados 125ml/min de sangue, 60ml do que é reabsorvido deixa a uréia na urina. Assim sendo, 60ml de plasma são depurados (limpos) de uréia por minuto pelos rins, como também, 125ml/min. de creatinina, 12ml de ácido úrico, 12 ml de potássio, 25ml de sulfatos e fosfatos. A essa capacidade renal em limpar o sangue dá-se o nome de Depuração Renal. Sabendo a velocidade de depuração renal de determinada substância, saberemos a saúde dos mesmos.
Atualmente utiliza-se o cálculo de depuração da inulina. A inulina é um polissacarídeo que por hidrólise fornece frutose. Sua intensidade de depuração do rim é igual a formação do filtrado glomerular. Isso porque a inulina tem a mesma capacidade de difusão da água (a [inulina] no filtrado é igual ao do plasma) e não é absorvida e nem secretada, sendo toda eliminada na urina. Sendo assim, a velocidade de depuração da inulina é idêntica a formação do filtrado (ou a velocidade de depuração renal).
Regulação da Osmolaridade e Concentrações Iônicas dos Líquidos Corporais
O sódio (cátions) é o mais abundante íon existente no líquido extracelular e controla indiretamente a concentração de íon de carga negativa (cátion), elevando a [Na+] aumenta a quantidade de água no líquido.
Sendo assim, regulando a [Na+] regula-se a concentração de 90% dos íons corporais e da osmolaridade, e para isso são utilizados 2 mecanismos: controle da excreção de água nos rins pelo hormônio neurohipofisário ADH e o controle hipotalâmico sobre a sede.
Controle da excreção de água e Sódio pelos rins
A reabsorção da água ocorre no túbulo proximal e alça de Henle, mas nos túbulos distais e coletores é próximo a impermeável desde que tenha a ação do ADH. Esse hormônio neurohipofisário possibilita que túbulos impermeáveis a água possam reabsorver esse solvente.
A Excreção de urina diluída Para se excretar uma urina diluída (isso é, grande volume urinário), os néfrons utilizam um mecanismo simples, que para entendê-lo há necessidade de definirmos osmolaridade (quantidade de um soluto existente em uma solução, ou, quantidade de um íon, por exemplo, existente em uma solução). A osmolaridade pode aumentar quando ou aumenta a concentração de íon ou diminui a da água, e, portanto, diminui se ocorrer o contrário com íon e água.
A alça de Henle é composta de ramo descendente e ascendente. O ramo descendente é muito permeável a água, sendo portanto reabsorvida e elevando a quantidade de soluto no líquido e portanto aumentando a osmolaridade (300 para 700).
O ramo ascendente é muito impermeável a água, mas apresenta mecanismos ativos de transporte de sódio e cloreto. Com isso, esses mecanismos reabsorvem os íons e sua concentração na solução cai (cai a osmolaridade, 500, 250, 150 e 100). Dessa forma, o ramo descendente reabsorve a água, mas quando o líquido entrar no ramo ascendente, somente são reabsorvidos os íons.
Portanto, não reabsorvendo água, a urina fica diluída. Vale lembrar que, nos túbulos distais e coletores há ainda reabsorção de íons, acarretando a queda ainda mais pronunciada da osmolaridade do líquido (passando de 100 para 90, 80, 70 e finalmente, 65).
Nesse ponto, a urina está extremamente diluída e ocorrerá um grande volume urinário.
Excreção de urina concentrada Mecanismo de Contracorrente e ADH
Esse mecanismo não é simples e exigirá muita atenção.
No néfron, devido ao sentido do líquido, a osmolaridade é representada pelos números pontos dos túbulos. Na medula, a osmolaridade é de 320 mOsm/l (miliosmoles por litro) e chega a 1200 na porção mais inferior da alça de Henle e túbulo coletor.
Pode-se notar que durante o trajeto é ocorre a reabsorção de água, tornando o líquido concentrado de soluto e portanto elevando a osmolaridade. Esse elevado valor de osmolaridade (1200mOsm/l), deve-se a 2 fatores:
- devido as grandes quantidades de solutos são absorvidas para a medula (ramo ascendente das alças de Henle e túbulo coletor) e;
- devido ao mecanismo denominado de contracorrente. Os vasos retos entram pelo córtex até a medula e depois retornam, sendo o mesmo sentido do fluxo de sangue. No néfron, como visto anteriormente, a osmolaridade, no túbulo proximal, é de 320 mOsm/l e aumenta com a difusão da água para o líquido intersticial, chegando a 1200mOsm/l
No ramo ascendente da alça de Henle, ocorre a reabsorção dos íons (NaCl e Uréia), diminuindo a osmolaridade, para novamente, 200. No túbulo coletor, com a difusão da água, a osmolaridade volta a elevar-se para 1200. O mecanismo de contracorrente ocorre nos vasos retos, a osmolaridade nesses vasos é de 320mOsm/l e leva-se devido a difusão de soluto (NaCl e Uréia)e ao chegar na porção mais inferior, chega-se a 1200mOsm/l. No vaso reto ascendente, ocorre difusão de soluto do sangue para o líquido intersticial e água em sentido contrário, retornando a osmolaridade para 300mOsm/l. Como a difusão dos solutos e água são rápidas, dificulta o sangue de remover solutos para fora da medula renal, tornando a concentração de soluto na medula renal elevada.
O ADH, aumenta a permeabilidade da água nos túbulos coletores (inserindo canais de água nesses túbulos). Como no líquido intesticial e vaso reto há elevada concentração de solutos, a água nos túbulos coletores difunde para o intestício e depois para o sangue. Com a difusão da água para o sangue, diminui sua concentração nos túbulos coletores e assim a urina fica concentrada com grande quantidade de solutos e mínimas de água. A figura ao lado mostra a ação do ADH sobre os néfrons, possibilitando a reabsorção de água e uma excreção de urina mais concentrada poupando água.
A ação do ADH é muito importante quando a perda de volume de sangue (hipovolemia) e de líquidos corporais (osmolaridade). O hipotálamo, núcleo supraóptico e paraventricular, apresentam células sensíveis à [Na+], principalmente, denominadas de osmorreceptores. Ao serem estimulados, pela queda da [Na+], ativam a secreção de ADH, via axônio (conceito de neurosecreção), pela glândula neurohipofise.
Controle hipotalâmico sobre a sede
Com a diminuição da concentração de sódio nos líquidos corporais, há excitação dos osmorreceptores nos núcleos supraópticos e paraventriculas do hipotálamo, que promoverão a liberação de ADH. Além desse efeito, os osmorreceptores, ativará o núcleo superior lateral do hipotálamo, responsável em criar a sensação de sede. Ao ficar com sede, o indivíduo buscará ingerir água, elevando a concentração de solvente, normalizando a osmolaridade. Vale lembrar, que existem outros hormônios que atuam sobre os rins controlando a pressão arterial, dentre eles o sistema renina-angiotensina e o fator de natriurese atrial.
Controle da concentração de Potássio
O íon potássio (K+) é muito importante para a manutenção da homeostase celular, possibilitando a existência de potenciais de ações e contração muscular. Seu controle não é realizado pelo ADH, mas sim por um outro hormônio, sintetizado pelas células glomerulosa do córtex das glândulas supra-renais, denominado de mineralocorticóides (sendo o principal, aldosterona). Com a elevação na [K+], estimula a supra-renal a liberar aldosterona. Esse hormônio estimula as enzimas e carreadores responsáveis pelo transporte de potássio nos túbulos distais e coletores, aumentando a reabsorção do íon.
Controle da concentração de Cloreto e Bicarbonato
A concentração de cloreto e bicarbonato está relacionada com a concentração de sódio nos líquidos corporais. Com a reabsorção de sódio, cria-se uma eletronegatividade nos túbulos e eletropositividade no interstício. Para normalizá-la, são reabsorvidos o cloreto e bicarbonato.
