Fisiologia renal

 

introdução

O rim possui 2 funções básicas: função endócrina, apesar de não ser uma glândula endócrina, e a homeostática, que constitui sua principal função.

Não se sabe até hoje quais as estruturas renais responsáveis pela função endócrina do rim, mas pesquisadores acham que a porção secretora encontra-se principalmente no complexo justaglomerular, localizado no córtex renal

Função endócrina

• Secreção de renina: Esta substância é responsável pela ativação do sistema Renina-angiotensina II através da ação enzimática sobre a reação de transformação de angiotensinogênio em angiotensina I, que por sua vez transforma-se em angiotensina II sob ação da enzima conversora de angiotensina (ACE) que também atua hidrolizando a bradicinina. A angiotensina II age modificando a ação renal da seguinte forma:

    · Maior ação de vasoconstricção das arteríolas eferentes no rim, aumentando a filtração glomerular.

    · Ação sobre o córtex da adrenal, levando à produção de aldosterona. Esta, por sua vez, age nos túbulos renais estimulando a retenção e absorção de sódio. Por mecanismos osmóticos, a água também tem sua absorção aumentada. A conseqüência disso é o aumento da volemia e, então, hipertensão arterial.

    · Ação sobre as células mesangiais do glomérulo de forma a contraí-las. Então haverá diminuição da área de filtração glomerular com conseqüente redução da taxa de filtração glomerular (TGF).

• Secreção de 1.25 dihidroxi-calciferol o qual é importante na absorção de cálcio no túbulo renal e no depósito de cálcio no osso.

• Secreção de eritropoetina, um fator de crescimento com ação única e específica de estimular a medula óssea a produzir glóbulos vermelhos. Esse

hormônio tem sua produção aumentada em condições de hipóxia.

função homeostática

•  Manutenção de um volume hídrico adequado (tonicidade). Tal manutenção ocorre em função da excreção de água e solutos, formando um gradiente osmolar adequado entre os compartimentos intra e extracelulares.

• Regular a concentração de íons como sódio, potássio, cloreto, bicarbonato, hidroxônio, magnésio e fosfato. Isto também ocorre com a ajuda da capacidade de excreção de água e solutos.

• Manutenção do pH, contando também com o auxílio do pulmão. O controle do pH no sangue deve-se à capacidade do rim de escretar H+ e reabsorver HCO-3.

• Manutenção da concentração adequada de metabólitos (nutrientes), graças à capacidade de reabsorção presente nos túbulos renais impedindo que metabólitos, como glicose, sejam eliminados pela urina.

• Eliminação de produtos do metabolismo como uréia, ácido úrico e timina graças à pela capacidade de excreção renal.

• Eliminação de drogas ou substâncias tóxicas presentes nos alimentos.

clearence ou depuração plasmática geral

É o volume plasmático de onde foi removida e excretada uma substância X por minuto.

A depuração plasmática geral está relacionada à “limpeza” do plasma levando à produção da urina.

O glomérulo renal recebe o plasma sanguíneo. Uma fração do plasma continua no sangue e sai pela arteríola eferente e outra parte é filtrada no glomérulo, levando à produção da urina.

A depuração renal é um fenômeno em que a fração filtrada do plasma é transformada em filtrado glomerular e depois em urina. Sendo assim, em relação à concentração plasmática, substâncias eliminadas pelo rim apresentam um clearance maior do que as não eliminadas. Por outro lado, substâncias pouco ou não eliminadas na urina, como os metabólitos em geral, possuem baixo clearance, uma vez que sua concentração plasmática é superior à concentração de substâncias presentes na urina.

Clearance de x = fluxo urinário X concentração de x na urina / concentração de x no plasma.

néfron

Néfron é a unidade funcional do rim e é subdividido em duas porções intimamente relacionadas entre si: porção circulatória, composta de arteríola aferente, glomérulo e arteríola eferente, e a porção urinária, composta de

cápsula de Bowmann, túbulos renais e ducto coletor.

A arteríola aferente abastece os capilares glomerulares, a partir dos quais forma-se um líquido livre de proteínas que escoa para o espaço de Bowmann, atravessando a barreira dos vasos glomerulares. Esse líquido é chamado de ultra-filtrado.

O ultra-filtrado possui a mesma concentração que o plasma, exceto em relação às proteínas. O ultra-filtrado atravessa passivelmente o capilar e chega ao espaço de Bowmann, onde entra em contato com a cápsula de Bowmann e ganha os túbulos renais, formando a urina.

O capilar glomerular é formado por endotélio, membrana basal (constituída por 3 lâminas – rara interna, densa e rara externa – as quais possuem fenestrações permeáveis a solutos e água) e diafragma (estrutura circular com poros permeáveis a água e a solutos). A estrutura do capilar glomerular representa a barreira atravessada pelo plasma, formando o ultra-filtrado.

Como já citado anteriormente, apenas uma fração do plasma é filtrada. Além disso, existem substâncias que são secretadas diretamente nos túbulos renais sem serem anteriormente filtradas e há, ainda, substâncias que são total ou parcialmente reabsorvidas pelos túbulos renais, contribuindo pouco ou nada na composição final da urina.

 

mecanismos básicos da formação da urina

A filtração glomerular não depende apenas da membrana capilar, mas também de uma somatória de pressões que estão vinculadas ao glomérulo renal.

Pressão hidrostática capilar

A pressão do sangue que chega às arteríolas aferentes é denominada pressão hidrostática capilar (phc). Ela tende a deslocar líquido do capilar para o espaço de Bowmann. Phc é muito alta no glomérulo pois as distâncias entre a aorta e a artéria renal e entre a artéria renal e a arteríola aferente são curtas; não existe resistência ao fluxo de sangue da aorta abdominal até a arteríola aferente e a arteríola eferente têm diâmetro menor que a aferente, dificultando o escoamento sanguíneo e deixando o glomérulo repleto de sangue, levando a um maior phc. A phc varia entre 80 e 85 mmHg.

Pressão oncótica

Além de phc temos a pressão oncótica (Ponc) dentro do capilar, resultado da presença de proteínas plasmáticas, principalmente da albumina, que retêm líquido dentro do vaso. A Ponc varia entre 25 e 30 mmhg.

Pressão de Bowmann

A terceira pressão é exercida pelo líquido pré-formado no espaço de Bowmann, tendendo  a reter esse mesmo líquido no próprio espaço de Bowmann. Esta é a pressão de Bowmann (pB) e ela varia entre 5 e 15 mmHg.

Pressão efetiva de filtração

A somatória das pressões é denominada pressão efetiva de filtração (PEF) e é dada pela seguinte equação:

PEF = Phc – Ponc – PB

A pressão efetiva de filtração é de aproximadamente 40 mmHg.

Pef leva a uma saída do ultra-filtrado para o espaço de Bowmann e daí para os túbulos renais. Também chamado de filtrado glomerular, o ultra-filtrado tem uma formação que obedece a um ritmo glomerular chamado de taxa de filtração glomerular (TFG), medida em ml/min.

Assim, filtrado glomerular corresponde ao volume plasmático filtrado, e TFG corresponde ao volume plasmático filtrado por minuto.

O sangue que chega aos capilares glomerulares atravessam a barreira capilar formada por endotélio, membrana basal e podócitos.

Quanto maior a pressão arterial média (Pam), maior a pressão hidrostática capilar e maior a taxa de filtração glomerular (fora da faixa de Pam entre 60 – 160 mmHg.).

Quando Pam está entre 60 e l60 mmhg, tenta-se manter a TFG constante (= 120 ml/min) através de mecanismos de auto-regulação .

Quando Pam é superior a 160 mmHg, temos um elevado fluxo na arteríola aferente, uma grande quantidade de sangue no glomérulo, podendo desencadear lesão glomerular (fisiopatologia da hipertensão relacionada à insuficiência renal).

teorias que justificam a auto-regulação

• Miogênica (localizada nas artérias renais)

Segundo esta teoria, um aumento no Pam provocaria um estímulo da musculatura lisa da arteríola aferente, o que levaria a uma vasoconstricção levando a redução do fluxo de filtração glomerular.

Por outro lado, uma queda na Pam provocaria relaxamento da musculatura da arteríola aferente com conseqüente vasodilatação, provocando um aumento do fluxo de filtração glomerular.

• Teoria do metabolismo

Uma redução do fluxo sanguíneo leva a um acúmulo de substâncias vasodilatadoras (principalmente cininas e prostaglandinas) que, por sua vez, provocam aumento do fluxo sanguíneo.

O contrário também é verdadeiro, ou seja, um aumento do fluxo promove uma drenagem maior de substâncias vasodilatadoras diminuindo a vasodilatação do vaso. Isso provoca uma redução do fluxo sanguíneo.

• Teoria da mácula densa (controle local da TFG)

A mácula densa encontra-se na porção final da alça de Henle, túbulo localizado entre as arteríolas aferente e eferente e pelo qual passa o filtrado glomerular.

A mácula densa capta alterações na concentração de sódio, sendo que uma maior concentração de sódio no filtrado é entendida como uma elevada TFG. Frente a esta situação, a mácula densa envia um estímulo para a arteríola aferente promovendo sua vasoconstricção, resultando em diminuição do fluxo sanguíneo e da TFG.

Quando se trata de uma dimiuição da concentração de sódio o inverso ocorre, tendo como resultado um aumento na TFG.

Como funcionam os rins

O sangue chega ao rim através da artéria renal, que se ramifica muito no interior do órgão, originando grande número de arteríolas aferentes, onde cada uma ramifica-se no interior da cápsula de Bowman do néfron, formando um enovelado de capilares denominadoglomérulo de Malpighi.

O sangue arterial é conduzido sob alta pressão nos capilares do glomérulo. Essa pressão, que normalmente é de 70 a 80 mmHg, tem intensidade suficiente para que parte do plasma passe para a cápsula de Bowman, processo denominado filtração. Essas substâncias extravasadas para a cápsula de Bowman constituem o filtrado glomerular, queé semelhante, em composição química, ao plasma sanguíneo, com a diferença de que não possui proteínas, incapazes de atravessar os capilares glomerulares. 

Imagem: GUYTON, A.C. Fisiologia Humana. 5ª ed., Rio de Janeiro, Ed. Interamericana, 1981.

O filtrado glomerular passa em seguida para o túbulo contorcido proximal, cuja parede é formada por células adaptadas ao transporte ativo. Nesse túbulo, ocorre reabsorção ativa de sódio. A saída desses íons provoca a remoção de cloro, fazendo com que a concentração do líquido dentro desse tubo fique menor (hipotônico) do que do plasma dos capilares que o envolvem. Com isso, quando o líquido percorre o ramo descendente da alça de Henle, há passagem de água por osmose do líquido tubular (hipotônico) para os capilares sangüíneos (hipertônicos) – ao que chamamos reabsorção. O ramo descendente percorre regiões do rim com gradientes crescentes de concentração. Conseqüentemente, ele perde ainda mais água para os tecidos, de forma que, na curvatura da alça de Henle, a concentração do líquido tubular é alta.

Esse líquido muito concentrado passa então a percorrer o ramo ascendente da alça de Henle, que é formado por células impermeáveis à água e que estão adaptadas ao transporte ativo de sais. Nessa região, ocorre remoção ativa de sódio, ficando o líquido tubular hipotônico. Ao passar pelo túbulo contorcido distal, que é permeável à água, ocorre reabsorção por osmose para os capilares sangüíneos. Ao sair do néfron, a urina entra nos dutos coletores, onde ocorre a reabsorção final de água.

Dessa forma, estima-se que em 24 horas são filtrados cerca de 180 litros de fluido do plasma; porém são formados apenas 1 a 2 litros de urina por dia, o que significa que aproximadamente 99% do filtrado glomerular é reabsorvido.

Além desses processos gerais descritos, ocorre, ao longo dos túbulos renais, reabsorção ativa de aminoácidos e glicose. Desse modo, no final do túbulo distal, essas substâncias já não são mais encontradas.

Imagem: LOPES, SÔNIA. Bio 2.São Paulo, Ed. Saraiva, 2002.

Os capilares que reabsorvem as substâncias úteis dos túbulos renais se reúnem para formar um vaso único, a veia renal, que leva o sangue para fora do rim, em direção ao coração.

Regulação da função renal

A regulação da função renal relaciona-se basicamente com a regulação da quantidade de líquidos do corpo. Havendo necessidade de reter água no interior do corpo, a urina fica mais concentrada, em função da maior reabsorção de água; havendo excesso de água no corpo, a urina fica menos concentrada, em função da menor reabsorção de água.

O principal agente regulador do equilíbrio hídrico no corpo humano é o hormônio ADH (antidiurético), produzido no hipotálamo e armazenado na hipófise. A concentração do plasma sangüíneo é detectada por receptores osmóticos localizados no hipotálamo. Havendo aumento na concentração do plasma (pouca água), esses osmorreguladores estimulam a produção de ADH. Esse hormônio passa para o sangue, indo atuar sobre os túbulos distais e sobre os túbulos coletores do néfron, tornando as células

desses tubos mais permeáveis à água. Dessa forma, ocorre maior reabsorção de água e a urina fica mais concentrada. Quando a concentração do plasma é baixa (muita água), há inibição da produção do ADH e, conseqüentemente, menor absorção de água nos túbulos distais e coletores, possibilitando a excreção do excesso de água, o que torna a urina mais diluída.

Imagem: GUYTON, A.C. Fisiologia Humana. 5ª ed., Rio de Janeiro, Ed. Interamericana, 1981.

Certas substâncias, como é o caso do álcool, inibem a secreção de ADH, aumentando a produção de urina.

Além do ADH, há outro hormônio participante do equilíbrio hidro-iônico do organismo: a aldosterona, produzida nas glândulas supra-renais. Ela aumenta a reabsorção ativa de sódio nos túbulos renais, possibilitando maior retenção de água no organismo. A produção de aldosterona é regulada da seguinte maneira: quando a concentração de sódio dentro do túbulo renal diminui, o rim produz uma proteína chamada renina, que age sobre uma proteína produzida no fígado e encontrada no sangue denominadaangiotensinogênio (inativo), convertendo-a em angiotensina(ativa). Essa substância estimula as glândulas supra-renais a produzirem a aldosterona.

Imagem: GUYTON, A.C. Fisiologia Humana. 5ª ed., Rio de Janeiro, Ed. Interamericana, 1981.

RESUMINDO

Sangue arterial conduzido sob alta pressão nos capilares do glomérulo (70 a 80 mmHg)  filtração  parte do plasma (sem proteínas e sem células) passa para a cápsula de Bowmann (filtrado glomerular)  reabsorção ativa de Na+, K+, glicose, aminoácidos e passiva de Cl-  e água ao longo dos túbulos do néfron, como esquematizado abaixo.

 

Túbulo contorcido proximal (células adaptadas ao transporte ativo) à reabsorção ativa de sódio / remoção

passiva de cloro

líquido tubular torna-se hipotônico em relação ao plasma dos capilares

absorção de água por osmose para os capilares na porção descendente da alça de Henle

porção ascendente da alça de Henle impermeável à água e adaptada ao transporte ativo de sais à remoção ativa de

sódio

líquido tubular hipotônico à reabsorção de água por osmose no túbulo contorcido distal

  OBS: Ocorre, também, ao longo dos túbulos renais, reabsorção ativa de aminoácidos

e glicose. Desse modo, no final do túbulo distal essas substâncias já não são mais encontradas.

Regulação da função renal - resumo

HORMÔNIO ANTIDIURÉTICO (ADH): principal agente fisiológico regulador do equilíbrio hídrico, produzido no hipotálamo e armazenado na hipófise.

 Aumento na concentração do plasma (pouca água)  receptores osmóticos localizados no hipotálamo  produção de ADH sangue  túbulos distal e coletor do néfron células mais permeáveis à água  reabsorção de água  urina mais concentrada.

 Concentração do plasma baixa (muita água) e álcool  inibição de ADH  menor absorção de água nos túbulos distal e coletor urina mais diluída.

 ALDOSTERONA: produzida nas glândulas supra-renais, aumenta a absorção ativa de sódio e a secreção ativa de potássio nos túbulos distal e coletor.

Elevação na concentração de íons potássio e redução de sódio no plasma sangüíneo

rins

renina (enzima)

angiotensinogênio (inativo) à angitensina (ativa)

córtex da supra-renal

aumenta taxa de secreção da aldosterona

sangue

rins (túbulos distal e coletor)

aumento da excreção de potássio /  reabsorção de sódio e água