SISTEMA RENAL

Autoria: Márcio Ivan Muller

SISTEMA RENAL

NOVEMBRO de 2001

As funções do sistema renal são: remover os produtos finais do metabolismo (metabólitos) e controlar as 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: corpúcsulo 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).

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.

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.

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.

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).
Filtração Glomerular
São nos glomérulos que ocorrem a filtração do sangue. Ele é constituído por seus capilares e respectivos revestimentos, formando a membrana glomerular.

Essa menbrana é formada por 3 camadas, a mais interna denomina-se camada de células endoteliais (próprio capilar), a intermiediária, membrana basal (formada por calágenos e proteoglicanos) e a mais externa, células epiteliais. As camadas endoteliais e epiteliais apresentam fendas em sua constituição (também chamados de poros). A membrana basal 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 reistência de 50mmHg (32 +18). Essa diferença de 10mmHg força o passagem de líquido do sangue para a cápsula (o resultado denomina-se pressão de filtração).

FraçãodeFiltração
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 a 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 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 concetrações reduzidas, são apenas o necessário (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 trasportado para o capilar peritubular através de processo ativo, há necessidade de energia para realizá-lo (ATP). As células do epitélio tubular, chegam a dispender 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 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 desiquilíbrio de concentrações, a concentração da água também ficará em desiquilíbrio. 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 metabólitos, a uréia é um importante exemplo. Produto do metabolismo das proteínas, não tem qualquer valor funcional para o organismo e caso sua [uréia] eleva-se, 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 TUBULA

Algumas substâncias, como por exemplo, íons potássio, íons hidorgênio e a amônia são secretados do sangue para o filtado glomerular ativamente (mecanismo semelhante ao da reabsorção ativa).

Regulação da Intensidade da Filtração Glomerular

A reabsorção dos nutrintes, íons e água é 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 proção das arteríolas, as células formam grânulos (células justaglomerulares) que sintetizam um precursos de hormônio denominado de renina.

O mecanismo de auto-regulação ativa 2 mecanismos: feedback vasoconstritor sobre a arteríola aferente (diminuindo a filtração) e feedback vasocontritor sobre a arteríola eferente ( aumenta a filtração).

Mecanimso 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 ri , forma a artéria aferente (que irriga o glomédulo 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 v6enulas que, juntos, formarão a veia arqueada (retira sangue do néfrom).

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 consequente 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.

Excreção de urina diluída :

Para se excretar uma urina diluída (isso é, grande volume urinário), os néfrons utilizam de 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).

Mas, o ramo ascendente é muito impermeável a água, mas apresenta mecanismos ativos de trasporte de sódio e cloreto. Com isso, esses mecanismo resabsorvem 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 :

No néfron, o sentido do líquido está representado pela seta, a osmolaridade está sendo representada pelos números dentro 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.Durante esse trajeto é reabsorvida 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 mecaniso 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 (desenho da direita da figura anterior), como vimos 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.

O ADH sobre os néfrons, possibilita 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 neurohipófise.

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 promverão a liberação de ADH. Além desse efeito, os osmorreceptores, ativarão 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.

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 eletroposistividade no interstício. Para normalizá-la, são reabsorvidos o cloreto e bicarbonato.

Controle da concentração de cálcio, magnésio e fosfato

Aumentando a concentração desses íons no líquido extracelular, suas reabsorções são inibidas, aumentando, assim, a excreção pelos rins.

BIBLIOGRAFIA

TRATADO DE FISIOLOGIA MÉDICA , nona edição, 1999

Guyton/hall

TRATADO DE FISIOLOGIA APLICADA À CIÊNCIAS DA SAÚDE, Quarta edição, 1999

Douglas

Outros Autores: ADRIANO S. TEIXEIRA