Fisiologia do Rim

Fernando Domingos

Instituto de Fisiologia

Faculdade de Medicina de Lisboa

Funções genéricas do Rim

• Eliminação de alguns resíduos do metabolismo (resíduos azotados) e substâncias

tóxicas

• Controlo do volume de líquido extracelular

• Colaboração no controlo da pressão arterial

• Manutenção da composição dos solutos orgânicos (Na+ e K+)

• Contribuição para o controlo de outros solutos: cálcio, fosfatos, glicose e

aminoácidos, activação da vitamina D em 1,25-dihidroxi-vitamina D3

• Colaboração no controlo do equilíbrio ácido-base (regeneração HCO3- e

eliminação H+)

• Manutenção da capacidade de transporte de O2 (produção de eritropoietina e

regulação do valor da hemoglobina)

Anatomia fisiológica do rim

• O nefrónio é a unidade funcional do rim.

• Em cada rim há > 1.000.000 de nefrónios.

Estrutura da membrana de filtração glomerular

Permeabilidade da membrana basal glomerular às macromoléculas

• A MB constitui a principal barreira à

filtração de macromoléculas

(principalmente das proteínas)

• A permeabilidade da MB é selectiva e

está dependente:

– dimensão da molécula (raio molécula)

– carga eléctrica (causa da albuminúria)

Taxa de Filtração Glomerular

Pressão hidrostática no espaço urinário

•A pressão hidrostática capilar favorece a

filtração glomerular.• •A pressão hidrostática no espaço urinário e

a pressão oncótica capilar contrariam a

filtração glomerular.

• A diferença entre as forças que favorecem

a filtração glomerular e as que se lhe opõem

é de ~10 mmHg.

55 - (30 + 15) = 10

• Quando pressão no espaço urinário 15

mmHg (obstrução) a GFR diminui.

Filtração glomerular

Taxa de Filtração Glomerular (GFR)

A GFR é determinada por:

• Diferença entre as pressões hidrostáticas intracapilar e

no espaço de Bowman (P) (favorável à filtração)

• Diferença entre a pressão oncótica intracapilar e no

espaço de Bowman () (contrária à filtração)

• Área e permeabilidade da superfície de filtração (kS)

PkS(nl/min) SNGFR

Filtração glomerular

• Em resultado da filtração glomerular (~125 ml/min) são inicialmente produzidos 160-180 litros de urina/dia.

• Com excepção do conteúdo em proteínas (muito reduzido), a urina inicialmente produzida tem uma constituição semelhante à do plasma.

A “Alquimia” do túbulo renalPrincípios gerais

• Durante o trajecto da urina pelos túbulos renais, os mecanismos de reabsorção tubular permite que sejam recuperados:

– ~99% do volume de urina

– muitas das substâncias inicialmente filtradas, incluindo glicose, aminoácidos, bicarbonato e iões.

• Durante este processo são adicionadas à urina substâncias que necessitem de ser eliminadas – secreção tubular.

Mecanismos de transporte tubularTransporte activo

• Bombas que fazem o transporte de Na+, K+, H+ e Ca2+.

• Dependem do consumo de ATP e são responsáveis pelo elevado consumo energético do rim.

• Permitem estabelecer gradientes de concentração de Na+ através da membrana celular.

(necessário para o transporte de outras substâncias)

A Na+K+-ATPase é responsável pela reabsorção de 99% da água.

Mecanismos de transporte tubularTransporte passivo

• Difusão facilitada

– Transportadores de membrana

• Co-transportadores (porta)

• Permutadores de membrana (antiporta)

• Dependem do gradiente de Na+

Mecanismos de transporte tubularTransporte passivo

• Difusão facilitada

Canais iónicos (Na+, Cl-, e K+)

– Proteínas que podem ser activadas por hormonas (ou inibidas por medicamentos como o amiloride)

– Muito mais rápidos a fazer o transporte do que as bombas dependentes de ATP

– Existem em muito menor quantidadeCanal epitelial de sódio

Mecanismos de transporte tubularTransporte passivo

• Difusão simples através da membrana celular (Exemplos: CO2, Ureia).

• Transporte paracelular (Exemplo: Cl-).

• Depende de gradientes de concentração da substância em causa.

• O transporte pode ser efectuado no sentido dos capilares peritubulares (reabsorção) ou do túbulo (secreção).

Mecanismos de transporte tubularTransporte de água

• Não há reabsorção activa de água em nenhum segmento do túbulo renal.

O transporte de água está dependente do metabolismo do sódio.

• O transporte pode se por via transcelular ou paracelular, sempre de acordo

com um gradiente osmótico.

• O transporte da água através da membrana celular é bastante rápido através

de canais próprios - Aquapurinas.

– Aquapurina 1 - células do TCP;

– Aquapurinas 2 e 3 no TC, na membrana apical e baso-lateral,

respectivamente;

– Aquapurina 2 é controlada pela ADH.

Segmentos do túbulo renal

O túbulo renal é constituído por

vários segmentos diferentes do

ponto de vista morfológico e

funcional.

Túbulo proximal (pars convoluta)

Tubo Contornado Proximal (TCP)Metabolismo do sódio

-70 mV

140 mEq/l 30 mEq/l

Tubo Contornado Proximal (TCP)Reabsorção de cloro

• A electronegatividade do interior da célula (-70 mV)

dificulta a entrada de Cl-.

• Nos segmentos iniciais do TCP a reabsorção de cloro é

efectuada por troca com HCO3- ou formato (HCOO-).

• Nos nefrónios corticais:

– nos 2/3 distais do TCP o Cl- é reabsorvido por via

paracelular; o Na+ segue o Cl-

Tubo Contornado Proximal (TCP)Reabsorção de água

60-70% da água é reabsorvida no TCP.

Tubo Contornado Proximal (TCP)Reabsorção de água

• A concentração de Na+ no espaço baso-lateral fornece a força necessária para o movimento da água.– Via transcelular (aquaporina 1)– Via paracelular

• O movimento da água do espaço baso-lateral para os capilares peritubulares é governado pelas leis de Starling:– ≠ Pressão hidrostática– ≠ Pressão oncótica

• Balanço glomerulo-tubular– A pressão oncótica nos capilares peri-tubulares depende

da GFR.

Na+

H2O

>P >

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

H2O

H2O

Tubo Contornado Proximal (TCP)Transporte de glicose, aminoácidos, fosfato e sulfato

• Co-transporte com sódio

• Transportadores específicos na membrana apical

• Transportadores saturáveis dependentes da concentração no sangue e na urina (curva Tmax)

• Transporte para o exterior da célula por transportadores específicos na membrana basal e baso-lateral (uniporta)

Tubo Contornado Proximal (TCP)Reabsorção de bicarbonato

• Molécula de pequenas dimensões totalmente filtrada no glomérulo.

• Regeneração fundamental para a manutenção do equilíbrio ácido-base.

• O transporte através da membrana apical é efectuado sob a forma de CO2 (dependente da actividade da anidrase carbónica).

Tubo Contornado Proximal (TCP)Reabsorção de ureia e albumina

• Albumina

– Filtrada em pequenas quantidades (propriedades MB glomerular);

– Concentração na urina final < urina na cápsula Bowman;

– Endocitose e divisão em aminoácidos no interior da célula;

– Aminoácidos transportados para o exterior da célula (uniporta).

• Ureia

– A reabsorção de H2O e Na+ aumenta a concentração de ureia no TCP.

– Difusão passiva, a favor de um gradiente de concentração.

Tubo Contornado Proximal (TCP)Secreção tubular

Transportadores que fazem transporte através da membrana apical:

• Hidrogeniões– H+-ATPase (transporte activo)– Permutador de sódio/hidrogeniões (NAE)

• Bases orgânicas fortes – Creatinina– Histamina– Etc.

• Ácidos orgânicos– PAH (por permuta com HCO3-, ou Cl-)– Ácido úrico

Ansa de HenleMecanismo de contra-corrente

> 20 l/dia de urina, muito diluída!...

Regulação da excreção de águaTubo Contornado Distal e Tubo Colector

Ausência de ADH Presença de ADH

Tubo ColectorReabsorção de ureia

• Papel da ureia como determinante osmolar

• Contributo para a osmolaridade medular

Tubo ColectorAcção da aldosterona

• Absorção distal de Na+

• Eliminação de K+

• Eliminação de H+

Regulação da GFR

Regulação da pressão hidrostática capilar (1)

• Mecanismo de auto-regulação:

vasoconstrição ou vasodilatação das artérias

de maior calibre, que regulam o fluxo de

sangue intra-renal.

• Dentro de limites “fisiológicos” (90-200 mmHg)

este mecanismo permite que as variações da

PA sistémica não sejam transmitidas aos

capilares glomerulares e não se reflictam na

hidrostática capilar.

• A GFR não é directamente influenciada por

variações da PA.

Regulação da GFR

Regulação da pressão hidrostática capilar (2)

•Feedback tubulo-glomerular:Mecanismo de auto-regulação local dependente das

Art. Aferente e Art. Eferente de cada nefrónio.

•Depende do fluxo de urina no túbulo contornado distal

(TCD).

Regulação da GFR

Regulação da pressão hidrostática capilar (3)•Feedback tubulo-glomerular:

Avaliação da Função renal

Conceito de clearance renal

Volume de plasma que é depurado de uma substância que é eliminada

pelo rim / unidade de tempo (L/dia, ml/min).

A excreção renal pode ser efectuada por filtração, secreção ou ambas.

•Inulina: •Livremente filtrada pelo glomérulo•Não é metabolizada, reabsorvida ou secretada pelos túbulos•É o indicador ideal para quantificar a GFR (~125 ml/min)

•PAH: •Filtrado pelo glomerulo e secretado pelo tubulo•Utilizado para quantificar o fluxo plasmático renal (~600 ml/min)

Avaliação da Função Renal

Clearance da creatinina

Na prática clínica a GFR é estimada pela clearance da creatinina.(A Inulina tem de ser administrada exogenamente)

•Vantagens:

•É um constituinte normal do organismo (metabolismo da creatina muscular)•Filtrada, não reabsorvida nem metabolizada pelo rim

•Desvantagens:

•Também é excretada pelo túbulo, o que sobrestima a GFR.•Sujeita a erros na colheita da amostra de urina.

Cr

CrCr P

UC

Volume