Fisiologia Tubular

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Profa Ana Cristina Simões e SilvaProfa Ana Cristina Simões e Silva Abril / 2008Abril / 2008

Universidade Federal de Minas GeraisUniversidade Federal de Minas GeraisFaculdade de MedicinaFaculdade de Medicina

Departamento de PediatriaDepartamento de Pediatria

Controle renal do equilíbrio ácido-básico

O controle renal do equilíbrio ácido-básico pode ser basicamente dividido em 2 processos:

(1) reabsorção do HCO3- filtrado, que

ocorre fundamentalmente no túbulo contorcido proximal e

(2) excreção de ácidos através da titulação com tampões urinários e da excreção do íon amônio, processos que ocorrem primariamente no néfron distal.

Estrutura do Túbulo ProximalEstrutura do Túbulo Proximal

• Epitélio de células cuboidais com uma borda em escova e numerosas microvilosidades que se projetam no lúmen tubular.

• As microvilosidades expandem a superfície da membrana luminal, adaptando-a à reabsorção.

• Junções íntimas ou estreitas enter as células adjacentes permitem passagem de água, mas limitam o escape der moléculas maiores do lúmen tubular para o espaço intersticial.

•A membrana basolateral apresenta pregueamentos e contém numerosas proteínas integrais envolvidas no transporte passivo e/ou ativo de substâncias entre os espaços intracelular e intersticial.

•Numerosas mitocondrias fornecem o ATP necessário para o transporte ativo.

•O aspecto chave dessas células é sua alta permeabilidade a água e a inúmeros solutos.


mitocondria

Tight junction

Borda em escova

Microvilosidade

Borda Luminal

BordaBasolateral

interstício


Os mecanismos de transporte no

túbulo proximal podem ser divididos

em duas fases. A princípio são

reabsorvidos nutrientes essenciais

como solutos orgânicos neutros

(aminoácidos, glicose) e bicarbonato

de sódio (NaHCO3). No TP final há

maior reabsorção de NaCl e água por

mecanismo osmótico devido ao

aumento da concentração do fluido

tubular.

Túbulo ProximalTúbulo Proximal

Túbulo ProximalTúbulo Proximal

Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato

A reabsorção tubular proximal

corresponde a aproximadamente 80 a

90% do HCO3- filtrado.

Aproximadamente 20% do HCO3-

filtrado é reabsorvido por difusão

passiva através da via paracelular.


O principal processo é a secreção de

H+ na mebrana luminal por meio de

um trocador Na-H (NHE-3) associado

ao transporte de HCO3- na membrana

basolateral através de um co-

transportador Na-HCO3- (NBC-1).



No interior da célula tubular, forma-se o

ácido carbônico (H2CO3) pela hidratação

do CO2, catalizada pela anidrase

carbônica citoplasmática (AC II).

H2CO3 dissocia-se em H+ e HCO3- .

H+ é secretado em troca pelo Na+ e HCO3-

é reabsorvido através da membrana

basolateral por co-transporte passivo

1Na+-3HCO3-.


H+ secretado reage com HCO3- filtrado

para formar o H2CO3 luminal, que é

dissociado em CO2 e H2O pela ação da

anidrase carbônica ligada à membrana

(AC IV).

CO2 luminal entra livremente no interior

da célula para completar o ciclo de

reabsorção.



A reabsorção proximal de HCO3- é

influenciada pela concentração luminal

de HCO3-, volume extracelular,

concentração peritubular de HCO3- ,

PCO2, Cl-, K+, Ca2+, fosfato, PTH,

glicocorticoides, tonus alfa-adrenérgico,

e angiotensina II.


O néfron distal, porção tubular renal que

tem início no final da porção espessa

ascendente da Alça de Henle, pode ser

dividido em quatro segmentos

anatômicos.

Túbulo Contorcido Distal

Túbulo Conector

Túbulo Coletor Cortical

Túbulo Coletor Medular

Néfron distalNéfron distal

No néfron distal, são definidas as

características finais da urina através

dos mecanismos de concentração e

acidificação urinárias, secreção de K+ e

conservação do Na+. Em condições

fisiológicas são reabsorvidos

aproximadamente 5 a 10% do Na+ e Cl−

filtrados. Esta porção do néfron também

desempenha importante papel na

homeostase do Ca2+ e do Mg2+.

Néfron distalNéfron distal

A acidificação urinária ocorre no néfron

distal por meio de 3 processos

relacionados:

(1) reabsorção de pequena fração do HCO3-

filtrado que que escapou à reabsorção

proximal (10 a 20%);

(2) titulação pelo fosfato básico bivalente

(HPO4-2), que é convertido em fosfato ácido

monovalente (H2PO4-) ou acidez titulável;

(3) acúmulo de amonia (NH3) intraluminal,

que tampona o H+ formando o íon amônio

não difusível (NH4+).

Acidificação urinária distalAcidificação urinária distal


1

2 3

Alça de HenleAlça de Henle

A porção espessa ascendente da alça de

Henle reabsorve cerca de 15% do HCO3-

filtrado por mecanismo similar ao do

túbulo proximal (trocador Na-H apical).

A alça de Henle também participa do

transporte de NH3. A absorção de NH4+ na

membrane apical ocorre pela substituição

por K+ no sistema de co-transporte Na-K-

2Cl e no sistema de troca K-H.


KK++

HH++

NH4+ -

NH4+ -

A porção espessa ascendente da alça de Henle

tem reduzida permeabilidade à NH3, limitando

sua difusão.

O mecanismo de contracorrente gera um

gradiente de concentração medular de NH4+ por

meio de secreção deste íon no túbulo proximal e

na porção final descendente da alça de Henle. O

acúmulo de NH3 no interstício medular aumenta

a força para entrada dessa NH3 por difusão no

túbulo coletor. Esse processo é facilitado pela

alta acidez do fluido tubular neste nível.


Túbulo distal e túbulos coletoresTúbulo distal e túbulos coletores

A acidificação urinária distal ocorre

principalmente nos túbulos coletores.

Existem 2 tipos de células nos túbulos coletores:

células intercaladas e células principais.

As células intercaladas participam da secreção

de H+ e da secreção de HCO3-, enquanto as

células principais são responsáveis pela

reabsorção de Na+ e secreção de K+.

Existem também 2 subtipos de células

intercaladas, que diferem em estrutura e função:

células intercaladas tipo α e as células

intercaladas do tipo β


Células intercaladas – As células do tipo alfa

expressam o trocador Cl−/HCO3− (AE-1) em sua

membrana basolateral e a H+ATPase na

membrana apical. Através da ação da H+ATPase

ocorre secreção de íons H+ para o lúmen tubular

e reabsorção de HCO3− para o interstício. Em

contraste, as células tipo beta expressam

H+ATPase na membrana basolateral e o trocador

Cl−/HCO3− no pólo apical, resultando em secreção

de HCO3− para a luz tubular.

Célula Célula -Intercalada-Intercalada

Os desequilíbrios ácido-básicos regulam a

secreção de H+ no ND. Assim, ocorre aumento do

número de trocadores Cl−/HCO3− nas células

intercaladas do tipo α em presença de acidose

metabólica e diminuição na alcalose. Na acidose,

há redistribuição das H+ATPases para a

membrana apical, associada a um aumento de

atividade das células α e concomitante

diminuição da atividade das células β. Ao

contrário, durante a alcalose, ocorre

deslocamento das H+ATPases para a membrana

basolateral e aumento da atividade das células

β.



Células intercaladas – Em presença de acidose

metabólica, as células intercaladas do tipo alfa

secretam H+ na urina e, em presença de alcalose

metabólica, as células intercaladas do tipo beta

secretam HCO3- na urina.

Células principais – São células especializadas

em responder a hormônios que regulam sua

permeabilidade à água e a solutos,

especificamente Na+ e K+.

Célula PrincipalCélula Principal

A secreção luminal de H+ nas células

alfa-intercaladas ocorre

principalmente pela H-ATPase

vacuolar e é altamente influenciada

pela eletronegatividade luminal. Essa

eletronegatividade é causada pelo

transporte ativo de Na+ que ocorre

nas células principais.


Secreção de hidrogênio e acidificação urinária

_ +

Uma segunda ATPase, a H-K-ATPase, também

está envolvida na secreção de H+, mas seu

papel fisiológico é mais relevante para a

homeostase do potássio do que o equilíbrio

ácido-básico.

O HCO3- formado dentro da célula é

reabsorvido através de uma troca eletroneutra

com o Cl que se dá pela ação do trocador Cl-

HCO3 ou AE1 ou proteína banda 3.



_ +

O H+ secretado é tamponado pela reação com

o fosfato básico bivalente formando fosfato

ácido monovalente (acidez titulável) e pela

reação com a NH3 produzindo o NH4+ que é

pouco permeável (acidez não titulável).

Todos os segmentos do túbulo coletor são

ricos em AC II, mas a AC IV também está

presente nos segmentos externos e internos

do túbulo coletor medular. A AC IV luminal

parece exercer papel importante na

reabsorção de HCO3- neste segmento.



_ +


A acidificação urinária distal é

influenciada pelo pH sangüíneo e

PCO2, transporte distal de Na+,

diferença de potencial

transepitelial, aldosterona, e K+.

Efeitos da aldosterona sobre a acidificação

distal:

Aumento do transporte de sódio nos túbulos

distais e coletores com conseqüente

aumento da negatividade intraluminal,

favorecendo a secreção de H+ e K+. Essa

ação ocorre inicialmente por ativação de

canais de Na+ epiteliais (ENaC) pre-

existentes e de bombas (Na-K-ATPase) e

subseqüentemente é mediada pelo aumento

da capacidade total de transporte das

células tubulares renais.

Efeitos da AldosteronaEfeitos da Aldosterona


_

Aumento da atividade da H-ATPase nos

túbulos coletores corticais e

medulares, independente dos níveis

plasmáticos de K+ levels.

A aldosterona também aumenta a

síntese de NH3 elevando

conseqüentemente a excreção de NH4+.



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