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Sistema Renal Organização Morfofuncional e Filtração

Organização Morfofuncional do Sistema Renal e sua

participação na manutenção da homeostasia

O Sistema Renal

• Introdução

• O sistema vascular renal

• A unidade funcional dos rins

• As funções do sistema renal

Introdução

O sistema cardiovascular produz fluxo, perfundindo o sangue pelos tecidos. A

intercomunicação do sistema circulatório com o sistema renal é vital para a

manutenção da homeostasia. Um indivíduo que apresente uma estenose renal vai

experimentar uma baixa perfusão renal, desencadeando uma série de eventos fisiológicos,

que acabarão por repercutir sistemicamente.

Os rins encontram-se situados na porção posterior da cavidade abdominal, estando

relacionados, na sua porção superior, com as últimas costelas e, posteriormente, com a

musculatura para-vertebral.

Associadas aos rins, encontram-se as glândulas supra-renais, que apresentam uma

fisiologia complexa, com uma região cortical e uma região medular, vastamente inervada e

irrigada.

O sistema vascular renal

O tecido renal apresenta um sistema de capilarização extremamente desenvolvido. Os

capilares dos rins são denominados glomérulos, cuja função primária é “filtrar” o sangue, ou

seja, comunicar o sistema circulatório com um sistema de canalículos extremamente

especializado, tanto na excreção, quanto na reabsorção de filtrados. A confluência destes

canalículos forma os ureteres, que desembocam na bexiga, localizada na pelve. A bexiga

tem como função armazenar a urina, para que se processe a micção.

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O processo de filtração glomerular é contínuo e extremamente fundamental para a

manutenção da homeostasia. Um indivíduo que apresente a função renal paralisada pode

evoluir ao óbito, em poucas horas.

As artérias que suprem os rins se subdividem, seqüencialmente, em:

• Artérias renais principais;

• Artérias sedimentares;

• Artérias lobares;

• Artérias lobulares.

As artérias aferentes se originam das artérias lobulares, e são estas que vão chegar até

os glomérulos.

Os cálices renais representam confluências de várias unidades funcionais

denominadas de néfrons.

A unidade funcional dos rins

O néfron é a unidade funcional básica dos rins. Ele é composto de um sistema

vascular e de um sistema tubular. Existem néfrons localizados na região cortical dos rins, e

outros localizados numa região intermediária, entre o córte

região justamedular.

As arter

x e a medula renal, denominada

íolas aferentes vão trazer sangue do

sistema arterial em direção aos glomérulos. O glomérulo

é uma região extremamente complexa, formada por um

enovelado capilar, que dá origem às arteríolas eferentes.

Sendo assim, há um sistema de arteríolas aferentes e um

complexo sistema capilar, denominado glomérulo, que

conflui para formar um sistema de arteríolas eferentes. Há

um aspecto interessante nesta configuração, onde, a partir

de um sistema aferente, ocorre uma capilarização que, em seguida, forma novamente outro

sistema arterial, denominado de arteríolas eferentes. Este sistema é particularmente

organizado, desta maneira, pelo fato de não haver ocorrido hematose, ou seja, não houve

troca de oxigênio ou gás carbônico, quando se processou a capilarização. Nos glomérulos,

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pode ser observado apenas um intenso fluxo de líquidos e solutos, entre os capilares e o

sistema de canalículos renais, não havendo troca gasosa entre tecidos.

Obviamente, o tecido renal necessita realizar estas trocas gasosas; porém, a

capilarização que responde pelo suprimento tecidual renal, somente vai ocorrer depois da

arteríola eferente.

O sistema glomerular pode, desta forma, ser considerado um sistema porta vascular,

pois, a partir de uma capilarização, há uma confluência destes capilares que, novamente,

sofrem outro processo de capilarização. Categoricamente, o sistema de dupla capilarização

renal não deveria ser chamado de um sistema porta, pois não há hematose no nível

glomerular.

O glomérulo está envolto por uma cápsula especializada, denominada cápsula de

Bowman, onde se encontra, no seu interior, o espaço de Bowman, que se continua com os

canalículos.

O sistema canalicular é formado pelas seguintes estruturas:

• Cápsula de Bowman;

• Tubo contornado proximal;

• Alça de Henle;

• Tubo contornado distal;

• Ducto coletor.

A região denominada justaglomerular é uma região de contato entre a arteríola

aferente e o tubo contornado distal, que responde pela produção de renina. Além disso, se

especializam na capacidade de perceber a carga de sódio que está correndo no tubo

contornado distal.

Os podócitos conferem uma alta seletividade ao filtrado glomerular, ou seja, ao

filtrado presente no espaço de Bowman. Uma pequena molécula, ou mesmo os íons sódio,

vão atravessar o endotélio, a membrana basal, o podócito, e o folheto visceral da cápsula de

Bowman, para ganhar o espaço de Bowman.

As funções do sistema renal

Além da eliminação de excretas, o sistema renal tem como funções complementares:

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• O controle da osmolaridade do plasma;

• O controle da volemia e, conseqüentemente,

• Regulação da pressão arterial;

• O equilíbrio ácido-básico;

• O equilíbrio da eritropoiese, pois os rins secretam eritropoietina, um hormônio

liberado quando há baixa perfusão, e atuam na medula óssea, estimulando a eritropoiese.

Apenas uma pequena porção do sangue que circula no rim perfunde o órgão, com o

intuito de suprir as necessidades metabólicas deste órgão. Sendo assim, os rins recebem um

volume de sangue muitas vezes maior que a sua necessidade metabólica, indicando a sua

posição estratégica no controle da homeostasia.

O capilar glomerular

• A organização do capilar glomerular

• A taxa de filtração glomerular

A organização do capilar glomerular

Nem todo o sangue que passa pelos capilares glomerulares é filtrado. Nos glomérulos,

pode ser encontrada uma tripla camada, composta pelo endotélio, pela membrana basal e

pelo podócito. Esta barreira atua na seleção de compostos e moléculas por meio da carga

elétrica e pelo tamanho destas partículas. Como esta barreira é carregada negativamente,

moléculas ou compostos de mesma carga têm uma maior dificuldade em ganhar o

espaço de Bowman.

Quando esta barreira se encontrar comprometida, poderá se instalar no indivíduo um

quadro de proteinúria, provocado por uma perda excessiva de proteínas do plasma,

desencadeando uma manifestação generalizada de edema.

No estado fisiológico, é possível encontrar no filtrado glomerular os seguintes

componentes:

• Água;

• Íons sódio, potássio e cloreto;

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• Não podem ser encontrados íons cálcio, pois estes se encontram fortemente carreados

por proteínas;

• Compostos hidrogenados, como a uréia e o ácido úrico;

• Moléculas orgânicas, tais como a glicose e aminoácidos.

Desta forma, pode-se perceber que a composição do filtrado glomerular é muito

parecida com a do plasma sanguíneo, com exceção das proteínas, eritrócitos e ácidos graxos.

As forças que vão interferir na filtração glomerular são as mesmas encontradas em

qualquer outro capilar, na sua relação com os demais tecidos. Porém, ao longo do capilar

glomerular, há um relativo aumento da pressão coloidosmótica, pois à medida que vai se

processando a filtração, a pressão coloidosmótica vai aumentando.

Em algumas situações, esta pressão coloidosmótica pode estar alterada, como pode

ser demonstrado em pacientes desidratados, onde esta pressão vai estar aumentada,

produzindo uma força que age contra a filtração glomerular.

Existe um conceito, relacionado à área filtrante dos capilares glomerulares, como se

fosse uma medida da permeabilidade capilar dentro do glomérulo. Esta medida pode ser

afetada por vários fatores; dentre eles, podem ser destacados os traumas onde há uma perda

de uma determinada área renal, diminuindo, conseqüentemente, a área filtrante, e o diabetes.

A taxa de filtração glomerular

A taxa de filtração glomerular é o resultado da ação das forças hidrostáticas e

coloidosmóticas, que atuam através da membrana glomerular, e pelo coeficiente de filtração

capilar Kf. A taxa de filtração glomerular pode ser medida pelo produto entre Kf e a pressão

efetiva de filtração. A pressão efetiva de filtração corresponde ao somatório das forças

hidrostáticas e coloidosmóticas, que favorecem a filtração através dos capilares glomerulares,

ou se opõem a ela. Estas forças incluem:

• A pressão hidrostática no interior dos capilares glomerulares (Pg), que promove a

filtração;

• A pressão hidrostática na cápsula de Bowman (Pb), que se opõe à filtração;

• A pressão coloidosmótica exercida pelas proteínas plasmáticas no interior dos

capilares glomerulares (πg), que se opõe à filtração;

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• A pressão coloidosmótica das proteínas no interior da cápsula de Bowman (πb), que

promove a filtração;

Em condições fisiológicas, a pressão das proteínas, no interior da cápsula de

Bowman, pode ser considerada nula. Sendo assim, a relação que define a taxa de filtração

glomerular poderia ser definida a partir da seguinte relação:

FG = Kf x (Pg – Pb - πg + πb)

Um aumento no coeficiente de filtração faz com que haja um aumento na taxa de

filtração glomerular. De maneira inversa, um aumento da pressão no interior da cápsula de

Bowman faz com que haja uma diminuição na taxa de filtração glomerular, como pode ser

observado em pacientes que apresentem obstrução da função renal, tal qual se pode observar

nos quadros de cálculos renais.

Um aumento da pressão coloidosmótica dos capilares glomerulares faz com que haja

uma diminuição da taxa de filtração glomerular, enquanto um aumento na pressão

hidrostática faz com que haja uma maior taxa de filtração glomerular.

Controle do fluxo sangüíneo renal e filtração glomerular

• O controle fisiológico da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal

• A ativação do sistema nervoso simpático faz diminuir a taxa de filtração glomerular

• O controle da circulação renal por hormônios e autacóides

• O papel do óxido nítrico derivado do endotélio

• As prostaglandinas e a bradicinina como elevadoras da taxa de filtração glomerular

O controle fisiológico da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal

Dentre as variáveis que influem de forma determinante na taxa de filtração

glomerular, podem ser destacadas a pressão coloidosmótica dos capilares glomerulares, e a

pressão hidrostática glomerular. Estas duas variáveis sofrem influência direta do sistema

nervoso simpático, de hormônios, dos autacóides (substâncias vasoativas liberadas nos rins e

que atuam localmente) e por um controle intrínseco renal, denominado controle por feedback.

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A ativação do sistema nervoso simpático faz diminuir a taxa de filtração glomerular

Praticamente todos os vasos sanguíneos renais são ricamente vascularizados pelo

sistema nervoso simpático. Uma ativação simpática faz com que se promova uma

vasoconstrição das arteríolas renais, diminuindo-se, conseqüentemente, a taxa de filtração

glomerular. Uma estimulação simpática moderada pouco altera a taxa de filtração

glomerular, como pode ser observada nas alças reflexas barorreceptoras, que pouco alteram o

fluxo sanguíneo renal, ou mesmo a taxa de filtração glomerular. Mesmo porque, os

barorreceptores têm, como tendência, se adaptarem a variações persistentes na pressão

arterial, de modo a justificar a sua pouca influência sobre o fluxo e a taxa de filtrado

glomerular. Sendo assim, o sistema simpático atua promovendo a diminuição da taxa de

filtração renal, quando diante de estímulos agudos ou distúrbios graves. Como estímulos

agudos, podem ser destacados os mecanismos de luta ou fuga, a isquemia cerebral ou em um

quadro hemorrágico grave. Desta forma, num indivíduo sadio, o tônus simpático é

extremamente diminuído.

O controle da circulação renal por hormônios e autacóides

Existem diversos hormônios e autacóides que podem atuar sobre a taxa de filtração

glomerular, bem como sobre o fluxo sanguíneo renal, conforme pode-se perceber no quadro

abaixo:

Hormônios ou autacóides Efeito sobre a taxa de filtração glomerular

Norepinefrina Diminui

Epinefrina Diminui

Angiotensina II Aumenta

Óxido nítrico derivado de endotélio Aumenta

Prostaglandinas Aumenta

A angiotensina pode ser considerada, ao mesmo tempo, um hormônio e um autacóide.

Esta substância causa a vasoconstrição das arteríolas eferentes, reduzindo o fluxo sanguíneo

renal que sai dos glomérulos. Como conseqüência, há um aumento da pressão hidrostática

glomerular, e uma maior taxa de filtração. Ao mesmo tempo em que há uma redução no

fluxo sanguíneo renal, há também um aumento na reabsorção de sódio e de água. Por

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conseguinte, uma dieta pobre em sódio, ou em casos de depleção de volume, há uma maior

liberação de angiotensina II, no sentido de se preservar a taxa de filtração glomerular, para

que seja possível a manutenção da excreção normal de resíduos metabólicos, tais como a

uréia e a creatinina, que dependem da filtração glomerular para a sua eliminação.

Paralelamente, a constrição das arteríolas eferentes, induzida pela angiotensina II, promove o

aumento da reabsorção de sódio e de água, o que contribui na restauração do volume

sanguíneo e da pressão arterial.

O papel do óxido nítrico derivado do endotélio

O óxido nítrico é um autacóide que tem como função diminuir a resistência vascular

periférica renal. Há um nível basal de liberação de óxido nítrico, que atua no sentido de evitar

a vasoconstrição excessiva dos rins, permitindo uma boa excreção de sódio e água. A

administração de fármacos que inibem a formação do óxido nítrico faz com que haja um

aumento da resistência vascular periférica renal, diminuindo, conseqüentemente, a taxa de

filtração glomerular, bem como a excreção urinária de sódio que, por fim, acaba por

repercutir na pressão arterial, elevando-a.

As prostaglandinas e a bradicinina como elevadoras da taxa de filtração glomerular

Estas substâncias atuam como promotoras de vasodilatação, causando,

conseqüentemente, o aumento da taxa de filtração glomerular, e o aumento do fluxo

sanguíneo renal; porém, em circunstâncias normais, estas substâncias pouco interferem

nestas variáveis. Em condições estressantes, como na depleção de volume sanguíneo pós-

cirúrgico, a administração de antiinflamatórios não-esteróides, como a aspirina, podem inibir

a síntese de prostaglandinas, causando reduções significativas na taxa de filtração

glomerular.

Auto-regulação

• A auto-regulação da taxa de filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal

• A importância da auto-regulação da taxa de filtração glomerular

• O papel do feedback túbulo-glomerular na auto-regulação da taxa de filtração

glomerular

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• A auto-regulação miogênica do fluxo sanguíneo renal e da taxa de filtração

glomerular

A auto-regulação da taxa de filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal

Os mecanismos intrínsecos ao rim normalmente mantém constantes o fluxo

sanguíneo renal e a taxa de filtração glomerular, independentemente das oscilações de

pressão arterial. Estes mecanismos ainda funcionam em rins perfundidos com sangue, após

serem retirados do corpo, ou seja, eles atuam independentemente de interferências sistêmicas.

A esta constância interna é que se denomina auto-regulação.

Para os demais tecidos, com exceção dos rins, os mecanismos de auto-regulação estão

diretamente associados às demandas de nutrientes e oxigênio, e à remoção dos resíduos do

metabolismo destes tecidos. No entanto, no caso dos rins, o fluxo sanguíneo é muito superior

à demanda metabólica tecidual. Desta forma, os mecanismos de auto-regulação atuam no

sentido de preservar a taxa de filtração glomerular e o fluxo sanguíneo renal em valores

constantes, para que se possa realizar com precisão a excreção renal de água e solutos.

A importância da auto-regulação da taxa de filtração glomerular

Estes mecanismos não podem ser considerados 100% eficientes no controle da taxas

de filtração glomerular e na excreção renal de água e solutos. Porém, pode-se medir a sua

importância, ao avaliar os impactos na taxa de filtração glomerular, e na excreção de água e

solutos, frente à existência destes mecanismos.

Em condições normais, a taxa de filtração glomerular é de 180 l/dia, enquanto a

reabsorção tubular é de 178,5 l/dia, com a excreção de 1,5 l/dia de líquido pela urina. Na

ausência de uma auto-regulação, uma pequena alteração da pressão arterial, de 100 mmHg

para 125 mmHg, faria com que a taxa de filtração glomerular fosse elevada para 225 l/dia, ou

seja, um aumento idêntico de 25%. No entanto, caso a reabsorção tubular também

permanecesse constante em 178,5 l/dia, haveria um aumento considerável no fluxo de urina,

que chegaria a 46,5 l/dia, ou seja, um aumento de mais de 30 vezes na produção de urina.

Na realidade, um aumento de pressão desta magnitude pouco altera o volume de urina

produzida, pelos seguintes motivos:

• A auto-regulação renal impede variações bruscas na taxa de filtração glomerular;

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• Existem, nos túbulos renais, mecanismos adaptativos adicionais, que permitem

aumentar a reabsorção, quando há um aumento na taxa de filtração glomerular, fenômeno

denominado balanço túbulo-glomerular.

O papel do feedback túbulo-glomerular na auto-regulação da taxa de filtração glomerular

Os rins dispõem de um mecanismo de auto-regulação, que estabelece uma ligação

entre as concentrações de cloreto de sódio, na mácula densa, e o controle da resistência

arteriolar renal.

O feedback túbulo-glomerular conta com dois mecanismos de controle sobre a taxa de

filtração glomerular:

1. O mecanismo de feedback arteriolar aferente;

2. O mecanismo de feedback arteriolar eferente.

Estes mecanismos dependem de disposições anatômicas especiais do complexo

justaglomerular.

O complexo justaglomerular é composto por células da mácula densa, localizadas na

porção inicial do túbulo distal, e pelas células justaglomerulares, que se encontram nas

paredes das arteríolas aferentes e eferentes.

A mácula densa é um conjunto especializado

de células epiteliais dos túbulos distais, que entram

em contato íntimo com as arteríolas aferentes e

eferentes, de maneira que estas células podem

secretar substâncias para estas arteríolas.

As células da mácula densa detectam, através

de mecanismos ainda não totalmente elucidados, a

ocorrência de alterações no volume que chega ao

túbulo distal. Estudos experimentais sugerem que

uma diminuição da taxa de filtração glomerular faz com que haja uma maior reabsorção de

íons sódio e cloreto, reduzindo, então, a concentração destes íons, quando o filtrado chega até

a mácula densa, desencadeando a produção de dois efeitos:

• Diminuição da resistência vascular das arteríolas aferentes, elevando a pressão

hidrostática glomerular, auxiliando na regularização da taxa de filtração glomerular.

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• Aumento na produção de renina pelas células justaglomerulares das arteríolas

aferentes e eferentes, que constituem nos principais locais de armazenamento de renina.

Com a liberação de renina, há a conseqüente formação de angiotensina II, que atua

como um potente vasoconstritor das arteríolas eferentes. Desta forma, haverá o aumento da

pressão hidrostática glomerular, normalizando a taxa de filtração glomerular.

A utilização de drogas inibidoras da angiotensina II, sem que haja um controle

adequado, pode levar a um quadro de insuficiência renal aguda, em pacientes que

apresentam hipertensão, devido à estenose da artéria renal. Isto por que estas drogas

produzem uma redução da taxa de filtração glomerular abaixo dos níveis normais.

A auto-regulação miogênica do fluxo sanguíneo renal e da taxa de filtração glomerular

A capacidade dos vasos sanguíneos de resistirem ao estiramento, provocado por um

aumento de pressão, desencadeando uma contração da musculatura lisa, ajuda a manter

constantes, tanto o fluxo sanguíneo renal, quanto a taxa de filtração glomerular, fenômeno

este denominado de mecanismo miogênico. O estiramento das paredes vasculares promove

uma maior entrada de íons cálcio para o interior das fibras musculares lisas das paredes dos

vasos, induzindo a sua contração.

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