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Fisiologia Renal
Tópicos:
- Anatomia Fisiológica dos Rins
- Troca de Líquidos nos Capilares
- Filtração Glomerular
- Fluxo Sangüíneo Renal e seu Controle
- Processo Tubular do Filtrado Glomerular
- Reabsorção e Secreção pelos Túbulos Renais
- Regulação da Osmolaridade
- Equilíbrio ácido-básico
- Função Renal
Funções dos Rins
- Excreção de produtos de degradação metabólica (uréia, creatinina, ácido úrico, bilirrubina) e substâncias químicas estranhas
- Regulação do equilíbrio hidroeletrolítico
- Regulação da osmolaridade dos líquidos corporais e das concentrações dos eletrólitos
- Regulação do equilíbrio ácido-básico
- Secreção de hormônios (eritropoetina, renina e 1,25-diidroxicolecalciferol), metabolismo e excreção
- Regulação da Pressão Arterial
- Gliconeogênese.
Anatomia e Histologia dos Rins
Os rins são órgãos pareados, avermelhados, em formato de feijão, localizados entre a última vértebra torácica e terceira lombar, retroperitoneais (cobertos parcialmente pelos 2 últimos pares de costelas), sendo o rim direito mais baixo que o rim esquerdo. O rim típico adulto mede de 10-12 cm de comprimento, 5-7 cm de largura e 3 cm de espessura. Massa 135 a 150g. Próximo ao centro da borda côncava encontra-se uma fissura vertical profunda - hilo renal, pela qual deixa o rim o ureter, assim como vasos sangüíneos, linfáticos e nervos. Corte frontal: córtex e medula renal (8 a 18 pirâmides), juntos constituem o parênquima renal.
Fluxo Sangüíneo Renal
Em um homem saudável de 70 Kg, o fluxo sangüíneo combinado de ambos os rins é de cerca de 1100 ml/min, ou seja, 22% do débito cardíaco. Os rins representam 0,4% peso corporal (150 g/cada) - fluxo bem elevado. Fluxo sanguíneo: artéria renal, interlobares, arqueadas, interlobulares (radiais), arteríolas aferentes, capilares glomerulares, arteríolas eferentes, capilares peritubulares – formam 2 redes capilares. Estes últimos deságuam no sistema venoso paralelo: veias interlobulares, arqueadas e interlobares e veia renal.
O córtex recebe maior parte do fluxo sangüíneo, e a medula apenas 1 a 2 % do fluxo renal total (fluxo lento). O fluxo medular é feito pelos vasos retos, que desempenham funções importantes como o transporte de O 2 e nutrientes para o néfron, secreção de substâncias, são via de retorno de água e solutos reabsorvidos e concentração da urina. Fluxo sangüíneo renal = PA artéria renal - PA veia renal / resistência vascular renal total Os mecanismos que regulam o fluxo sangüíneo renal são estreitamente relacionados com a FG e as funções excretoras. O fluxo sangüíneo renal tem várias funções importantes:
- Determinação indireta da FG
- Modificação da intensidade de reabsorção de água e solutos pelo túbulo proximal
- Participação na concentração e diluição da urina
- Distribuição de O 2 , nutrientes e hormônios para as células do néfron e devolução de CO 2 e de líquidos e solutos reabsorvidos para a circulação geral
- Distribuição de substratos para a excreção na urina.
Cada rim é constituído de cerca de 1 milhão de néfrons. O néfron é a unidade funcional do rim. Os rins são incapazes de regenerar os néfrons, ocorrendo a perda de néfrons com o avanço da idade. Cada néfron possui dois componentes principais:
- Corpúsculo renal: glomérulo - rede de capilares glomerulares que se anastomosam – onde ocorre a filtração do sangue; cápsula de Bowman; células mesangiais
- Longo túbulo no qual o filtrado é convertido em urina até a pelve renal. Os néfrons corticais representam cerca de 80 a 85% do total de néfrons e os néfrons justamedulares 15 a 20%. A cápsula de Bowman é formada por duas camadas de células:
- camada visceral (células epiteliais especiais - podócitos)
- camada parietal (epitélio parietal). O espaço entre a camada visceral e a camada parietal é chamado de espaço de Bowman, que no polo urinário do glomérulo torna-se o lúmen do túbulo proximal. Mesângio: células mesangiais e matriz mesangial. As células mesangiais são estruturalmente semelhantes aos monócitos. Elas cercam os capilares glomerulares, fornecem suporte estrutural para esses capilares, secretam a matriz extracelular, exibem atividade fagocítica e secretam prostaglandinas e citocinas. Estas células apresentam atividade contrátil, podendo influenciar a intensidade de filtração glomerular regulando o fluxo sangüíneo pelos capilares glomerulares, ou pela alteração da área de superfície capilar. Membrana de filtração - semelhante à membrana de outros capilares, exceto por possuir 3 camadas principais (ao invés de 2 habituais):
- endotélio do capilar
- membrana Basal
- camada de células epiteliais (podócitos) que circunda a superfície externa da membrana basal capilar. Em conjunto essas 3 camadas formam a barreira de filtração, que filtra centenas de vezes mais água e solutos do que a membrana habitual dos capilares. O endotélio capilar apresenta milhares de pequenos orifícios denominados fenestrações.
Troca de Líquidos nos Capilares
As quatro forças primárias que determinam o movimento de líquido através da membrana capilar:
- Pressão Capilar: força líquidos para fora do capilar
- Pressão do líquido intersticial: quando negativa força líquido para fora do capilar e quando positiva força líquido para dentro do capilar
- Pressão coloidosmótica plasmática: que tende a causar osmose do líquido para dentro do capilar através da membrana capilar (exercida principalmente pela concentração de albumina)
- Pressão coloidosmótica do líquido intersticial : que tende a causar a osmose do líquido para fora do capilar através da membrana capilar.
Troca Através da Membrana Capilar Extremidade arterial
- Forças que tendem a deslocar líquido para fora (mmHg):
- Pressão Capilar 30
- Pressão negativa líquido intersticial 3
- Pressão coloidosmótica do líquido intersticial 8 FORÇA TOTAL PARA FORA 41
- Forças que tendem a deslocar líquido para dentro:
- Pressão coloidosmótica plasmática 28 FORÇA TOTAL PARA DENTRO 28 FORÇA RESULTANTE PARA FORA 13 mmHg Pressão de filtração
Troca Através da Membrana Capilar Extremidade venosa
- Forças que tendem a deslocar líquido para dentro (mmHg):
- Pressão coloidosmótica plasmática 28 FORÇA TOTAL PARA DENTRO 28
- Forças que tendem a deslocar líquido para fora:
- Pressão capilar 10
- Pressão negativa líquido intersticial livre 3
- Pressão coloidosmótica líquido intersticial 8 FORÇA TOTAL PARA FORA 21 FORÇA RESULTANTE PARA DENTRO 7 mmHg Pressão de reabsorção
Equação de Starling
Q (^) f = K (^) f [(Pc + πi ) - (Pi + πP )]
Onde: Q (^) F = movimento de liquido (ml/min) K (^) f = constante de filtração para a membrana celular Pc = pressão hidrostática capilar πi = pressão oncótica intersticial Pi = pressão hidrostática intersticial πp = pressão oncótica capilar
Constante de Filtração para a Membrana Celular (Kf)
A constante de filtração para a membrana celular define o nível de movimento de liquido em cada órgão do organismo.
- Sendo maior a movimentação de líquidos em regiões de alto Kf (ex: capilares glomerulares) e menor em região de baixo K (^) f (ex: cérebro).
Filtração Glomerular
Como ocorre nos outros capilares a filtração glomerular é determinada pelo equilíbrio entre as pressões hidrostáticas e coloidosmótica que atuam através da membrana capilar e pelo coeficiente de filtração capilar (k (^) f). K (^) f é produto da permeabilidade (inclui o coeficiente de difusão, coeficiente de partição e a espessura da membrana, P= KD/ Δx) pela área de superfície de filtração dos capilares. FG = K (^) f x Pressão Efetiva de Filtração Os capilares glomerulares têm intensidade de filtração maior que os outros capilares devido à elevada pressão hidrostática nos glomérulos e um valor de Kf elevado. No ser humano adulto normal a taxa de filtração glomerular é em média de 125 ml/min, ou seja, 180 litros/dia (90 a140 ml/min homens e 80 a 125 ml/min nas mulheres). A partir dos 30 anos a FG começa a diminuir com a idade, sem alteração da função excretora dos rins. Este volume representa a filtração do plasma sangüíneo cerca de 60 vezes. Fração de filtração: porção do plasma que é filtrada varia 0,15 a 0,20, cerca de 20% do plasma. A barreira de filtração (endotélio capilar, membrana basal e fendas de filtração dos podócitos) restringe a filtração de moléculas com base no tamanho e na carga elétrica. Em geral as moléculas neutras e com raio menor que 20 Å são livremente filtradas, as maiores que 42 Å não são filtradas e as que têm entre 20 e 42 Å são filtradas em vários níveis (albumina 35,5 Å é pouco filtrada). Cerca de 7g de albumina é filtrada por dia, o que representa 0,01 % do que passa por dia pelos rins (50000g/dia). No entanto o TCP reabsorve avidamente a albumina, a urina quase não apresenta sinais desta PTN (150mg/dia
Depuração Renal
Depuração ou clearence descreve a intensidade ou a velocidade com que uma substância é removida (depurada) do plasma - depuração renal intensidade de remoção pelos rins. Depuração renal = volume de plasma inteiramente depurado de uma substância pelos rins, na unidade de tempo. C = [U]x x V [P] (^) x
C = depuração ( ml/min ) [U] = concentração urinária (mg/ml) V = débito urinário por minuto (ml/min) [P] = concentração plasmática
O princípio da depuração enfatiza a função excretora do rim; ele considera apenas a intensidade com que a substância é excretada na urina e não a sua intensidade de retorno para a circulação sistêmica, pela veia renal. Assim em termos de balanço de massa a intensidade de excreção urinária de x (Ux X V) é proporcional à concentração plasmática de x (Pax ). Pax ~ U (^) x X V Para igualar a intensidade de excreção urinária de x à sua concentração plasmática (artéria renal) é necessário determinar a intensidade com que x é removido do plasma pelos rins (depuração) Pax X Cx = U (^) x X V Se assumirmos que a concentração de x, no plasma da artéria renal (Px ) é igual à sua concentração em uma amostra de qualquer vaso sangüíneo periférico, a seguinte relação é obtida: Cx = U (^) x X V Px A depuração tem as dimensões volume/tempo e ele representa um volume de plasma do qual todas as substâncias foram removidas e excretadas na urina por unidade de tempo. Ex: [x] plasma 1mg/ml; fluxo de urina de 1ml/min; [x] urina 100 mg/ml. C (^) x = 100 ml/min (100ml de plasma serão depurados de x a cada minuto).
Intensidade da FG
A Inulina, polímero da frutose de PM 5.000, pode ser usada para medir a FG (ela não é produzida pelo corpo e assim, tem de ser administrada por via venosa). Ela é filtrada livremente e não é reabsorvida, nem secretada e nem metabolizada pelas células do néfron. Logo a quantidade de inulina excretada na urina, por minuto, é igual à quantidade filtrada a cada minuto. Quantidade filtrada = quantidade excretada FG (intensidade de filtração glomerular) X P (^) in = U (^) in X V => FG = U (^) in X V Pin
A depuração da inulina nos dá a determinação da FG. A inulina não é a única substância que pode ser usada para medir a FG. Qualquer substância que siga os critérios abaixo servirá como marcador apropriado para a medição da FG:
- Ser filtrada livremente pelo glomérulo para o espaço de Bowman
- Não ser reabsorvida ou secretada pelo néfron
- Não ser metabolizada ou produzida pelos rins
- Não alterar a FG. A inulina é usada em estudos experimentais (administração venosa), na prática clínica a creatinina é usada para estimar a FG. A creatinina é um subproduto do metabolismo da creatina no músculo esquelético. É produzida com velocidade relativamente constante e a quantidade produzida é proporcional a massa muscular. Não há necessidade de infusão venosa (produção endógena). Pequena quantidade é secretada no TCP (erro de aproximadamente 10%); quantidade excretada excede 10% da filtração esperada; entretanto o método usado para estimar sua concentração no plasma superestima o valor em 10%; os 2 erros se cancelam e sua depuração fornece uma medida razoavelmente precisa da FG.
Depurações Proporcionais
Depuração da Inulina = a intensidade de filtração glomerular (marcador renal perfeito).
- C (^) x / C (^) inulina = 1,0 depuração = inulina
- C (^) x / C (^) inulina < 1,0 depuração x menor inulina
- C^ x / C^ inulina > 1,0 depuração > inulina
Sistema Nervoso Simpático
Todos os vasos sangüíneos dos rins incluindo as arteríolas aferentes e eferentes são ricamente inervados por fibras nervosas simpáticas, que se originam do plexo celíaco. Não há inervação parassimpática. As fibras nervosas liberam noradrenalina e dopamina. O SNS inerva também as células justaglomerulares produtoras de renina. As fibras nervosas também inervam o túbulo proximal, a alça de Henle, o túbulo distal e o ducto coletor (ativação intensifica a reabsorção de Sódio). Forte ativação simpática provoca constrição das arteríolas renais, diminuindo o fluxo sangüíneo renal e a filtração glomerular.
Hormônios e Autacóides
Norepinefrina, epinefrina e endotelina: provocam constrição dos vasos sangüíneos renais e diminuição da filtração glomerular. Angiotensina II: potente vasoconstritor renal provoca preferencialmente constrição das arteríolas eferentes, eleva a pressão hidrostática glomerular, ao mesmo tempo em que reduz o fluxo sangüíneo renal. Óxido Nítrico: proveniente do endotélio diminui a resistência vascular renal e aumenta a filtração glomerular. Outros vasodilatadores renais que aumentam a filtração glomerular: prostaglandinas
sangue e da FG, quando há variação da pressão arterial
- Sob condições apropriadas, apesar da auto-regulação e de vários hormônios a FG e o fluxo renal de sangue podem variar.
Sistema Renina-Angiotensina
As angiotensinas são peptídeos derivados de uma proteína precursora chamada angiotensinogênio, que sofre várias ações enzimáticas até essa transformação. O angiotensinogênio, alfa globulina, é sintetizado no fígado, liberado na circulação onde sofre clivagem e transforma-se na angiotensina I, decapetídeo, através da ação de uma enzima proteolítica chamada renina. Esta reação ocorre não apenas no plasma, mas também nos rins, cérebro, glândulas adrenais, ovários e possivelmente em outros tecidos. O controle da liberação de renina envolve: barorreceptores localizados nas arteríolas aferentes, concentração de NaCl nas células da mácula densa e inervação simpática das arteríolas do aparelho justaglomerular. No pulmão ocorre a transformação da angiotensina I em angiotensina II, octapeptídeo, através da enzima conversora de angiotensina e posteriores clivagens geram a angiotensina III e IV. A angiotensina II é a principal efetora do sistema renina angiotensina, mas também pode ser sintetizada por outra via não dependente da enzima conversora, quimases.
Existem vários órgãos com receptores para angiotensina II, e com ações específicas como:
- Artérias: estimula a contração e crescimento
- Zona glomerulosa da adrenal: estimula a síntese de aldosterona
- Rins: inibe a liberação de renina, aumenta a reabsorção tubular de sódio, estimula a vasoconstrição, libera prostaglandinas
- Cérebro: estimula a sede e liberação de vasopressina
- Sistema nervoso simpático: aumenta a liberação simpática, facilita a transmissão simpática periférica e a liberação adrenal de epinefrina
- Coração: aumenta a contractilidade e a hipertrofia ventricular. A ativação do sistema renina angiotensina serve como um importante meio de prevenção da diminuição da taxa de filtração glomerular durante a depleção de volume ou depressão circulatória. No entanto com produção de AII de forma prolongada, particularmente em associação com a hipertensão ou hiperperfusão do rim, a angiotensina II pode contribuir para a injúria glomerular e perda gradual da função do néfron através de seus efeitos hemodinâmicos.
