Filtração Glomerular e Hemodinâmica Renal e Mecanismos de Transporte - Completo

Filtração Glomerular e Hemodinâmica Renal Introdução Os rins são os órgãos responsáveis pela manutenção do volume e da composição do fluido extracelular   do indivíduo dentro dos limites fisiológicos compatíveis com a vida. Trata-se de uma lógica relativamente simples: os rins ultrafiltram o sangue; em seguida, reabsorvem seletivamente quase a totalidade desse ultrafiltrado, de modo a manter o balanço de água e solutos, ao mesmo tempo em que eliminam escórias.  Apesar dessa aparente simplicidade, simplicidade, a magnitude dos fluxos de água e solutos envolvidos no processo chega a ser assustadora: em um adulto normal do sexo masculino, a taxa de ultrafiltração renal aproxima-se de 120mL/min, o que corresponde a mais de 170 litros de sangue por dia. Isso significa que, como o volume plasmático é de aproximadamente 3 litros, a totalidade do plasma é filtrada mais de 50 vezes no decorrer de um único dia. Considerando agora que o fluxo urinário de um adulto é aproximadamente 1,5L/dia, depreende-se que os rins reabsorvem mais de 99% do enorme volume de água filtrado diariamente. O filtrado é um fluido de composição semelhante à do plasma, porém com poucas proteínas e macromoléculas, uma vez que o tamanho dessas substâncias dificulta sua filtração através da parede do glomérulo renal. Após a sua formação, o filtrado glomerular caminha pelos túbulos renais e sua composição e volume são modificados pelos mecanismos de reabsorção e secreção tubular existentes ao longo do néfron.

Reabsorção tubular renal: é o processo de transporte de uma substância do interior tubular para o sangue que envolve o túbulo. Secreção tubular renal:  é o processo de transporte de uma substância do sangue que envolve o túbulo para o interior tubular. Excreção renal: refere-se à eliminação da urina final pela uretra.  Ao longo do néfron, uma série de forças atua para modificar a concentração dessas substâncias presentes no filtrado f iltrado glomerular, glomerular, variando a quantidade de solutos que são excretados na urina final. Não existem valores normais absolutos para a excreção urinária de água e solutos, havendo uma gama de variações que reflete a ingestão diária.

Quantidade filtrada = quantidade excretada. A reabsorção de água tende a aumentar a concentração de todos os solutos do fluido tubular, havendo alguns cuja concentração intratubular varia apenas em função desse processo, não sendo reabsorvidos nem secretados. Nesse caso, a quantidade de soluto filtrado é igual à excretada na urina final, e, como exemplo, podemos citar o polissacarídeo inulina.

1

Quantidade filtrada > quantidade excretada. Entretanto, a maioria dos constituintes naturais do filtrado é reabsorvida ao longo do túbulo e volta ao sangue, sendo sua quantidade filtrada maior que a excretada; porém, sua concentração na urina final pode ser maior ou menor que a no filtrado glomerular, dependo da quantidade de água que for reabsorvida nos túbulos. Quantidade excretada > quantidade filtrada. Algumas substâncias, como o para-amino-hipurato de sódio, além de filtradas, são também secretadas; portanto, suas quantidades urinárias são maiores que as filtradas. Quantidade excretadas apresentam grandes variações. Poucas substâncias, como a tiamina, o potássio e o ácido úrico, além de serem filtrados, são reabsorvidos e secretados pelo epitélio tubular; assim, suas quantidade excretadas apresentam grandes variações. Valores de alguns parâmetros envolvidos na função renal de um homem adulto normal:

Fluxo sanguíneo renal: 1.200 ml/min.

Excreção diária de sódio: 100-250 mM

Fluxo plasmático renal: 600 ml/min.

Excreção diária de potássio: 40-120 mM

Taxa de filtração glomerular: 120 ml/min

Excreção diária de glicose: 0 mM

Fração do plasma filtrado: 20%

Excreção diária de água: 1,2L

Estrutura renal

O rim apresenta uma uma borda convexa convexa e outra côncava. côncava. Na côncava, encontra-se encontra-se o hilo, região que contém os vasos sanguíneos, nervos e cálices renais. Revestindo o rim há uma cápsula de tecido conjuntivo denso, resistente e inextensível, frouxamente ligada ao parênquima renal.

2

O rim é dividido em duas zonas: cortical e medular.  A zona medular contém 10 a 18 estruturas cônicas, denominadas pirâmides de Malpighi, cujas bases e lados estão em contato com a zona cortical, e cujos vértices fazem saliência saliência - papilas renais - nos cálices renais. renais. O ápice da papila, denominado área cribriforme, apresenta 18 a 24 pequenos orifícios que correspondem à desembocadura dos ductos coletores papilares. Partindo das bases das pirâmides em direção ao córtex, existem 400 a 500 formações alongadas que se distribuem em forma de leque, os chamados raios medulares, que contêm alças de Henle, ductos coletores e vasos sanguíneos. sanguíneos.  A zona cortical é contínua e ocupa o espaço compreendido entre as bases das pirâmides e a cápsula renal. Além de vasos sanguíneos, contém glomérulos, túbulos proximais e distais de todos os néfrons e alças de Henle e ductos coletores dos néfrons mais superficiais. De modo geral, a região medular contém, além dos vasos sanguíneos, aos seguintes porções dos néfrons mais profundos: segmentos retos proximais, proximais, alças de Henle e ductos coletores.

Estrutura do néfron O rim humano contém 800 mil a 1,2 milhão de néfrons. Conforme a posição que ocupam no rim, os néfrons se classificam em: 



Né fr o n s d e al ça c u r ta : a dobra da alça de Henle está localizada na medular

externa. A dobra pode ocorre no segmento espesso. (7/8) Né fr o n s d e al ça lo n g a: a dobra da alça de Henle está localizada na medular interna, e, por isso, esses néfrons apresentam maior capacidade de concentrar a urina. (1/8) O segmento fino da alça descendente nos néfrons corticais é curto, e nos  justaglomerulares  justaglomerulares é longo, o que influencia na capacidade diferencial de concentração da urina desses dois tipos de néfrons.  A alça espessa ascendente da alça de Henle muitas vezes começa antes da curvatura da alça em néfrons corticais.

Néfron É a unidade funcional do rim, o local de formação da urina. É formado pelo corpúsculo renal e por uma estrutura tubular, composta por: o

o

o

o o

Túbulo proximal  Segmento convoluto  Segmento reto Ação de Henle  Alça fina descendente descendente  Alça fina ascendente  Alça espessa ascendente Túbulo distal  Túbulo distal convoluto  Túbulo distal final Segmento conector Ducto coletor 3



No final da alça ascendente espessa, já na região cortical, inicia-se o túbulo distal convoluto; suas partes ficam em contato com o glomérulo do qual se originou e com as respectivas arteríolas aferente e eferente. A confluência dessas estruturas forma o aparelho justaglomerular, que é o principal local de controla do ritmo da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal. Células especializadas ai existentes secretam a enzima renina, envolvida na regulação da pressão arterial sanguínea.

4

Corpúsculo Renal O corpúsculo renal é constituído por: Glomérulo capilar Cápsula de Bowman  

Glomérulo O glomérulo é o local onde ocorre a primeira etapa da formação da urina. É um enovelado capilar formado a partir da arteríola aferente, que se divide em 5 a 8 ramos, que por sua vez, se subdividem em 20 a 40 alças capilares. Estas alças capilares são sustentadas por células mesangiais, que além de conter elementos contráteis e fagocitar agregados macromoleculares presos à parede capilar devido à filtração glomerular, têm receptores para vários hormônios, que apresentam papel importante na regulação da hemodinâmica intraglomerular. Quando essas células contraem, elas diminuem a luz dos capilares glomerulares, diminuindo, assim, a filtração. Portanto, a região mesangial (matriz + células) é capaz de modular o processo de ultrafiltração. Posteriormente, as alças capilares se reúnem formando a arteríola eferente do glomérulo.

O endotélio do capilar glomerular apresenta-se descontínuo, com um aspecto de uma rede de células endoteliais separadas entre si por fenestrações circulares de cerca de 750 A de diâmetro. Esses espaços são facilmente atravessados por substâncias de peso molecular elevado, mas não permitem a passagem dos elementos figurados do sangue.

Cápsula de Bowman  A cápsula de Bowman tem forma de cálice e dispõe de parede dupla, entre as quais fica o espaço d e Bo wm an , ocupado pelo filtrado glomerular. A parede externa da cápsula forma o revestimento do corpúsculo renal, apresentando um epitélio simples pavimentoso. As células da parede interna se modificam durante o desenvolvimento embrionário, vindo a constituir os podócitos. Os podócitos são formados por um corpo celular com prolongamentos primários e secundários denominados pedicélios. Estas estruturas se interpenetram, formando canais alongados, as fendas de filtração, as quais têm aproximadamente 240 A de largura e 5000 A de altura. Os pedicelos vizinhos são conectados, em sua base, por uma fina membrana, semelhante a um diafragma, e apoiam-se sobre a membrana basal dos capilares, permitindo que a parede interna da cápsula fique em íntima conexão com as alças capilares glomerulares - diafragma de filtração. O contato do pedicélio com a membrana basal é revestido por uma camada glicoproteica, rica em ácido siálico, chamada glicocálix. 5

Membrana Filtrante Durante o processo de filtração glomerular, o plasma atravessa três camadas:

Endotélio capilar Membrana basal Parede interna da cápsula de Bowman Destas, a única camada contínua é a membrana basal, que, portanto, determina as propriedades de permeabilidade do glomérulo. Ela é formada por uma fina rede de microfibrilas na qual não se visualizam poros. Sua limitação para a filtração das moléculas é de cerca de 50A de diâmetro, sugerindo a existência de poros funcionais, com determinada organização molecular proteica tortuosa e anatomicamente não estável. O endotélio capilar   é cheio de fenestrações, selecionando os componentes filtrados principalmente pela sua carga, e não pelo seu tamanho. Ele é revestido por sialoglicoproteínas, ricas em ácido siálico e, portanto, negativamente carregado. Dessa forma, existe a geração de uma força eletrofísica que repeli moléculas negativamente carregadas e atrai moléculas de carga positiva.  A membrana basal tem três camadas, sendo rica em heparan sulfato e, por isso, também apresentando carga negativa, o que dificulta a passagem de moléculas também negativas.

Lâmina rara externa Lâmina densa - camada central de maior densidade Lâmina rara interna  - está em íntimo contato com o sangue, por meio das fenestrações do endotélio  A estrutura complexa e ordenada da membrana basal é crítica para a adequada filtração.

 A primeira etapa na formação da urina pelos rins é a ultrafiltração do plasma pelo glomérulo. Em adultos normais, a IFG varia de 90 a 140 mL/min., nos homens, e de 80 a 125 mL/min., nas mulheres. Portanto, os glomérulos filtram até 180 L de plasma a cada 24 horas. O ultrafiltrado plasmático é desprovido de elementos celulares ( i. e., eritrócitos, leucócitos e plaquetas) e, praticamente, não contém proteínas. A concentração de sais e moléculas orgânicas, como a glicose e os aminoácidos, é semelhante no plasma e no ultrafiltrado 6

DETERMINANDO A COMPOSIÇÃO DO ULTRAFILTRADO  A barreira de filtração glomerular determina a composição do ultrafiltrado plasmático, restringindo a filtração de moléculas com base em seu tamanho e carga elétrica. A membrana basal é a principal barreira para a filtração de moléculas maiores. A influência do tamanho molecular como limitante da ultrafiltração sugere a existência de poros funcionais na membrana basal. Os dextranos compõem uma família de polissacarídeos exógenos, fabricados em diversos pesos moleculares. Podem ser eletricamente neutros ou ter cargas negativas (polianiônicos) ou positivas (policatiônicos). A dextrana, da mesma forma que a inulina, não é secretada nem reabsorvida nos túbulos renais - é perfeitamente filtrada. A análise do clearance fracional das moléculas de dextrana permite inferior na participação do tamanho molecular e da carga elétrica na filtração glomerular.     

     

 À medida que o tamanho - o raio molecular efetivo - da molécula de dextrana aumenta, sua intensidade de filtração diminui. Quando o raio efetivo da dextrana atinge 44A, seu clearance fracional vai à zero, ou seja, este é o tamanho molecular que impede que ocorra qualquer filtração glomerular. Para um mesmo raio molecular efetivo, o clearance fracional da dextrana sulfato (aniônica) é bem menor que o da dextrana neutra, ocorrendo o oposto para a dextrana catiônica. Esse efeito da carga elétrica é devido às forças eletrostáticas dadas pelas sialoproteínas aniônicas, presentes na membrana basal e em volta dos pedicélios das células epiteliais, que repulsam as macromoléculas com cargas negativas e atraem as positivamente carregadas. IMPORTÂNCIA DAS CARGAS NEGATIVAS NA BARREIRA DE FILTRAÇÃO :  A perda das sialoproteínas, negativamente carregadas, faz com que as proteínas sejam filtradas apenas com base em seu raio molecular efetivo. Dessa forma, a excreção de proteínas aniônicas na urina aumenta.

7

Esse caso é essencialmente importante para a albumina, proteína cujo tamanho molecular e carga elétrica - um poliânion em pH fisiológico - limitam sua filtração glomerular. A proteína é o principal determinante da pressão oncótica plasmática, a qual mantém o fluido no interior do espaço vascular. Assim, a normal impermeabilidade glomerular à albumina ajuda a manter o volume plasmático, por prevenção da perda urinária dessa proteína. A importância desse fato pode ser observada na situação em que ocorre aumento da permeabilidade glomerular, resultando em albuminúria e hipoalbuminemia. Nessa situação, a queda da pressão oncótica plasmática favorece a saída de fluido do espaço vascular par ao interstício, com o consequente desenvolvimento de edema. Tanto as membranas das células do endotélio capilar glomerular como as do epitélio interno da cápsula de Bowman contêm glicoproteínas, que recobrem as fenestrações endoteliais e os canais entre os pedicélios. A membrana basal também possui glicoproteínas e colágeno. As glicoproteínas contêm ácido siálico, que proporciona características de eletronegatividade a todas essas estruturas. Solutos com raio molecular de 14A passam livremente através da membrana filtrante. Acima desse valor, a habilidade das macromoléculas para atravessar essa barreira depende de sua forma, tamanho e carga iônica. Assim, moléculas globulares e flexíveis podem penetrar a membrana mais facilmente que as alongadas. Macromoléculas negativamente carregadas são repelidas pelas cargas fixas negativas ai presentes; e macromoléculas positivamente carregadas podem atravessar a membrana filtrante mais facilmente que as de igual tamanho, mas negativas.

Dinâmica da microcirculação glomerular O arranjo anatômico no qual os glomérulos estão inseridos pode ser representado de modo simplificado por uma associação em série de dois resistores hidráulicos, correspondentes às arteríolas aferente (Ra) e eferente (Re). É devido a esse arranjo que a variação da pressão hidráulica na microcirculação glomerular adquire o perfil descrito na figura abaixo.  A pressão hidráulica no início do sistema é a própria pressão arterial (PA). Ao longo da arteríola aferente - que, como vimos, atua como um resistor (Ra)  – ocorre uma queda acentuada da pressão hidráulica. Segue um longo trecho, correspondente ao capilar glomerular, no qual a pressão hidráulica, denominada Pcg, permanece aprox. constante. Ocorre, então, uma segunda queda, desta vez ao longo da arteríola eferente (Re), fazendo baixar a pressão hidráulica a níveis 8

pouco superiores ao da pressão venosa e muito próximos aos dos vasos pós glomerulares (capilares peritubulares e vasa recta). O valor correspondente à Pcg depende de dois fatores básicos: o nível da PA e a relação entre Ra e Re. Uma elevação da PA, com Ra e Re constantes, faz-se acompanhar de uma elevação proporcional da Pcg. Se por outro lado, mantivermos constante a PA e diminuirmos Ra, a queda da pressão hidráulica na arteríola aferente será menor. Com isso, a Pcg se eleva, aproximando-se de PA. O efeito da Re é análogo, exceto no sentido da variação da Pcg: aumentos/diminuições isolados de e levam a elevações/reduções da Pcg. Portanto, é possível obter um controle fino da Pcg por meio simplesmente da variação de Ra e ou de Re.

É também possível controlar o fluxo sanguíneo glomerular inicial e, portanto, o fluxo plasmático glomerular inicial (Qa) fazendo variar qualquer um desses resistores (ou ambos), já que o aumento da resistência total em um sistema hidráulico dificulta o fluxo de fluido, enquanto a queda dessa resistência tem o efeito inverso. Note-se que, nesse sistema, é possível variar Qa sem alterar Pcg, embora à primeira vista tal efeito pareça contrariar a lógica. Como é possível variar o fluxo sem variar a pressão? Para aumentar o fluxo (Qa) sem alterar a Pcg, basta diminuir Ra e Re de modo proporcional.

Esses efeitos da variação de Ra e Re permitem um controle fino do próprio processo de ultrafiltração glomerular.

9

Dinâmica da Ultrafiltração glomerular: determinantes físicos São quatro determinantes físicos da ultrafiltração:

1º Determinante: diferença de pressão hidráulica através das paredes glomerulares (ΔP) Essa diferença é expressa como      , onde PCG  corresponde à pressão hidráulica dentro do capilar glomerular, e P T  corresponde à pressão hidráulica do espaço de Bowman.  ΔP corresponde à força física necessária para que ocorra ultrafiltração glomerular. Se a diferença de pressão hidrostática através das paredes capilares for nula, a ultrafiltração simplesmente não ocorre, sejam quais forem os valore das demais determinantes. É importante lembrar que  ΔP sofre forte influência das variações de PA, de R A e de RE.

2º Determinante: concentração de proteínas no plasma sistêmico (πCG) Essa força oncótica tende a trazer fluido para o interior do capilar glomerular, opondo-se, portanto, ao efeito de  ΔP. No espaço de Bowman, a concentração de proteínas é extremamente reduzida, mesmo nas proteinúrias intensas e, portanto, πEB=0, ou seja, Δπ= πCG - πEB= πCG. É importante ressaltar que esse efeito da variação oncótica só existe porque a parede do capilar glomerular é muito pouco permeável à proteínas (barreira glomerular). Uma vez de  ΔP e πCG representam duas forças opostas, o que realmente governa o processo de ultrafiltração glomerular é a diferença entre elas. Essa diferença é denominada pressão efetiva de ultrafiltração (PEUF), e é dada por:                       

Fica evidente que a pressão hidrostática no sangue no interior dos capilares glomerulares é a força responsável pela ultrafiltração glomerular. Portanto, o processo de filtração glomerular é passivo do ponto de vista termodinâmico, não necessitando de dispêndio de 10

energia metabólica. A força que impulsiona esse processo é fornecida pelo trabalho cardíaco. É evidente que para que ocorra o processo de ultrafiltração glomerular,  ΔP e πCG, que são conhecidos como forças de Starling, devem resultar em uma pressão efetiva de ultrafiltração maior que zero (PEUF  > 0), ou seja, a força hidrostática deve superar a força oncótica. Isso é o que acontece na maior parte do capilar glomerular. No entanto, como a filtração é um processo dinâmico, que ocorre continuamente à medida que o plasma percorre o capilar glomerular, e como as macromoléculas são quase totalmente retidas em seu lume, a concentração plasmáticas de proteínas, e consequentemente o πCG,eleva-se continuamente com a distância.

Pode-se observar que a P EUF, sempre representada pela distância entre as duas curvas, diminui continuamente à medida que nos afastamos da origem do capilar, aproximando-se de zero no final do mesmo. Em consequência dessa variação contínua, a P EUF é sempre uma média matemática equivalente à área sombreada delimitadas pelas duas curvas.

3º Determinante: coeficiente de ultrafiltração (Kf) O Kf glomerular mede a facilidade com que a parede glomerular permite a passagem de fluido. O coeficiente de ultrafiltração está relacionado com a permeabilidade efetiva da parede capilar (k) e com a superfície total disponível para a filtração (s), por meio da expressão:    

Quanto maior for Kf, mais "porosa" será a parede glomerular e, portanto, mais fácil será o processo de ultrafiltração - isso não quer dizer necessariamente que a FPN (filtração por néfron aumentará. Quanto menor for o Kf, mais lenta será a ultrafiltração e mais baixa o FPN. No limite, se Kf for igual a zero, a FPN será nula, e o capilar glomerular em questão passará a equivaler a um simples vaso de condução, como por exemplo uma arteríola. Do ponto de vista físico, o Kf glomerular é definido como o coeficiente de condutância hidráulica, de modo que:     

11

Em geral, as glomerulopatias tendem a reduzir o Kf, principalmente por reduzir o número de alça capilares funcionantes, e portanto a superfície filtrante, ou seja, o parâmetro S. Em consequência, tanto a filtração por néfron quanto a taxa de filtração glomerular caem drasticamente, a menos que ocorram alterações compensatórias nos demais determinantes.

4º Determinante: fluxo plasmático glomerular inicial (Qa) Para entender a influência do Qa sobre a FPN é necessário dividir nosso capilar glomerular cilíndrico idealizado em segmentos idênticos e suficientemente pequenos para que o efeito da variação de fluxo plasmático inicial possa ser analisado de forma detalhada.

Suponhamos inicialmente que Qa=100nL/min. e, que, nesse segmento inicial,  ΔP=40mmHg, πCG=20mmHg e Kf=1nL/(min.mmHg). Qual seria a pressão efetiva de ultrafiltração? A PEUF  seria dada por         e, dessa forma, a FPN seria dada por        

Neste segundo segmento,  ΔP praticamente não se altera, ou seja, mantém-se em torno de 40mmhg. Tampouco há variação de Kf, que permanece 1nl/min.mmhg. No entanto, πcg  elevou-se. Isso ocorreu porque houve ultrafiltração no segmento anterior, concentrando as proteínas plasmáticas, retidas graças à eficiência da função da barreira. Se a taxa de ultrafiltração no segmento anterior havia sido 20nl/min, então, o fluxo plasmático glomerular, que era inicialmente 100nl/min, reduziu-se, nesse segmento, para 80nl/min, concentrando as proteínas plasmáticas em 100/80=25% e, assim, elevando πcg para cerca de 29mmhg.  A PEFU nesse segmento reduz (       ). Portanto, a filtração por nefron passou a ser 11nl/min. 12

Conclusão: a πCG tende cada vez mais a se igualar a  ΔP, explicando assim o comportamento da curva de πCG.  A pressão efetiva de ultrafiltração tende cada vez mais a zero conforme se avança no capilar glomerular. Como somente poucas proteínas são filtradas, a perda do líquido filtrado para o espaço de Bowman aumenta a concentração proteica no plasma remanescente nos capilares glomerulares. Consequentemente, a pressão oncótica intracapilar eleva à medida que o sangue percorre as alças capilares e se aproxima da arteríola eferente. Em virtude de a pressão oncótica intracapilar se opor à pressão hidrostática intracapilar, há uma queda progressiva da pressão efetiva de ultrafiltração à medida que o sangue percorre as alças capilares em direção à arteríola eferente.

Quando aumentamos Qa, por exemplo, para 200nL/min, não há alterações nas forças de Starling do primeiro segmento, portanto, a taxa de ultrafiltração continua sendo igual a 20nL/min. Entretanto, o efeito dessa ultrafiltração sobre a concentração plasmática de proteínas é menor. Isso porque, como Qa aumentou para 200n/min, o fluxo plasmático glomerular no segundo segmento passa a ser 200-20=180nL/min. Portanto, as proteínas plasmáticas concentram-se 200/180=11%, e não mais 25% como no exemplo anterior.Concluímos que πCG se elevou de 20 a apenas 24 mmHg, e não mais a 29mmHg. Isso significa que a restrição imposta à ultrafiltração pela presença de proteínas no interior do capilar é agora menor e, em consequência, aumenta a distância entre as curvas que representam ΔP e πCG, ou seja, a PEUF se eleva, aumentando assim FPN e a TFG. Quando Qa é reduzido, a concentração intracapilar de proteínas subirá mais rapidamente, deslocando para cima e para a esquerda a curva que representa πCG em função da distância, aproximando-a da linha que representa  ΔP e, portanto, diminuindo a PEUF e a FPN.

13

Pressão de ultrafiltração de equilíbrio

o ponto em que a pressão hidrostática no capilar glomerular iguala a soma da pressão hidrostática no espaço de Bowman mais a pressão oncótica plasmática é conhecido como pressão de ultrafiltração de equilíbrio ( ΔP= πCG ). 

Não existe filtração inversa. πCG nunca supera  ΔP, porque a diferença de pressão hidrostática é praticamente constante e, depois que o equilíbrio de filtração é atingido, não há mais aumento de πCG.  Assim, em capilares glomerulares, ocorre apenas ultrafiltração, não havendo volta do ultrafiltrado para o capilar glomerular.

Fluxo sanguíneo renal (FSR) Os rins são órgãos altamente vascularizados e, normalmente, oferecem baixa resistência ao fluxo sanguíneo intrarrenal. Os rins recebem um volume de sangue que equivale a cerca de 25% do débito cardíaco. O FSR apresenta dois componentes:  

Fluxo sanguíneo cortical (90% do débito cardíaco) Fluxo sanguíneo medular (10% do débito cardíaco) O relativa baixo fluxo medular, consequente da alta resistência dos vasos o retos longos, é importante para minimizar a diluição do interstício medular hipertônico, favorecendo assim a concentração da urina.

MÉTODOS DE MEDIDA DO FSR Lei da conservação. No caso do rim, na situação de equilíbrio, para uma substância X que não seja sintetizada nem metabolizada no tecido renal, a quantidade de substância que entra no rim pela artéria renal, em uma determinada unidade de tempo, deve corresponder à soma da quantidade de substância que sai do rim pela veia renal e ureter, na mesma unidade de tempo.

14

Portanto:             

FSRa = fluxo sanguíneo renal arterial FSRv = fluxo sanguíneo renal venoso  Ax= concentração de x no sangue arterial Vx = concentração de x no sangue venoso Ux = concentração de x na urina V = fluxo urinário Entretanto, FSRaFSRv, de forma que           

Mas que substância utilizar para medir o fluxo sanguíneo renal? PAH O ácido para-amino-hipúrico é facilmente filtrado nos glomérulos e intensamente secretado nos túbulos, a tal ponto que sua concentração plasmática na veia renal é próxima a zero. Isso significa que praticamente a totalidade da massa que chega aos rins acaba sendo excretada na urina. Levando-se em conta que apenas o PAH contido no plasma é passível de filtração glomerular e secreção tubular proximal, o quociente entre excreção urinária e concentração plasmática arterial de PAH mede o fluxo plasmático renal cortical:  

   

 A equação corresponde ao clearance de PAH: clearance é o quociente entre a carga excretada de uma substância e a sua concentração plasmática. O Fluxo sanguíneo renal pode ser medido a partir de valores do fluxo plasmático renal e do hematócrito (fração de volume total de sangue ocupado pelos elementos figurados).                     

 

Taxa de filtração glomerular (TFG)  A filtração glomerular é o processo que inicia a formação da urina. Nesse evento, 20% do plasma que entra no rim e alcança os capilares glomerulares são filtrados, atingindo o espaço de Bowman. Os 80% de plasma restante, que não foram filtrados, circulam ao longo dos capilares glomerulares, atingindo a arteríola aferente, daí se dirigindo para a circulação capilar peritubular e, posteriormente, para a circulação sistêmica.            

15

Mas que substância utilizar para medir a taxa de filtração glomerular? Inulina Podemos calcular a TFG conhecendo a quantidade de uma dada substância filtrada no glomérulo, em determinada unidade de tempo, e a sua concentração no filtrado glomerular . Desde que a substância utilizada seja completamente ultrafiltrada no glomérulo, sua concentração no filtrado glomerular pode ser facilmente medida, pois será igual à sua concentração plasmática, bastando portanto determinar apenas esta última. Se, após ser filtrada, a substância escolhida não for reabsorvida nem secretada ao longo do epitélio tubular, sua quantidade filtrada será igual à sua quantidade excretada na urina. Ou seja, sua carga filtrada é igual a sua carga excretada.                 

  

 A inulina, que é um polímero da frutose extraído de certos vegetais, é livremente filtrada nos glomérulos. No entanto, seu processamento pelos túbulos é nulo, ou seja, a inulina não é reabsorvida nem secretada nos diversos segmentos do néfron. Portanto, a massa excretada de inulina (      é exatamente igual à carga filtrada nos glomérulos (      .  

  

Portanto, a taxa de depuração renal de uma substância como a inulina, livremente filtrada nos glomérulos, mas inerte em relação aos túbulos, é igual a TFG.

A importância clínica da creatinina  A creatinina, um subproduto do metabolismo de músculos esqueléticos, não é exatamente um marcador ideal do RFG, já que ocorre uma pequena secreção tubular desse composto. No entanto, por se tratar de um composto produzido pelo próprio organismo, dispensando portanto infusões exógenas, a creatinina é o marcados de função renal mais amplamente utilizado na prática médica. O clearance de creatinina endógena é comumente utilizada, em clínica, como uma medida aproximada do RFG.

TFG em um único néfron (TFGn)  Aplicando a fórmula do clearance de inulina para um único néfron, temos:  

  

TFGn = taxa de filtração glomerular por néfron (nL/min) FT = concentração de inulina no fluido tubular (mg/mL) Vt = fluxo de fluido tubular (nL/min) P = concentração plasmática de inulina (mg/mL) 16

Resposta do RFG (TFG) a variações isoladas dos determinantes de ultrafiltração Efeito do fluxo plasmático (Qa) sobre RFG O perfil de elevação da pressão oncótica intraglomerular varia com a perfusão renal: quanto mais alto o Qa, mais deslocada para a direita estará a curva que descreve o πCG, e maior será a PEUF. Diminuindo-se Qa, a curva de πCG se deslocará para a esquerda, aproximando-se da curva de  ΔP e diminuindo a P EUF. Quanto mais alto o fluxo plasmático glomerular inicial (Qa), mais lentamente se elevará a concentração plasmática de proteínas ao longo do capilar glomerular. Portanto, a ultrafiltração será facilitada pela menor oposição exercida pela pressão oncótica intracapilar - a FPN (filtração por néfron) se elevará. Isso porque, com o aumento do fluxo plasmático renal, proporcionalmente uma menor quantidade de fluido é filtrada, fazendo com que o aumento da πCG ao longo do capilar não seja tão pronunciado. Isso faz com que ocorra filtração por todo o capilar, determinando uma elevação da filtração glomerular por néfron.  Ao contrário, uma diminuição de Qa levará a uma rápida elevação da concentração plasmática de proteínas no interior do capilar glomerular, diminuindo assim a filtração por néfron.

17

Efeito da variação do ΔP sobre o RFG O efeito da variação do  ΔP sobre a FPN e o RFG não deixa de ser previsível: uma elevação do ΔP faz aumentar em cada ponto do capilar glomerular a diferença entre  ΔP e πCG. Desse modo, ocorre um aumento da área compreendida entre as duas curvas, que, como vimos, é proporcional à PEUF, levando assim a uma aumento da FPN. A filtração glomerular é, portanto, fortemente influenciada por  ΔP. Note que a curva correspondente a π também se desloca para cima, refletindo o aumento da filtração em cada segmento do glomérulo. 

. No início o aumento é quase igual, aumenta a pressão, aumenta a filtração, mas se a pressão aumenta muito, se concentra muita proteína, e logo já fica equilibrado, não vai filtrar o tempo todo, não vai filtrar todo o capilar

É evidente ainda que ocorrerão alterações inversas se  ΔP baixar. Se a pressão no capilar for abaixo de 20mmHg não tem filtração, pois não existe gradiente para filtrar. Há, no entanto, um limite inferior para o valor de  ΔP, o qual é representado pela pressão oncótica inicial do capilar glomerular, ou seja, a pressão oncótica sistêmica. Quando  ΔP baixa a esse ponto, a Peuf é zero e a FPN caem a zero. É o que acontece, por exemplo, em estados de hipotensão acentuada. Se  ΔP pudesse cair abaixo da pressão oncótica sistêmica, deveria em princípio ocorrer filtração reversa, ou seja, do espaço de Bowman para o capilar glomerular. Esse movimento, no entanto, provocaria de imediato o colapso do espaço urinário, uma vez que a parede flexível do folheto parietal da cápsula de Bowman seria incapaz de sustentar o vácuo resultante. 18

Efeito da variação do Kf sobre o RFG Previsivelmente, a FPN cai quando se diminui o Kf glomerular em relação ao normal. No entanto, essa queda é fortemente atenuada pela intensa alteração que sofre o perfil da variação de πCG.

Com reduções progressivas de Kf, a curva de πCG desloca-se cada vez mais para a direita, uma vez que a filtração cai ao longo de todo o capilar e, em consequência, as proteínas são menos concentradas nesse percurso. Devido a esse comportamento da curva πCG, a PEUF aumenta. Como, no entanto, o Kf está baixo, o resultado final é a redução da FPN, a qual corresponde ao produto de PEUF e o Kf. Quando Kf aumenta em relação ao normal, seria de se esperar, intuitivamente, uma elevação correspondente da taxa de ultrafiltração glomerular. No entanto, isso não ocorre, pois como neste caso Kf está aumentado, a ultrafiltração glomerular ocorre com grande facilidade desde os segmentos iniciais do capilar glomerular, concentrando intensamente as proteínas plasmáticas.  Assim, o perfil da curva πCG desloca-se para a esquerda, reduzindo rapidamente a PEUF e praticamente anulando o efeito que a elevação de Kf teria sobre a FPN. Esse comportamento tem uma implicação fisiológica importante: embora seja possível reduzir o FPN diminuindo Kf, a recíproca não é verdadeira. Para aumentar substancialmente a FPN, os rins não poderão lançar mão de um aumento de Kf, por maior que seja - é necessário modificar  ΔP e Qa por meio de variações das resistências pré e pós-glomerulares.

19

Efeitos das variações da concentração plasmática de proteínas sobre o RFG Há algumas situações clínicas que podem levar à queda da concentração plasmáticas de proteínas, tais como a síndrome nefrótica, a insuficiência hepática avançada e a desnutrição proteica. Nessas condições, seria de se esperar que o RFG estivesse sistematicamente aumentado. No entanto, variações simultâneas dos demais determinantes podem exercer efeito contrário, fazendo com que o RFG esteja normal ou até diminuído. Um aumento da concentração de proteínas plasmáticas tende a reduzir o RFG, e poderia, a princípio, fazer cessar a filtração glomerular caso πCG se igualasse a  ΔP desde o início do capilar glomerular. Contudo, não há registro de tal efeito.

20

Efeito da variação das resistências aferente e eferente sobre a dinâmica glomerular  A variação das resistências glomerulares, Ra e Re, altera o fluxo plasmático, Qa, e a pressão glomerular,  ΔP e, portanto, influencia profundamente a FPN. Entretanto, há diferenças fundamentais do efeito dos dois resistores.

RESISTÊNCIA DA ARTERÍOLA AFERENTE Um aumento de Ra leva ao mesmo tempo a uma diminuição de Qa e da PCG. Consequentemente, a P EUF  reduz-se de maneira drástica, levando a uma queda igualmente intensa de FPN. Uma diminuição na Ra leva ao mesmo tempo a um aumento de Qa e da PCG. Consequentemente, a P EUF aumenta, levando a um aumento da FPN. RESISTÊNCIA DA ARTERÍOLA EFERENTE Quando a Re é muito baixa, a P CG  desce a níveis próximos a zero, que corresponderiam a uma filtração negativa se tal fenômeno fosse fisiologicamente possível. Conforme Re cresce, a FPN sobe rapidamente. Nessa região do gráfico, a FPN responde de modo extraordinariamente rápido a variação de Re, até atingir um valor máximo quando chega à faixa fisiológica. No entanto, aumentos maiores de Re pouco influenciam da FPN e podem até mesmo reduzi-la, se exagerados. A razão para isso são os efeitos conflitantes do aumento de Re sobre o Qa e a P CG, os quais acabam por se compensar mutuamente. o Com valores de Re próximos à zero,  ΔP é muito baixa, assim como FPN, embora o Qa seja alto devido à baixa resistência arteriolar (Ra+Re). o Com valores excessivamente altos de Re,  ΔP eleva-se muito,o que em princípio deveria favorecer a filtração. No entanto, esse efeito é compensado pela redução de Qa, causada pela elevação da resistência arteriolar total.

21

Fica claro, portanto, que as resistências pré e pós-glomerular têm efeitos fisiológicos distintos: enquanto a Ra exerce uma influência consistente sobre a FPN (um aumento de Ra sempre faz diminuir a FPN e vice-versa), o efeito da Re é bifásico. Essas características fazem com que a Ra seja perfeitamente adequada para à regulação do RFG. Enquanto a Re é essencial para que o glomérulo mantenha sua característica de elemento filtrante - Re nula ou muito baixa torna o glomérulo incapaz de filtrar ( ↓PCG).





Vasodilatação da arteríola aferente: ↓Ra → ↑ P CG  , ↑FSR , ↑RFG  Quando a resistência da arteríola aferente decresce, a pressão hidrostática dentro do capilar glomerular aumenta, pois uma fração maior da pressão arterial renal é transmitida ao capilar glomerular. Um aumento na P CG eleva o RFG. Assim, a queda da resistência na arteríola aferente aumenta tanto o FSR quanto o RFG. Vasoconstrição da arteríola aferente: ↑Ra → ↓ P CG  , ↓FSR , ↓RFG  Quando a resistência da arteríola aferente aumenta, o FSR diminuiu e, como P CG cai, haverá também redução de RFG.

Entretanto, quando a resistência é alterada predominantemente na arteríola eferente, ocorrem variações divergentes de FSR e RFG.





Vasodilatação da arteríola eferente: ↓Re → ↓ P CG  , ↑FSR , ↓RFG  Uma queda na resistência da arteríola eferente causa aumento no FSR, porém, agora, devido à queda simultânea da P CG, o RFG será reduzido. Vasoconstrição da arteríola aferente: ↑Re → ↑ P CG  , ↓FSR , ↑RFG  Quando a resistência da arteríola eferente aumenta, o FSR diminuiu enquanto o RFG aumenta devido a uma elevação da P CG.

 

 

22

Controle da Ultrafiltração Glomerular por Hormônios e Substâncias Vasoativas Angiotensina II  A angiotensina II é produzida localmente nos rins e também de forma sistêmica. Ela contrai as arteríolas aferente e eferente e reduz a TFG e o FSR. Entretanto, a arteríola eferente é mais sensível à angiotensina II que a aferente. A Ang II aumenta a resistência de ambas as arteríolas, assim, diminuindo o FSR. Entretanto, como a arteríola eferente é mais sensível à Ang II, baixos níveis desta podem aumentar o RFG, pela constrição da arteríola eferente, enquanto altos níveis de Ang II reduzem o RFG, pela constrição da arteríolas aferente e eferente.

 A constrição predominante da arteríola eferente aumenta a pressão do capilar glomerular, entretanto, diminui o fluxo sanguíneo renal. Como resultado, a TFG reduz um pouco, uma vez que a queda do fluxo predominou sobre o aumento da pressão do capilar glomerular. 

 A fração de filtração, definida por     por sua ,vez, aumenta consideralvelmente durante a ação da angiotensina II, isso porque, a redução do fluxo sanguíneo é muito maior que a redução do ritmo de filtração glomerular.

23

 A angiotensina II é liberada em situações de redução de volume de líquido extracelular. Por isso, em um experimento em que duas populações de ratos foram submetidos a dietas com níveis diferentes de sódio, podemos visualizar a atuação da angiotensina II sobre a população com baixa ingesta de sódio. 





O fluxo plasmático renal está reduzido na população com dieta pobre em sódio quando comparada com a com dieta rica em sódio. Na população com dieta pobre em sódio, e portanto com a atuação da angiotensina II, vemos um aumento tanto na pressão do capilar glomerular quando no próprio  ΔP. O que pode ser explicado pela maior constrição da arteríola eferente. Não houve alteração da TFG, porque o aumento da pressão do capilar glomerular sofreu oposição da diminuição do FPR.

Norepinefrina  As arteríolas aferente e eferente são inervadas por neurônios simpáticos, no entanto, o tônus simpático é mínimo quando o volume de fluido extracelular está normal. Os nervos simpáticos liberam norepinefrina e dopamina. A norepinefrina e a epinefrina causam vasoconstrição principalmente da arteríola aferente. Em geral, a estimulação simpática moderada causa uma diminuição do FSR, e uma relativamente menor queda do RFG, devido à constrição preferencial da arteríola eferente. Isso termina aumentando a fração de filtração (FF=RFG/FPR). Entretanto, quando ocorre forte estimulação simpática, como no trauma ou no choque hemorrágico, a contrição da arteríola aferente predomina e leva à drástica redução do FSR e do RFG.

Endotelina  A endotelina é um potente vasoconstritor secretado pelas células endoteliais dos vasos renais, células mesangiais e células do túbulo distal, em resposta à angiotensina II, à bradicinina e à epinefrina. A endotelina causa intensa vasoconstrição das arteríolas aferente e eferente, reduzindo a TFG e o FSR. Liberada em estados patológicos. Diminui TFG, o Kf e o FPR e aumenta PCG.

Fatores Vasodilatadores Derivados do Endotélio (NO) O óxido nítrico, um fator de relaxamento derivado do endotélio, é importante vasodilatador , em condições basais, contrabalançando a vasoconstrição provocada pela angiotensina II e catecolaminas. Provoca dilatação das arteríolas aferente e eferente dos rins. Aumenta a TFG.

Peptídeos Natriuréticos São secretados quando o volume do líquido extracelular se expande. Eles dilatam a arteríola aferente e contraem a arteríola eferente. Portanto, produzem aumento moderado da TFG, porque existe um aumento da pressão hidrostática no capilar glomerular, com pouca alteração no FSR. A pouca alteração do fluxo se deve a uma alteração proporcional do diâmetro das duas arteríolas.  Alterações proporcionais nas arteríolas aferente e eferente não causam alterações de fluxo sanguíneo.

24

Autorregulação do RFG  A ultrafiltração é o evento inicial e imprescindível para a formação da urina. Sua importância é tanta que se faz necessária a existência de um mecanismo ou de um conjunto de mecanismos para manter relativamente constate o RFG mesmo em face de amplas variações de pressão arterial sistêmica. Em outras palavras, há necessidade de autorregulação do RFG.  A autorregulação só funciona em uma determinada faixa de pressões, que em mamíferos superiores usualmente se estende de 70 - 140 mmHg. Se a pressão cair abaixo de 70mmHg, o RFG diminui drasticamente a cada mmHg de queda pressórica adicional, podendo levar a um quadro de insuficiência renal aguda. Se, por outro lado, a PA subir acima de 140mmHg, o RFG tende a aumentar proporcionalmente. A principal consequência dessa anomalia é a ruptura das paredes glomerulares, devido à transmissão do aumento da PA no interior dos capilares, como ocorre na hipertensão maligna.

Na faixa de autorregulação, a variação de RFG com a PA não é nula, porque a autorregulação não é perfeita, mas é muito menor do que a que seria observada na ausência de autorregulação. Alguns estudos indicam que a autorregulação do RFG pode envolver, predominantemente, variações da Ra. Em um distúrbio causado à hemodinâmica glomerular por uma elevação da PA de 100mmHg para 130 mmHg, se não houvesse mecanismos de autorregulação, haveria uma elevação simultânea do  ΔP e do Qa, levando a um aumento considerável da pressão efetiva de ultrafiltração e da FPN. Todas essas alterações são inteiramente revertidas se aumentarmos em 30% a resistência da arteríola aferente.

25

DUAS PRINCIPAIS TEORIAS PARA EXPLICAR ESSE COMPORTAMENTO: Teoria miogênica Propõe que as arteríolas aferentes, como qualquer outra arteríola do organismo, respondem a um aumento da pressão sanguínea com uma contração de sua musculatura lisa e um consequente aumento de sua resistência, de modo a minimizar o aumento do fluxo sanguíneo renal. O mecanismo de contração das arteríolas envolve a abertura de canais de cátion não seletivos sensíveis ao estiramento, presentes na membrana celular do músculo liso da parede vascular. O consequente influxo celular de cátions despolariza a membrana das células e permite o influxo celular de cálcio pela ativação de canais de cálcio voltagem-dependentes. A entrada de cálcio na célula dispara o processo contrátil com redução do diâmetro das arteríolas.

Teoria da retroalimentação túbulo-glomerular  A mácula densa, estrutura localizada entre a porção espessa da alça de Henle e o início do túbulo distal, monitora continuamente a quantidade de NaCl que lhe chega, sendo capaz de detectar alterações na carga filtrada de sódio e, portanto, da taxa de filtração do respectivo glomérulo. Em resposta a tais alterações, ainda segundo essa teoria, a mácula densa gera um sinal que, graças à sua justaposição com o glomérulo, alcança rapidamente a arteríola aferente, fazendo-a dilatar-se ou contrair-se de modo a manter constante o RFG. O aumento do RFG eleva a carga de NaCl e fluido no túbulo proximal, e consequentemente na mácula densa. Esta região não é sensível ao fluxo de fluido, mas sim ao aumento de sódio e cloreto, resultante da elevação do fluxo.   Devido à alta atividade do transportados Na:K:2Cl existente na membrana apical das células da mácula densa, o aumento luminal de sódio e cloreto eleva o influxo celular desses íons. A elevação da concentração intracelular de cloreto, em associação com canais de cloreto na membrana celular basolateral, provoca a despolarização da célula, que ativa canais de cátion dependentes de voltagem, resultando no aumento da concentração de cálcio, que medeia a liberação de fatores parácrinos. 





26

Mecanismos de Transporte ao longo do Néfron Fração de filtração  A relação entre o ritmo de filtração glomerular (RFG) e o fluxo plasmático renal (FPR) é denominada fração de filtração.  

 

Normalmente, a FF corresponde à 20% RFG = 120 mL/min FPR = 600 mL/min  

Ou seja, somente 20% do plasma que chega ao rim é filtrado nos glomérulos.  À medida que FPR atinge altos níveis, o RFG tende a se estabilizar e, em consequência, a FF é maior quando o FPR é baixo do que quando ele é elevado. Quando FF aumenta, mais líquido é filtrado para fora do capilar glomerular, resultando em um maior aumento da concentração de proteínas no sangue capilar glomerular em relação ao aumento normal. Consequentemente, também sobe a concentração proteica do sangue capilar peritubular, o que, por sua vez, eleva a reabsorção de fluido no túbulo proximal,

Clearance Renal O clearance de uma substância indica o volume virtual de plasma que fica livre da substância, em determinada unidade de tempo. Assim, o clearance de uma substância é também denominado depuração plasmática da substância. Para o conhecimento do clearance renal de uma dada substância, basta medir a quantidade absoluta da substância excretada na urina por minuto e relacioná-la com sua concentração plasmática:  

   

Cx = depuração plasmática da substância x (mL/min) Ux = concentração urinária da substância x (mg/mL) Px = concentração plasmática da substância x (mg/mL) V = fluxo urinário (mL/min) Caso uma substância esteja ligada a proteínas plasmáticas, não sendo, assim, livremente filtrável, no cálculo de seu clearance o valor de P deve ser multiplicado pela fração livre da substância no plasma (fração não ligada à proteínas).

27

Clearance de substância que não é reabsorvida nem secretada pelos túbulos Quando a porção filtrada da substância for totalmente eliminada na urina, não ocorrendo reabsorção nem secreção tubular, a carga filtrada da substância será igual a sua carga excretada:     

Carga filtrada = RFG.Px, em mg/mL Carga excretada = Ux.V, em mg/mL RFG = ritmo de filtração glomerular, em mL/min Ux = concentração urinária da substância x (mg/mL) Px = concentração plasmática da substância x (mg/mL) V = fluxo urinário (mL/min) Nesse caso, todo o plasma filtrado fica livre da substância, não importando que uma parte do plasma filtrado seja posteriormente reabsorvida pelos túbulos e volte à circulação sistêmica - o plasma retornará sem a substância. Portanto, o volume virtual de plasma depurado dessa substância por minuto (ou clearance) corresponde ao ritmo de filtração glomerular de um indivíduo. Exemplo: inulina.

PAPEL DE SUA CONCENTRAÇÃO PLASMÁTICA O clearance de uma substância com tais características não depende de sua concentração plasmática, apresentando-se sempre constante qualquer que seja o valor no plasma. Isso acontece porque, quando ocorre um aumento de sua concentração plasmática, haverá correspondente elevação de sua concentração no filtrado glomerular e, consequentemente, sua concentração urinária também será proporcionalmente elevada - tanto o numerador quanto o denominador da equação do clearance estarão proporcionalmente elevados.  

     

PAPEL DO FLUXO URINÁRIO  A depuração plasmática de tal substância é também independente do fluxo urinário. Isto acontece porque, não ocorrendo reabsorção nem secreção da substância, a variação de seu gradiente de concentração entre lúmen tubular e interstício peritubular - provocada pela alteração de fluxo urinário - não modificará sua carga excretada. Quando o fluxo urinário diminuir, a concentração da substância na urina aumentará, e quando o fluxo aumentar, sua concentração urinária diminuirá, mantendo-se sempre constante o seu clearance.

28

Clearance de substância reabsorvida pelos túbulos Substância totalmente reabsorvida.Quando uma substância é totalmente reabsorvida pelos túbulos renais, sua carga excretada é zero e sua concentração urinária nula. Não ocorrendo excreção urinária da substância, o plasma do indivíduo não fica depurado da substância, ou seja, seu clearance é zero. Sua carga filtrada é totalmente reabsorvida e volta ao plasma. Exemplo: glicose e aminoácidos. Substância parcialmente reabsorvida. Apresentam clearance menor que o de substâncias apenas filtradas, pois, após serem filtradas, elas voltam, em parte, ao sangue. Assim, o clearance fracional  da substância - ou seja, a razão entre o clearance da substância e o clearance da inulina - deve ser menor que 1.  

 

Substância que se liga parcialmente a proteínas. Apresentará clearance fracional menor que 1, mesmo quando não é reabsorvida pelos túbulos, desde que, para o cálculo de seu clearance, seja utilizada, erroneamente, sua concentração plasmática total, não sendo levado em consideração que apenas uma fração da substância está livre no plasma para ser ultrafiltrada. Quando ocorre reabsorção parcial da substância, sua carga filtrada é maior que a carga excretada, ou seja: RFG.Px > Ux.V.  A quantidade de substância reabsorvida pelos túbulos renais (T) corresponde à diferença entre sua carga filtrada e sua carga excretada .

            

Caso a substância que é totalmente reabsorvida apresente um mecanismo de reabsorção que envolve um carregador, o aumento de sua concentração plasmática irá saturar seu mecanismo de transporte tubular, aparecendo, então, a substância na urina. Nesse caso, o transporte (T) medido corresponde ao transporte máximo (Tm), isto é, a capacidade máxima de reabsorção tubular dessa substância. Quando aparece a substância na urina, inicia-se seu clearance, o qual vai aumentando com o aumento de sua concentração no plasma, pois sua reabsorção permanece máxima e, portanto, constante.              Tm  

  

   

 

 

Com o aumento da concentração plasmática da substância, a relação Tm/Px tende a zero, uma vez que Tm é constante. Portanto, a elevação da concentração plasmática de uma substância que apresenta um transporte de reabsorção saturável faz com que o clearance da substância tenda 29

ao clearance da inulina, ou seja, a substância passa a se comportar como se fosse apenas filtrada, visto que sua fração reabsorvida torna-se desprezível em comparação com sua fração excretada.

Clearance de substância secretada pelos túbulos Secreção tubular é o transporte de uma substância do sangue peritubular (ou do interior da célula) para o lúmen tubular. O volume do plasma depurado de tal substância por minuto - através da filtração glomerular e da secreção tubular - é maior que o volume de plasma depurado de inulina nesse mesmo tempo - apenas por filtração glomerular. Ou seja, a substância que é secretada tem clearance maior que o da inulina. Portanto, o clearance fracional da substância deve ser maior que 1. No caso em que a substância além de totalmente filtrada, é totalmente secretada pelos túbulos, não aparecendo no sangue que sai do rim pela veia renal, o seu clearance corresponde ao fluxo plasmático renal. Este é o valor máximo de clearance, pois o rim não pode depurar mais plasma do que o total que circula por ele. Exemplo. PAH. Quando uma substância é secretada, sua carga excretada é maior que a sua carga filtrada.    

E a quantidade de substância secretada pelos túbulos renais, por minuto, será dada por:          

Se a substância for secretada por meio de mecanismo que necessita de um carregador, elevando-se sua concentração plasmática dentro dos limites da capacidade máxima de secreção, o plasma renal será totalmente depurado da substância, e o clearance da substância corresponderá ao fluxo plasmático renal. Entretanto, atingido o Tm, posteriores aumentos da concentração plasmática da substância não ocasionarão elevação correspondente da sua secreção tubular, havendo, consequentemente, queda de seu clearance.           

 

 Aumentando Px, a relação Tm/Px tende a zero, já que Tm é constante. Portanto, quando a substância atinge seu transporte máximo de secreção, o posterior aumento de sua concentração plasmática faz com que seu clearance caiam aproximando-se do clearance dado apenas pela filtração da substância. Nessa situação, a substância passa a se comportar como se fosse apenas filtrada, pois sua secreção, apesar de máxima, é muito pequena, em relação à sua quantidade que está sendo filtrada.

30

Valor do clearance em função da variação do fluxo urinário em substâncias com transporte passivo (direcionado pelo gradiente transepitelial) Substância que é reabsorvida passivamente Quanto maior o fluxo urinário, menor é a sua reabsorção.  Isso acontece porque a substância encontra-se mais diluída no lúmen tubular, ou seja, há uma queda do seu gradiente de concentração. Assim sendo, o clearance de uma substância reabsorvida passivamente aumenta com a elevação do fluxo urinário. Substância que é secretada passivamente No caso desse tipo de substância, o aumento do fluxo urinário favorece sua secreção, pois aumenta a diluição do lúmen tubular. Consequentemente, o clearance   de uma substância secretada passivamente aumenta com a elevação do fluxo urinário.

Fração de excreção e de reabsorção de cada substância Fração de excreção (FE): corresponde à porcentagem da carga filtrada que é   excretada.        

  



Fração de reabsorção (FR): corresponde a      Quando FE>100%, significa que a substância também está sendo secretada, porque a carga excretada é maior que a carga filtrada.

Quantidade reabsorvida = carga filtrada - carga excretada

31

Análise da composição do fluido tubular

Gradiente de concentração transtubular 

Na ordenada, está indicada a razão entre as concentrações no fluido tubular (FT) e plasma (P) para várias substâncias. Essa relação (FT/P) indica o gradiente de concentração transtubular, para cada substância considerada.

Inulina. A inulina é filtrada livremente e não tem carga elétrica. Então, sua concentração no fluido glomerular contido no espaço de Bowman é idêntica à do plasma, ou seja, no filtrado glomerular a razão FG/P de inulina é 1. Como a inulina não é reabsorvida nem secretada ao longo dos túbulos, sua concentração no fluido tubular aumenta à medida que a água vai sendo reabsorvida pelos vários segmentos tubulares. A concentração de inulina no fluido tubular é, pois, uma função da quantidade de água reabsorvida até o ponto em que foi feita a micropunção. 



Se no espaço de Bowman a razão FT/P é 1 e na metade do túbulo proximal é igual a 2, isto é, a concentração de inulina no fluido tubular é duas vezes a concentração no plasma, significa que 50% da água filtrada foi reabsorvida até o local de punção. Fr água=0,5. No final do túbulo proximal, o quociente FT/P de inulina aproxima-se de 3, e a fração de água filtrada reabsorvida até essa porção do túbulo é igual até 0,67. 

 A fração de água reabsorvida é calculada pela fórmula:     .

Osmóis e sódio. Ao longo do túbulo proximal, a concentração total de solutos (osmóis) praticamente não varia, indicando que aproximadamente 67% dos solutos filtrados são reabsorvidos (valor igual ao da reabsorção da água). Tal fato revela que o fluido reabsorvido no túbulo proximal é praticamente isotônico em relação ao plasma. O mesmo acontece com o íon sódio nesse segmento tubular, indicando que o sódio e a água são reabsorvidos em iguais proporções. 32

Para-amino-hipurato. Ao longo do túbulo proximal há elevação da razão FT/P de PAH. Entretanto, a elevação da concentração de determinado soluto no fluido tubular (determinando uma elevação do seu gradiente transepitelial e, portanto, da razão FT/P) não indica que a substância está sendo secretada. Pode ser que o aumento de sua concentração no lúmen tubular seja devido à reabsorção de água. O mesmo acontece no caso de queda da concentração da substância no fluido tubular, que nem sempre indica reabsorção tubular, pois é possível que se dê em virtude da entrada de água para o interior do túbulo. Para corrigir as variações das concentrações de soluto no lúmen tubular devidas ao transporte de água, basta relacionar a razão FT/P da inulina, visto que esta ultima avalia a reabsorção tubular de água. Portanto, esse quociente

       

indica a

fração remanescente da substância no fluido tubular. Quando esse quociente diminuiu de um segmento tubular para o outro, indica que houve reabsorção da substância na porção tubular intermediária entre esse dois segmentos. O oposto acontece quando a substância é secretada pelo epitélio tubular.

 A fração de sódio filtrado remanescente no final do túbulo proximal é cerca de 0,33, indicando que 67% da carga filtrada desse íon foi reabsorvida até esse local. Essa fração se eleva na alça de Henle descendente, indicando que ocorre secreção de sódio nesse segmento. Na porção final do proximal, cerca de 50% da carga filtrada de ureia é reabsorvida, e igual porcentagem é posteriormente secretada na alça de Henle; entretanto, no distal e coletor, a ureia é reabsorvida. Toda a glicose é reabsorvida no primeiro terço do túbulo proximal.

Excreção fracional da água:  quanto resta de fluido no segmento tubular considerado, em porcentagem do que foi filtrado.      

33

Mecanismos de transporte no túbulo proximal Estrutura

O túbulo proximal possui uma porção convoluta, localizada  junto ao glomérulo, e outra porção reta, que se encontra na região mais profunda do córtex e na mais externa da medula. Com base em diferenças anatômicas e funcionais, considera-se que o túbulo proximal é formado por três segmentos: S1, S2 e S3. O segmento S1 se estende até cerca da metade da porção convoluta; o segmento S2 inclui a parte final da porção convoluta e a metade inicial da reta; e o segmento S3 corresponde ao restante da parte reta. De um modo geral, os três segmentos têm mecanismos de transporte semelhantes, residindo as diferenças funcionais apenas no aspecto quantitativo. Em condições normais, o segmento S1 reabsorve toda a glicose e aminoácidos que são filtrados. Com relação aos demais solutos, pode ser dito que o túbulo proximal reabsorve 70% do NaCl que é filtrado e quantidades variáveis de potássio, bicarbonato, fosfato, cálcio, magnésio, ureia e ácido úrico. Adicionalmente, as células secretam para o lúmen tubular íons hidrogênio e amônia e uma variedade de ácidos e bases orgânicas, incluindo o PAH, cuja secreção é mais evidente no segmento S2. Normalmente, os túbulos proximais reabsorvem, por dia, cerca de 158L de fluido tubular isotônico; isso corresponde a 88% do volume de plasma filtrado diariamente pelos glomérulos (180L). Tal capacidade de transporte desse segmento tubular é devida a uma série de adaptações que facilitam a reabsorção de sais e água: Microvilosidades na membrana luminal que aumentam a área disponível para reabsorção

34

T i g h t j u n c t i o n s    relativamente permeáveis, em comparação com os demais

segmentos dos néfrons, permitindo que, através dos espaços intercelulares, ocorra transporte de solutos a favor de seu gradiente de concentração. Essas vias paracelulares são consideradas caminhos de baixa resistência, comparativamente às vias transcelulares, que envolver a passagem através de duas membranas: luminal e peritubular.

Em virtude da alta condutância desse epitélio à água e íons, seus sistema de reabsorção é considerado como de alta capacidade de transporte e baixo gradiente de concentração. Transporte

Morfologicamente, o túbulo proximal é divido em três segmentos S1, S2 e S3. Suas porções mais iniciais têm maior área de membrana apical e maior número de mitocôndrias, apresentando, pois, uma mais elevada taxa de reabsorção de solutos. Quantitativamente, tanto o transporte transcelular quanto o paracelular variam inversamente com o comprimento do túbulo proximal. O transporte transcelular é rápido, mas como as vias paracelulares são permeáveis, o que facilita a volta passiva de solutos do interstício para o lúmen, não são formados grandes gradientes de solutos entre lúmen tubular e sangue peritubular.

Segmentos distais do néfron

Segmentos proximais do néfron

 As resistências elétricas das membranas luminal e basolateral, dispostas em série, é muito maior que a resistência transepitelial, pois nos túbulos proximais de mamíferos há pouca densidade de cristas nas tight junctions, o que permite uma fraca adesão entre as célula adjacentes. 

O epitélio proximal dos mamíferos é, pois, classificado como um epitélio leaky, ou permeável. Em contraposição, os epitélios que apresentam resistência transepitelial da ordem e milhares de Ω/cm2, como no túbulo distal e do ducto coletor, são chamados de ep it é li o ti g h t  ou impermeáveis.

No total, o túbulo proximal reabsorve em torno de 67% do ultrafiltrado glomerular. Esse processo ocorre sem variação mensurável da concentração luminal de sódio e somente com uma 35

pequena queda, de 3 a 6 mOsm, da osmolalidade do fluido tubular. A energia para a reabsorção no túbulo proximal é derivada da bomba Na+/K+ ATPase, localizada na membrana basolateral.  A reabsorção de solutos pelo túbulo proximal compreende duas fases. No segmento S1, as razões FT/P de glicose, aminoácidos e bicarbonato caem, e a diferença de potencial (DP) transtubular é de -2mV, sendo o lúmen tubular negativo em relação ao interstício peritubular. Essa primeira fase de reabsorção proximal efetua, principalmente a reabsorção de nutrientes essenciais, como a glicose, aminoácidos e solutos orgânicos neutro, e bicarbonato de sódio. Na porção mais final do túbulo proximal, segmento S2, a concentração de cloreto é mais elevada e a DP transtubular é de +2mV, sendo o lúmen do túbulo positivo em relação ao meio peritubular. A segunda fase de reabsorção proximal efetua principalmente a reabsorção de NaCl. O túbulo proximal reabsorve a maior parte do potássio filtrado pela via paracelular por meio de dois mecanismos: Arraste de K+ pelo solvente   Eletrodifusão O arraste de potássio pela água ocorre ao longo de todo o túbulo proximal. Nas porções finais do túbulo proximal, a voltagem transepitelial é suficientemente positiva para fornecer uma formação favorável à reabsorção de potássio pelas vias paracelulares de baixa resistência.  

Mesmo apresentando canais de potássio na membrana luminal, esse íon não seria transportado via transcelular, porque, devido à elevada concentração intracelular de potássio, a força resultante sobre o potássio é na direção de saída da célula através da membrana luminal.  Aprox. 50% da ureia filtrada são reabsorvidos ao longo do túbulo proximal. A reabsorção desse soluto é passiva, a favor das diferenças de sua concentração entre os compartimentos luminal e peritubular, geradas pela elevada reabsorção de água que ocorre nesse segmento tubular. Por sua solubilidade relativamente elevada em lipídeos, a ureia provavelmente atravessa a bicamada lipídica das membranas celulares. Alem disso, a ureia é reabsorvida por arraste pelo solvente, através das vias paracelulares.

36

No segmento S1, o sódio é reabsorvido principalmente com bicarbonato  A concentração de solutos orgânicos neutros filtrados é de cerca de 10mM, metade da qual é glicose e metade, aminoácidos. Todos esses solutos são transportados para o interior da célula tubular por carregadores específicos que também se combinam com o sódio. Os três principais mecanismos de transporte de sódio pela membrana luminal do segmento inicial do túbulo proximal são: a. Cotransporte eletrogênico de sódio com outros solutos orgânicos, como açúcares e aminoácidos. b. Cotransporte neutro Na+/H+, responsável pela reabsorção de bicarbonato pela membrana basolateral. c. Cotransporte neutro de sódio com ânions orgânicos. Esses solutos ficam em concentração elevada na célula e a deixam por difusão pela membrana basolateral, indo para o sangue capilar peritubular. Assim, a glicose, aminoácidos e demais solutos retornam para a circulação sistêmica. 

Pelo fato do lúmen tubular no início do túbulo proximal ser negativo, e a via paracelular ser permeável ao sódio, cerca de 1/3 do sódio que é reabsorvido pela via transcelular difunde-se de volta para o lúmen tubular, pela via paracelular.

DIFERENÇA DE POTENCIAL Como consequência da alta permeabilidade dos espaços intercelulares a íons, e portanto a baixa resistência elétrica, o túbulo proximal é incapaz de manter diferenças de potencial muito altas através de seu epitélio. Isso ocorre porque a baixa resistência da via intercelular atenua fortemente quaisquer diferenças de potencial elétrico geradas pelo transporte de sódio, exatamente por facilitar a passagem de íons.  A DP no início do túbulo proximal é de -2mV, considerando-se o lúmen tubular negativo em relação ao interstício peritubular. Essa DP resulta da assimetria da célula epitelial: no lado basolateral, a bomba de sódio e potássio - eletrogênica - e os canais de potássio - responsáveis pela difusão do potássio da célula para o interstício - originam uma DP transmembrana de -70mV, sendo o interior da célula negativo. A membrana luminal também contém canais de potássio que possibilitam a difusão de K+ da célula para o lúmen tubular, gerando uma DP através da membrana por volta de -70mV, sendo o lado intracelular negativo. Isso varia com que a DP transepitelial fosse 0mV. Entretanto, a membrana luminal também apresenta corrente de íons positivos para dentro da célula, devido aos cotransportes eletrogênicos do cátion sódio com solutos orgânicos neutros. Essa corrente de íons positivos despolariza parcialmente a membrana luminal para um valor de -68mV. Em consequência, aparece a DP transepitelial de -2mV, lúmentubular negativa. Como o túbulo proximal é muito permeável ao cloreto, ele segue o sódio pela via paracelular, e a DP transepitelial permanece baixa. Os demais solutos reabsorvidos pela porção 37

inicial do proximal são eletroneutros e não geram DP, pois nenhuma carga resultante atravessa o epitélio.

Lúmen -2mV Cotransporte eletrogênico de sódio com solutos orgânicos neutros na membrana luminal Bomba de sódio e potássio na membrana basolateral No segmento S1, o sódio é reabsorvido principalmente em troca de H+, utilizando o cotransportador Na+/H+. Esse acoplamento é eletricamente neutro e resulta, em última análise, na reabsorção de bicarbonato.

 A contínua secreção de H+ para o lúmen tubular, em troca da reabsorção de sódio, tem como consequência a destruição de um íon HCO3- para cada íon H+ secretado, dando origem ao ácido carbônico. Essa reação se processa rapidamente, em particular no segmento S1 por duas razões: 1. Há uma enorme quantidade de bicarbonato no fluido tubular provenientes do ultrafiltrado. 2. A borda em escova das células proximais possui a enzima anidrase carbônica, que catalisa a desidratação do H2CO3 luminal, formado pela reação do bicarbonato com o íon H+ secretado. Os íons H+ a serem secretados em troca de sódio originam-se, em ultima instância, da dissociação intracelular de H2CO3 formado pela hidratação do CO2 catalisada pela anidrase carbônica citoplasmática. O bicarbonato, por sua vez, tbm originado da dissociação do H2CO3, retorna passivamente à circulação através da membrana basolateral. De 70-85% do bicarbonato é reabsorvido no proximal, 10-20% no ramo espesso na alça de Henle, no distal e no coletor é praticamente zero.

Deixado para trás no segmento S1, o cloreto recupera terreno no S2. Nesse segmento tubular, a concentração luminal de cloreto é elevada e a de bicarbonato é baixa, porque no segmento inicial do proximal há reabsorção preferencial do bicarbonato com água, e não Cl-. Assim, a concentração de bicarbonato é baixa em virtude de sua reabsorção preferencial no segmento tubular anterior. Como ocorre a reabsorção igualmente intensa de água, a concentração de cloreto, que é reabsorvido mais lentamente, eleva-se progressivamente. Quando o fluido intratubular atinge o segmento S2, a concentração de cloreto chega a ser 30% superior à do plasma. 38

Como as junções intercelulares apresentam pouca resistência à passagem dos íons, o cloreto difunde-se com grande facilidade por elas, a ponto de provocar uma deficiência relativa de cargas negativas no lúmen tubular, chegando a inverter a diferença de potencial transepitelial, que passa de -2mV para +2mV. Sem a existência dessa via paracelular, o fluxo de cloreto seria muito menor, o que limitaria a reabsorção do próprio sódio.

DIFERENÇA DE POTENCIAL Nos segmentos mais finais do túbulo proximal de mamíferos, a DP transepitelial é de +2mV, lúmen-positiva. lúmen-positiva. A principal causa da DP lúmen-positiva é o gradiente de cloreto, com concentração mais elevada no lúmen tubular que no interstício, devido à reabsorção de bicarbonato bicarbonat o e água no segmento inicial. Como a via paracelular é bastante permeável ao cloreto, sua reabsorção inicialmente gera uma DP transepitelial lúmen-positivo; essa DP, posteriormente, acelera o movimento de sódio. REABSORÇÃO TRANSCELULAR DE NACL É responsável por 2/3 do transporte de sódio e compreende: o transporte de sódio não acoplado e alguma forma de transporte neutro de NaCl. A reabsorção de sódio é feita na membrana basolateral através da bomba de sódio e potássio; a maior parte do cloreto é reabsorvido pela via transcelular, através do transporte neutro de NaCl. O mecanismo de saída do cloreto da célula se dá via canais ou por um cotransportador K+/Cl-. REABSORÇÃO PARACELULAR DE NACL Uma pequena porção da reabsorção do cloreto é paracelular, favorecida pela elevada concentração luminal luminal do cloreto - difusão e arraste pelo solvente. A reabsorção de NaCl ocorre por difusão, pois existe um gradiente eletroquímico que favorece o movimento desse sal do lúmen tubular para o sangue: a concentração de cloreto no fluido tubular é mais alta que no sangue peritubular e o lúmen é positivo, positivo, facilitando a difusão de sódio. Também é feito por solvent drag. 39

No segmento S3 No segmento S3, os mecanismos de reabsorção de sódio continuam operando, mas em grau menos intenso. Uma característica importante do segmento S3 é sua capacidade de secretar ácidos orgânicos, o que permite a excreção renal de compostos endógenos, como o ácido úrico, e de fármacos, como a aspirina, antibióticos e diuréticos, muitos dos quais são pouco filtrados no glomérulo por se ligarem a proteínas plasmáticas.

A água segue o sódio. O potássio, o cálcio e o magnésio seguem a água.  Ao longo de todo o túbulo proximal,a reabsorção de soluto e água ocorrem juntar e são proporcionais entre si. Cerca de 67% de soluto e de água filtrados são reabsorvidos no túbulo proximal. A igualdade de reabsorção de água e soluto faz com que:  

O fluido fluido intratubular se mantenha quase isosmótico ao plasma; plasma; O fluido fluido reabsorvido é aproximadame aproximadamente nte isosmótico ao fluido tubular

 A reabsorção de água não não é ativa, a água segue passivamente passivamente a reabsorção reabsorção de Na+. Como a permeabilidade do epitélio tubular proximal é alta, o gradiente de osmolalidade entre o lúmen tubular e o sangue peritubular, necessário para gerar a observada reabsorção passiva de água é de somente 2 a 3 mOsm. A reabsorção de água pelo epitélio proximal se dá através das vias transcelular e paracelular. A elevada passagem de água pela célula tubular proximal é devida à alta densidade de canais de água (aquaporinas do tipo 1 - não sensíveis ao ADH), presentes na membrana apical e basolateral.  Após serem reabsorvidos, soluto e água são depositados no espaço intercelular lateral, misturando-se rapidamente com o líquido intersticial. O movimento do reabsorbato, do espaço intercelular lateral para o sangue do capilar peritubular originário da arteríola eferente é governado pelas Forças de Starling.

40

 Assim como não consegue manter gradientes elétricos ou químicos, o epitélio do túbulo proximal é também incapaz de manter grandes diferenças de pressão hidráulica ou osmótica, devido à sua alta permeabilidade à água. Com a maciça reabsorção de sódio, cloreto e bicarbonato, gera-se uma ligeira queda de pressão osmótica, de 288mOsm a 285mOsm. Devido à permeabilidade do epitélio proximal, esse pequeno gradiente osmótico acaba gerando um fluxo considerável de água do lúmen tubular ao interstício, o que impede que essa diferença de pressão osmótica ultrapasse 2 a 3mOsm/L. Portanto, as características físicas do epitélio proximal fazem com que a absorção de água nesse segmento permaneça estreitamente acoplada à de sódio. Por isso, a absorção de fluido no túbulo proximal é isotônica, ou seja, sódio e água são absorvidos na mesma proporção, de modo a não alterar a concentração de sódio no fluido que permanece do lúmen tubular. Essa propriedade do epitélio do túbulo proximal o torna passível a ação de diuréticos osmóticos, como o manitol.

Reabsorção de glicose Em condições normais, um indivíduo adulto filtra e reabsorve, diariamente, cerca de 1,5kg desse açúcar. A glicose é livremente filtrada através da parede do capilar glomerular, aparecendo no espaço de Bowman na mesma concentração em que está no sangue circulante. Mais de 98% da glicose filtrada é reabsorvida no túbulo proximal, principalmente em sua porção inicial. Entretanto, se a sua reabsorção proximal por inibida de 25 a 30% (com ácido maleico, expansão de volume ou diuréticos), os segmentos mais distais do néfron são capazes de reabsorver quase toda a glicose rejeitada pelo proximal.

 A reabsorção tubular de glicose é transcelular. Esse açúcar entra na célula através de sua membrana apical, pelo cotransportador Na+/glicose, designado como SGLT - esse é um tipo de transporte ativo secundário mediado pelo gradiente de sódio. No citoplasma, a glicose se concentra e, então, sai da célula através da membrana basal, por difusão facilitada pelo transportador denominado denominado GLUT. Na porção inicial do túbulo proximal ( S1), o tipo de transportado apical de glicose é de alta capacidade/baixa afinidade, chamado SGLT2, o qual transporta 1Na+:1glicose. A saída de glicose da célula é feita pelo transportado t ransportadorr GLUT2. Na parte final do túbulo proximal ( S3), o tipo de transportador apical de glicose é de alta afinidade/baixa capacidade, designado como SGLT1, o qual transporta 2Na+/1glicose. A saída de glicose da célula é feita pelo transportado t ransportadorr GLUT1. 41

Diabetes melito. Em humanos, a excreção de glicose na urina é praticamente nula em condições normais, não havendo clearance renal dessa substância. Entretanto, no diabetes melito, ocorre apreciável eliminação renal desse açúcar. Esta perda urinária não se deva à alteração renal, mas sim à elevação do nível plasmático de glicose, por causa da incapacidade do organismo em utilizar essa substância, o que caracteriza a referida doença metabólica.

O nível plasmático acima do qual ocorre perda urinária de glicose é chamado de limar renal de glicose. Seu valor é bastante variável em humanos, oscilando entre 100 a 200 mg/dL.

O que limita a reabsorção de glicose é a quantidade de carregador disponível ao longo do epitélio tubular, que é avaliada pelo Tm dessa substância.

 A glicose agora presente no filtrado glomerular em grandes quantidades carreadores saturados - aumentam a osmolalidade do filtrado, de forma que haja uma retenção da água no lúmen tubular e, consequentemente, haja uma diluição do sódio na luz do túbulo, reduzindo seu gradiente de transporte. No indivíduo que tem diabetes, o principal sinal de descompensação é aumento do volume urinário; o paciente desidrata, pois perde uma quantidade enorme de liquido porque diminui a reabsorção de sódio e água no proximal.

Splay:  indica a existência de néfrons com capacidade funcional variável, isto é, alguns deles são saturados por uma carga filtrada de glicose mais baixa que outros, atingindo logo seu transp. Máximo e levando à excreção urinária de glicose antes da saturação de todos os néfrons. Transporte de cálcio no túbulo proximal  Aproximadamente 45% do cálcio plasmático são ionizados, 40% se ligam a proteínas plasmáticas, principalmente à albumina, e 15% estão complexados com outros ânions. Como apenas o cálcio ionizado e complexado a ânions pode ser filtrado, cerca de 60% do cálcio plasmática está disponível para filtração. Normalmente, 99% do cálcio filtrado é reabsorvido pelo néfron:   

70% no túbulo proximal 20% na alça de Henle 8% no túbulo distal



1% no ducto coletor

 Aprox. % do cálcio é excretado na urina.

42

 A reabsorção de cálcio no túbulo proximal não é controlado por hormônios. Ocorre por duas vias: transcelular (1/3) e paracelular (2/3). A reabsorção paracelular é passiva e se dá por difusão e também por arraste. A difusão é a favor da pequena diferença de potencial transepitelial, lúmen positiva, nos segmentos S2 e S3. Na via transcelular, o cálcio difunde-se para a célula a favor se deu gradiente eletroquímico, por canais tipo ECaC e sai da célula para o interstício por três processos: Ca2+ATPase, cotransportadores 3Na+/1Ca2+ e 2H+/1Ca2+. Tem um paralelismo hidrelétrico entre sódio e cálcio, a reabsorção de sódio leva a de água e isso concentra o cálcio e cloreto e cria condições para transporte passivo-reabsorção. Se quiser perder cálcio é só reduzir a reabsorção de sódio - situações de hipercalcemia.

Transporte de fosfato no proximal O túbulo proximal reabsorver cerca de 80% do fosfato filtrado, o distal algo em torno de 10%. A alça e o ducto coletor reabsorvem quantidades negligenciáveis. Portanto, aproximadamente 10% da carga filtrada de potássio são excretados.  A reabsorção proximal de fosfato ocorre preferencialmente pela via transcelular. A entrada de fosfato na célula é feita por meio de cotransportadores guiados pela energia do gradiente de sódio criado pela Na+/K+ATPase, localizados na membrana luminal, e que transportam 3Na+/1fosfato. A saída de fosfato da célula proximal, pela membrana basolateral, ocorre por um mecanismo ainda não bem conhecido.

Para-amino-hipurato (PAH)  A maior taxa de secreção e concentração intracelular de PAH e de grande variedade de outros ânions orgânicos ocorre na porção média do túbulo proximal (segmento S2).  A entrada de PAH na célula, pela membrana basolateral, é um transporte ativo terciário. Assim, a energia para a passagem de PAH do sangue peritubular para a célula provém, primariamente, do gradiente de sódio criado pela bomba. Esse gradiente é responsável pele entrada celular de dicarboxilatos, cotransportados com sódio, na membrana basolateral. Subsequentemente, o alfa-cetoglutarato e o glutarato são trocados por PAH, na membrana basolateral. Posteriormente, o PAH é secretado da célula para o lúmen tubular por meio de um transportador eletroneutro, que troca o ânion PAH pelo ânion URATO.

43

Reabsorção de proteínas e peptídeos hormonais pelo túbulo proximal

O fato de não se encontrem proteínas na urina se deve a duas causas: 1. Proteínas de peso molecular elevado são pouco filtradas nos glomérulos 2. Algumas proteínas, após serem filtradas, são reabsorvidas no túbulo renal Pequenos peptídeos que são filtrados podem ser hidrolisados por meio de peptidases na borda em escova, e os aminoácidos resultantes são então reabsorvidos. As proteínas maiores entram na célula por endocitose e no interior celular são metabolizadas a aminoácidos, que retornam à circulação - preservação de nitrogênio e homeostase hormonal. Proteínas e polipeptídeos filtrados são reabsorvidos preferencialmente pelo túbulo proximal, por meio de endocitose mediada por receptor . O primeiro passo é a ligação dessas substâncias à membrana apical, nos receptores megalina e cubilina, seguida de sua internalização em vesículas endocíticas cobertas pro clatrina. Em seguida, essas vesículas fundem-se com endossomos. Tal fusão permite que o conteúdo vesicular se incorpore aos lisossomos e que a membrana vesicular retorne à membrana apical. No interior dos lisossomos, essas substâncias são digeridas pelas enzimas proteolíticas ativas em pH ácido. Posteriormente, a célula libera os produtos da digestão, principalmente aminoácidos, para a circulação capilar peritubular. Poucas proteínas são reabsorvidas intactas, por transcitose, independentemente da digestão no interior dos lisossomos.

44

A alça de Henle: três em uma  A alça de Henle divide-se em pelo menos três subsegmentos totalmente distintos entre si do ponto de vista funcional: Porção fina descendente Porção fina ascendente Porção espessa

Segmentos pouco adaptados à realização de transporte intenso de água e solutos .

 As porções finas apresentam células pequenas, pobres em mitocôndrias, o que indica pouco consumo de energia metabólica e, coerentemente, pobres também em bombas sódio e potássio basolaterais.  Apesar de sua fraca atividade transportadora, as alças finas desempenham papel essencial no mecanismo de contracorrente responsável ela formação de urina hipertônica, especialmente no caso das alças mais profundas.

Transporte na porção fina da alça de Henle? Só passivo.

GRADIENTE TRANSPORTE PASSIVO

À ÁGUA PERMEABILDIADE DO EPITÉLIO AO SOLUTO

45

 A porção fina descendente  da alça de Henle situa-se inteiramente na medula renal e, como o túbulo proximal, é altamente permeável à água, graças à presença de aquaporina em suas membranas. A porção fina descendente é pobre em ATPases, utiliza muito pouco transporte ativo e é também pouco permeável aos solutos.  A porção fina descendente percorre regiões medulares cuja osmolaridade aumenta progressivamente e, direção à papila renal e, em consequência de sua alta permeabilidade à água, a osmolaridade do fluido em seu interior se equilibre rapidamente com a da medula. Movido por esses gradientes osmóticos, e facilitado pela presença de aquaporinas, estabelece-se um fluxo que leva à reabsorção da maior parte da água que deixa o túbulo proximal, correspondente a 20% da TFG. Na porção fina ascendente da alça de Henle, o perfil de permeabilidade a água e a solutos é invertido em relação à porção fina descendente. Enquanto o sódio e, em menor grau, a ureia são capazes de cruzar as paredes desse segmento, a água é retida no lúmen tubular: trata-se de um segmento quase impermeável à água. Em consequência dessas propriedades físicas, e à medida que o fluido percorre a alça fina ascendente, distanciando-se da papila, ocorre a saída de cloreto de sódio do lúmen para o interstício, ou seja, reabsorção de sódio, obedecendo ao gradiente eletroquímico favorável, enquanto a ureia, movendo-se a favor de um gradiente eletroquímico, passa do interstício para o lúmen tubular, ou seja, ocorre secreção de ureia.

Como a saída e cloreto de sódio supera a entrada de ureia, o fluido tubular dilui-se à medida que se afasta da papila, acompanhando a queda correspondente da osmolaridade intersticial - segmento diluidor . Porção espessa da alça de Henle: transporte iônico intenso, transporte de água nulo  A porção espessa da Alça de Henle, que pode ser dividida em medular e cortical, compartilha algumas características físicas importantes com a porção fina ascendente: é bem pouco permeável à água e bastante permeável a eletrólitos como o sódio e o potássio. Apresenta, no entanto, uma diferença importante com relação àquele segmento - suas células são mais altas e extremamente ricas em mitocôndrias, além disso, apresentam alta densidade de bomba sódio e potássio na membrana basolateral. Trata-se, portanto, de um epitélio altamente capacidade para o transporte maciço de cloreto de sódio: cerca de 25% da carga filtrada de NaCl é reabsorvida nesse segmento.

No entanto, a baixa permeabilidade a água faz com que o segmento espesso da alça de Henle seja o principal segmento diluidor  do fluido tubular . É graças à ele que o organismo consegue eliminar urina diluída em consequentemente, livrar-se do excesso de água. 

Sua atuação co m o seg m ent o de reabs or ção int ens a d e NaCl éim po rt ant e p ara a ger ação d e hi pert on ic idad e m edu lar, e p ort ant o p ara elim inação d e ur in a co nc ent rad a, o qu e tor na a po rção esp ess a da alça de Henle um s egm ento ch ave n os pr oc ess os de c on cen trações e dil uições u rin árias .

46

Na porção espessa da alça de Henle, assim comonos demais epitélios transportadores, a Na/K ATPase cria o gradiente de sódio que funciona como energia para o cotransporte dos solutos. Nesse segmento do túbulo, o cotransportador presente na membrana apical é o NKCC, que transporte 1Na:1K:2Cl. 

O cotransportador NKCC é inibido pelo diurético furosemida e outros diuréticos de alça - os mais potentes, promovendo uma perda intensa de sódio na urina. Eles se ligam ao sítio de ligação do cloreto. Graças a esse transportador, ocorre uma entrada maciça de cloreto e de potássio na célula, elevando as concentrações intracelulares desses dois íons. O cloreto cruza a célula e a abandona principalmente através de canais específicos (ClCK2) situados na membrana basolateral.  A elevada concentração intracelular de potássio promovida pela presença do cotransportador NKCC favorece a saída desse íon da célula, que retorna ao lúmen tubular através do canal de sódio ROMK. Estabelece-se assim, um alto fluxo de K+ em direção ao lúmen tubular, tornando este último relativamente positivo em relação ao interstício. Portanto, pelo transporte transcelular, o K+ somente recircula, sem que haja transporte resultante através da membrana luminal.

Por outro lado, o NKCC também leva à entrada de Cl- na célula, o que eleva sua concentração intracelular. A saída desses íons através de canais de cloreto na membrana basolateral aumenta a negatividade intersticial e, portanto, também contribui para a positividade elétrica do lúmen.

Portanto, o epitélio da porção espessa difere, do ponto de vista elétrico, dos demais segmentos do néfron, uma vez que aqui se estabelece uma diferença de potencial de +6 a +8mV  com o lúmen fracamente positivo  em relação ao interstício, e não negativo como nos demais segmentos. Nesse contexto, os espaços intercelulares, que possuem alta permeabilidade iônica, embora em grau menor que no túbulo proximal, estabelecem um fluxo passivo de cátions, mono e divalentes! 30% da carga filtrada de K+ 25% da carga filtrada de Ca2+ 70% da carga filtrada de Mg2+ 25-30% da carga filtrada de Na+ No segmento cortical da alça de Henle ocorre, ainda, a secreção de H+ em troca de Na+m por meio de cotransportados Na/H, presente na membrana luminal, à semelhança do que ocorre no túbulo proximal. Graças a esse transporte, a totalidade 47

do que escapou de bicarbonato na porção proximal é recuperado nesse segmento.

Doença de Barterr. A deficiência de qualquer um dos elementos envolvidos no transporte de Na+ na porção espessa da alça (NKCC, canal apical de K ou canal basolateral de Cl) leva à síndrome de Barterr. Os indivíduos portadores dessa síndrome comportam-se como se tomassem continuamente um diurético de alça como o furosemida, tendendo a perder sódio na urina e apresentando frequentes episódios de desidratação. Nesse segmento, o ADH estimula a reabsorção de NaCl, sendo esse mecanismo perfeitamente compatível com a ação desse hormônio de concentrar a urina, por estimulação da reabsorção passiva de água no ducto coletor.

Túbulo distal: a reabsorção de NaCl continua. A de água ainda não. O túbulo distal compreende dois subsegmentos completamente diferentes quanto a suas características transportadoras:

Túbulo distal convoluto  Apresenta uma importante característica em comum com a porção espessa da alça de Henle: sua permeabilidade à água é muito baixa.Assim, o transporte de água não está acoplado ao transporte de soluto, o que dilui ainda mais o filtrado. No entanto, o cotransportados NKCC está ausente no túbulo convoluto distal. Em seu lugar, a membrana apical utiliza um cotransportador Na/Cl (NCC),  inexistente em outros segmentos, o qual promove o transporte eletroneutro de um íon cloreto e um íon sódio do lúmen tubular para o interior da célula. Esse cotransportador pode ser inibido pelos diuréticos tiazídicos, muito usados na clínica para tratar hipertensão leve. Como em outros segmentos, aqui também o transporte de sódio através da membrana apical depende do gradiente eletroquímico favorável gerado pela bomba de sódio e potássio basolateral. No entanto, o fluxo de NaCl no túbulo convoluto distal é inteiramente transcelular, não envolvendo portanto, passagem de íons pelos complexos juncionais (epitélio tight).

Reabsorção de cerca de 5% de Na+. Tanto o trocador Na/H como a H+ATPase são responsáveis pele secreção de H+ através da membrana luminal dessa porção tubular.

48

TRANSPORTE DE CÁLCIO NO TÚBULO DISTAL CONVOLUTO

É o principal local regulador da excreção renal de Ca2+, embora reabsorva apenas 8% de sua carga filtrada. Nesse segmento, a reabsorção de cálcio se realiza, principalmente pela via transcelular , na qual o cálcio se difunde do lúmen tubular para a célula a favo de seu gradiente eletroquímico, pro canais do tipo ECaC e sai da célula por três processos: Ca2+ATPase e cotransportador 3Na/Ca. Os diuréticos tiazídicos reduzem a excreção urinária de cálcio, por estimularem sua reabsorção nos túbulos distais convolutos. A provável explicação para tal efeito é dada a seguir. Esses diuréticos causam hiperpolarização celular por inibirem o cotransportador Na+-CI- (NCCT) existente na membrana luminal desse segmento tubular; com isto, o Cl- relaxa para sua concentração de equilíbrio no meio intracelular, não havendo mais efluxo de Cl- através dos canais CIC da membrana basolateral. Como o Ca++ entra na célula por canais presentes em membrana apical (tipo ECaC), a hiperpolarização celular induzida por tiazídicos favorece a reabsorção deste íon.

Túbulo distal final (de conexão) O segmento de conexão apresenta atividade transportadora e propriedades eletrofisiológicas muito semelhantes à do ducto coletor, portanto, faz parte daquele segmento do ponto de vista funcional.

Ducto coletor: o ajuste final O ducto coletor, segmento final do néfron, pode ser distribuído em quatro subsegmentos:

Possuem características funcionais basicamente comuns, diferindo apenas com relação à magnitude dos processos de transporte que ali ocorrem.

 Apresenta alta permeabilidade à ureia na presença de hormônio antidiurético (ADH). 49

No ducto coletor, assim como no segmento de conexão, dois tipos celulares coexistem: as células principais, responsáveis pela reabsorção de sódio (70%) as células intercaladas, especializadas no transporte de íons H+ e HCO3- (30%) Seu epitélio apresenta alta resistência elétrica, sendo classificado como do tipo t i g h t  ou de baixa permeabilidade. De um modo geral, pode ser dito que a reabsorção de sódio ao nível de cada segmento tubular se dá em proporção à quantidade oferecida pelo segmento anterior, exceto ao nível do sistema coletor. Este reabsorve sódio e volume em atendimento às necessidades do organismo e não em função da quantidade de sódio que lhe é oferecida. Assim sendo, o túbulo coletor tem importante papel na regulação final da excreção urinária de Na+, K+, H+, ureia e água. Genericamente, pode ser afirmado que o coletor reabsorve cerca de 3% da carga filtrada de Na+.

Células Principais Nas células principais, o íon sódio atravessa a membrana luminal, conduzido pela diferença de potencial eletroquímico favorável, através de um canal específico, conhecido como ENaC, que é bloqueado pelo diurético amiloride.Uma vez no interior da célula, os íons são bombeados através da membrana basolateral pela Na/K ATPase. Não há como manter um fluxo isolado de íons sódio, que levaria a um acúmulo insustentável de cargas elétricas. É obrigatório que esse fluxo seja acompanhado por um fluxo de ânions no mesmo sentido, e/ou de cátions em sentido oposto. Ambos os fluxos ocorrem no túbulo distal final e no coletor.  A alta resistência elétrica entre as células do segmento de conexão e do ducto coletor tem importantes consequências funcionais: 1. Esses segmentos, particularmente as porções finais do ducto coletor, são capazes de manter enormes gradientes de potencial eletroquímico, baixando a níveis insignificantes a concentração intraluminal de sódio. 2. A DDP transepitelial, gerada pela passagem de sódio através dos ENaCs, não é atenuada pela baixa resistência das junções intercelulares, como no túbulo proximal, podendo assim atingir várias dezenas de mV. 3. Essa DDP, com o lúmen negativo, força a reabsorção de íons Cl- através das  junções intercelulares, permitindo a manutenção de um fluxo reabsortivo de Na+, sem que haja acúmulo de cargas positivas. 4. Essa mesma DDP força a saída de cátions da célula em direção ao lúmen, permitindo uma taxa de reabsorção de sódio maior do que a que seria possível se sua compensação elétrica dependesse apenas da reabsorção concomitante de cloreto através das junções intercelulares.

50

Em princípio, dois cátions podem deixar a célula principal em direção ao lúmen como resultado da entrada de sódio através do ENaCs: o H+ e o K+. A saída de potássio predomina, porque se trato do mais abundante íon intracelular, superando em várias vezes a concentração dos demais; e diferença de potencial eletroquímico entre o interior da célula e o lúmen epitelial é amplamente favorável à saída de potássio da célula; e existem, no ducto coletor, canais específicos para potássio, que conferem à membrana apical uma alta permeabilidade a esse íon.

TRANSPORTE DE POTÁSSIO NO TÚBULO DISTAL FINAL E NO DUCTO COLETOR Ocorre, nesses segmentos, uma secreção resultante de potássio. O potássio filtrado é quase que totalmente reabsorvido no túbulo proximal e na porção espessa da alça de Henle. No entanto, o organismo precisa excretar uma quantidade apropriada de potássio para manter o balanço desse íon. A secreção resultante de potássio que ocorre nas porções finais do néfron serve de modo conveniente a esse propósito.  A secreção de potássio nas células principais é acoplada eletricamente à reabsorção de sódio e, por essa razão, sofre a influência de uma série de fatores ligados ao processamento desse íon: 





Oferta de sódio à porção final do túbulo distal e ao ducto coletor . É evidente que, quanto maior a concentração de sódio luminal nesses segmentos, maior será a entrada apical do íon, despolarizando a membrana apical e aumentando a diferença de potencial transepitelial, o que favorece a saída de potássio em direção ao lúmen. O fluxo intratubular.  Quanto maior o fluxo de fluido intratubular nessas porções do néfron, refletindo a reabsorção de sódio diminuída nos segmentos anteriores, mais rápida será a "lavagem" do potássio, cuja concentração intraluminal será mantida continuamente baixa, favorecendo sua saída da célula. A ação da aldosterona.  A aldosterona é parte do sistema renina-angiotensinaaldosterona, cuja finalidade básica é conservar sódio no organismo, mas que exerce uma série de outros efeitos. No rim, a aldosterona age sobre as células principais do túbulo distal final e do coletor, tendo como principais efeitos o aumento da densidade e 51

da atividade das bombas de sódio e potássio,, o aumento da densidade de canais ENaC, o aumento da concentração intraluminal de K+ e o aumento da densidade de anais de K+ na membrana apical. Portanto, os efeitos principais da aldosterona são a conservação de sódio e a espoliação de potássio.

Sendo a secreção de potássio nos túbulos distal e coletor sujeita à ação de tantos fatores, torna-se necessário ao túbulo regulá-la. Essa regulação (reabsorção) pode ser obtida por difusão passiva através dos espaços intercelulares quando as concentrações de K+ estão muito altas no lúmen, ou por transporte ativo pela bomba H+/K+ATPase. Mas, por maior que seja a capacidade dos túbulos distal e coletor de ajustar a secreção e a reabsorção de potássio pode ser vencida se a quantidade de sódio e o volume do fluido que chegam a esses segmentos for excessiva, aumentando drasticamente a taca de secreção tubular de potássio. É o que ocorre, por exemplo, na expansão do volume extracelular e nos pacientes tratados com diuréticos potentes, especialmente no caso dos portadores de patologias, como a insuficiência cardíaca congestiva, em que ocorre produção excessiva de aldosterona. Nesses casos, o organismo pode desenvolver uma carência de potássio, com hipopotassemia e graves consequências clínicas.

REABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS CÉLULAS PRINCIPAIS  A reabsorção de água pelas células principais depende da concentração plasmática do ADH, que regula a permeabilidade à água desses segmentos tubulares. Sua ação é mediada por  AMPc e induz a incorporação, na membrana apical das células principais, de canais para água sequestrados em vesículas intracelulares. Esse canais para água são aquaporinas do tipo m que são responsivas ao hormônio. Em membrana basolateral das células principais estão presentes aquaporinas do tipo 3, não sensíveis ao hormônio.

52

Células intercaladas do tipo α  Acidificam o fluido tubular através de um processo de transporte ativo primário: a extrusão de H+ se faz através da membrana luminal por meio de uma H+ATPase, ou seja, uma bomba de prótons que utiliza diretamente a energia do ATP. Há ainda a participação de uma H+/K+ ATPase semelhante à bomba de prótons existente na mucosa gástrica. Pode reter potássio em situações de carência desse íon.

Células intercaladas do tipo β  Ao invés de H+, essas células secretam HCO3- para o lúmen, enquanto os íons H+ são bombeados para o interstício. O permutados HCO3-/Cl- apical existente nessas células medeia o transporte. Essas células são ativadas quando o organismo precisa urgentemente livrar-se de base fixa, ou seja, em estados de alcalose metabólica.

Transporte de sódio ao longo do néfron

O equilíbrio entre a ingestão de a excreção de sódio é denominado balanço de sódio, ou simplesmente balanço de sal, pois Na+ e Cl- são comumente transportados juntos. A capacidade do rim variar a excreção urinária sódica confere ao organismo a possibilidade de equilibrar a quantidade eliminada com a ingerida, mantendo o balanço de sódio. Na maior parte do néfron, a reabsorção transepitelial do sódio é ativa, graças à bomba de sódio e potássio existente na membrana basolateral das várias porções tubulares. Essa bomba, retirando sódio da célula para o interstício peritubular, mantém a concentração intracelular sódica em nível baixo, fazendo com que exista um gradiente de sódio entre o lúmen do túbulo e a célula, o qual é a força motriz para os diferentes tipos de transporte de sódio na membrana luminal dos vários segmentos tubulares. 53

No túbulo p roxim al , o sódio é reabsorvido preferencialmente sob três formas: NaCl (pela via transcelular e paracelular, NaHCO3 (através do trocador Na+/H+ localizado na membrana luminal) e na forma de cotransportes ativos secundários com solutos orgânicos (Na+-glicose, Na+aminoácidos, Na+-lactato), localizados na membrana luminal. A reabsorção proximal de água é passiva e isosmótica, como consequência da reabsorção do soluto, principalmente NaCI. No s e g m e n t o f i n o d e s c e n d en t e  , o sódio é secretado passivamente para a luz tubular, pela via paracelular, e água é reabsorvida para o interstício medular hipertônico. A reabsorção de sódio e cloreto na porção fina ascendente é preferencialmente passiva e paracelular; nessa porção do néfron, a água não acompanha o soluto, pois este segmento é praticamente impermeável à água. No r a m o g r o s s o a s c e n d e n t e  , a reabsorção de sódio é feita por transporte ativo secundário, pelo cotransportador Na+: l K+:2CI (do tipo NKCC), localizado na membrana luminaI. Nesse segmento não ocorre reabsorção de água, pois seu epitélio é altamente impermeável à água. No túbulo d istal convolu to , a reabsorção de sódio é passiva, através do cotransportador Na+-CI- (denominado NCCT), ou ativa secundária, pelo trocador Na+/H+. Virtualmente não existe reabsorção de água no túbulo distal convoluto, na presença ou não do ADH. No túbu lo dis tal final   e no d u c t o c o l e t o r c o r t i c a l e m e d u l a r  , a reabsorção de sódio é passiva e eletrogênica, por meio de canais tipo ENaC (epithelial Na+channel, localizados na membrana luminal das células principais. Nesses segmentos, a reabsorção de sódio é independente da reabsorção de água. Esta varia diretamente com a concentração plasmática de  ADH, que aumenta a permeabilidade à água desses segmentos, permitindo que a água se mova passivamente da luz tubular para o interstício peritubular hipertônico.

54

Transporte de Potássio ao longo do néfron

Túbulo Proximal

No túbulo proximal, a reabsorção do potássio da luz tubular para o interstício peritubular se dá apenas pela via paracelular, passivamente, por solvent drag   e por eletrodifusão. Esta última acontece principalmente nos segmentos S2 e S3 e é devida à DP lúmen-positivo desses segmentos. Embora as membranas das células do túbulo proximal tenham vários transportadores de K+, eles não participam, diretamente, da reabsorção transcelular de K+. Esses transportadores são: 1) a Na+/K+ ATPase basolateral (ubíqua em todas as células tubulares), 2) canais de K+ localizados na membrana luminal e na basolateral e 3) o cotransportador K+-CI- da membrana basolateral. A condutância a K+ da membrana basolateral é bem maior que a da membrana apical, provavelmente devido aos diferentes tipos de canais de potássio nelas localizados. A probabilidade de abertura dos canais de K+ basolaterais aumenta com a elevação do turnover da Na+/K+ ATPase. Assim, muito do K+ que entra na célula pela Na+ /K+ATPase recircula através da membrana basolateral, voltando para o interstício (pelos canais de K+ e pelo cotransportador K+CI-, presentes na membrana basolateral), e não aparece na luz tubular. Contrastando com a elevada atividade dos canais basolaterais, os canais de K+ apicais, em condições normais, são quiescentes. Porém, eles se tornam ativos quando as células tubulares se expandem (possivelmente, isto acontece quando o influxo celular de Na+ aumenta rapidamente). Esses canais, que podem ser ativados pelo estiramento da membrana celular, permitem que o K+ saia da célula para a luz tubular, processo que causa murchamento da célula, que, então, volta ao seu volume original. Mesmo se os canais apicais de K+ fossem abertos frequentemente, não ocorreria influxo celular de K+, pois o gradiente eletroquímico de K+ favorece o movimento de K+ da célula para a luz tubular (lembrar que a concentração intracelular de K+ é muito alta). Portanto, no túbulo proximal, como o K+ não pode penetrar na célula pela membrana luminal, não existe reabsorção transcelular de K+. Ramo Fino Descendente

 A secreção de K+, do interstício medular para a luz tubular, é passiva e paracelular, guiada pela alta concentração de K+ no interstício e pela elevada permeabilidade paracelular.

55

Ramo fino ascendente

O K+ é reabsorvido da luz tubular para o interstício, pela via paracelular, movido pelo gradiente transepitelial de K+, pois sua concentração no lúmen desse segmento tubular é maior que a do interstício. Ramo Grosso Ascendente

Metade da reabsorção de K+ é pela via paracelular e metade pela transcelular. A reabsorção paracelular se dá graças à voltagem lúmen-positivo e à elevada permeabilidade paracelular ao K+. A reabsorção transcelular é feita por transporte ativo secundário, através do cotransportador Na+:K+:2Cl-, localizado na membrana luminal (denominado NKCC2). Nessa membrana também ocorrem canais de K+ (denominados ROMK2), cuja principal função é promover a reciclagem de K+ da célula para a luz tubular, permitindo que a concentração luminal de K+ não caia muito, para poder manter ativo o cotransportador NKCC2. Túbulo Distal Final e Dueto Coletor Cortical

 As células principais secretam K+ pela via transcelular, utilizando três importantes elementos: a Na+/K+ ATPase basolateral, que promove o influxo celular de K+ a partir do interstício, 2) os canais de K+ localizados na membrana apical (tipo ROMK), que permitem o efluxo celular de K+ para a luz tubular, e 3) o gradiente eletroquímico favorável ao efluxo celular de K+ para o lúmen tubular (lembrar que a DP transtubular nessa porção do néfron é cerca de - 60 mV, luz negativa). Adicionalmente, o K+ pode sair da célula para a luz tubular por meio do cotransportador K+-CI (denominado KCC). Nesses segmentos tubulares, as células intercalares tipo a reabsorvem K+ por meio de: I) H+/K+-ATPase luminal, contratransporte ativo primário, que realiza o influxo celular de K+ em troca do efluxo celular de H+, e 2) canais de K+ basolaterais, que promovem a difusão de K+ da célula para o interstício peritubular. O acoplamento da reabsorção de K+ com a secreção de H+ explica, parcialmente, por que na depleção de K+ (ou hipocalemia, condição em que aumenta dramaticamente a abundância desse contratransportador) aumenta a secreção tubular de H+, e o indivíduo entra em alcalose (ficando, portanto, em alcalose hipocalêmica). Ducto Coletor Medular

Nesse segmento tubular, a capacidade de secretar K+ diminui. Entretanto, essa porção tubular reabsorve K+, contribuindo para sua recirculação medular (o K+ que sai desse túbulo vai para o interstício e daí é secretado para o ramo fino descendente). Essa reabsorção é passiva, pois a concentração de K+ na luz do coletor medular é alta, porque: 1) os segmentos anteriores secretam K+ e 2) a reabsorção de água concentra o fluido luminal. Adicionalmente, a permeabilidade transepitelial a K+ é alta. Além do mais, especialmente durante baixa ingestão de K+, a H+/K+-ATPase luminal pode mediar a reabsor ção de K·.

56

Transporte da ureia ao longo do néfron

 A ureia é um soluto livremente filtrado. Após ser livremente filtrada, 50% da ureia é reabsorvido no túbulo proximal por difusão, pela via transcelular e paracelular, a favor de seu gradiente de concentração, criado pela progressiva reabsorção de fluido ao longo desse segmento.  Adicionalmente, por sua solubilidade relativamente elevada em lipídeos, a ureia provavelmente atravessa a bicamada lipídica das membranas celulares. Além disso, ela é reabsorvida pelo arraste pela água (solvent drag), através de vias paracelulares.  A porção fina descendente da alça de Henle apresenta um transportador de ureia denominado UT2, que secreta esse soluto para o lúmen tubular, por um mecanismo de difusão facilitada. No ramo fino ascendente, as células continuam secretando ureia para o lúmen, tbm por difusão facilitada.  A reabsorção de água no túbulo coletor, estimulada pelo ADH, resulta em aumento da concentração luminal de ureia, que atinge níveis cada vez mais elevados em direção à papila renal.  Assim, o DUCTO COLETOR DA MEDULA INTERNA  reabsorve ureia através da via transcelular, por difusão facilitada, tanto na membrana apical (UT1) quanto na membrana basolateral (UT4). O ADH estimula o UT1m mas não tem efeito sobre o UT4.

57

Regulação do transporte pelo néfron Mecanismo de ação da aldosterona  A aldosterona é produzida no córtex da suprarrenal, e seu papel no rim se dá principalmente no ducto coletor. Nas células principais desse segmento, ela estimula a reabsorção de sódio e a eliminação de potássio, e nas células intercalares do tipo alfa, a secreção de hidrogênio.  A aldosterona entre na célula do túbulo coletor por difusão através da membrana basolateral, pois é lipossolúvel. Inicialmente, ela aumenta a permeabilidade da membrana luminal ao potássio diretamente, sem requerer proteína indutora. No citoplasma, combina-se com um receptor, formando um complexo ativo. Este penetra no núcleo e interagem com locais de ligação específicos do DNA, regulando a transcrição de mRNA, provocando o crescimento da produção de proteínas indutoras. Essas proteínas têm dois efeitos primários: 1. Estimulam a secreção ativa primária de H+ por uma ATPase luminal; 2. Elevam a síntese e a incorporação de canais de sódio, tipo ENaC, na membrana luminal. O crescimento da permeabilidade ao sódio na membrana luminal resulta na subida da concentração celular de sódio. O aumento desta estimula a atividade da bomba de sódio e potássio da membrana basolateral, elevando a reabsorção de sódio e a concentração intracelular de potássio. A estimulação do transporte de sódio torna o lúmen mais negativo e, juntamente com a elevada concentração intracelular de potássio, determinam uma elevação na secreção de potássio.

 A aldosterona pode ter também um efeito rápido, não-genômico, provavelmente mediado por receptores específicos. Atualmente, esse assunto é objeto de muitas pesquisas. Acredita-se que, por meio da via nãogenômica, a aldosterona leve à incorporação ou ativação de canais de sódio preexistentes, com consequente elevação da concentração de sódio intracelular e secundária ativação da Na /K+-ATPase basolateral, responsável pelo aumento do transporte desses eletrólitos.  Adicionalmente, acredita-se que a aldosterona aumente a secreção luminal de H+, também pela via não-genômica. +

58

Mecanismo de ação do Fator Natriurético Atrial O FNA é produzido em diversas situações em que o organismo precisa se livrar rapidamente de uma sobrecarga de água, me sal para reverter uma hipervolemia. Corriqueiramente, essa situação se estabelece quando ocorre a ingestão exagerada de sal, que, devido ao mecanismo da sede, acarreta um consumo proporcional de água.  A ação do FNA é mediada pela produção de GMPc, que promove o relaxamento da musculatura lisa e vasodilatação. O FNA se liga a receptores específicos na membrana basolateral, que estão conectados a uma proteína G que, por sua vez, aciona uma série de mecanismos intracelulares que culminam com a ativação de uma guanilatociclase e formação de GMPc, levando a um relaxamento da musculatura lisa vascular. Ele atua sobre canais de sódio no ducto coletor medular interno, inibindo reabsorção do íon.

Mecanismo de ação do ADH O ADH tem efeitos sinérgicos em dois principais locais alvos. Quando em níveis plasmáticos elevados, age em receptores V1 da musculatura lisa vascular, causando vasoconstrição, com consequente aumento da pressão arterial. Entretanto, uma ação importante do ADH se dá nos rins, onde, via receptores V2  localizados na membrana basolateral das células principais do túbulo coletor , aumenta a reabsorção hídrica, diminuindo, pois, a excreção renal de água (daí ser chamado de hormônio antidiurético).

O ADH proveniente da circulação capilar peritubular se liga a receptores V2 presentes na membrana basolateral das células principais do túbulo coletor. A ligação do hormônio ao seu receptor ativa uma proteína Gs cuja subunidade alfa estimula a adenilciclase para gerar AMPc a partir de ATP. O AMPc ativa a proteína quinase A, a qual fosforila outras proteínas (até o momento não determinadas) que têm um importante papel no tráfego de vesículas intracelulares em direção à membrana luminal e na sua incorporação a essa membrana. Essas vesículas contêm em suas membranas agregados de canais de água sensíveis ao ADH, denominados aquaporinas 2 (AQP2). 59

Quando o nível de ADH na circulação sanguínea está pequeno, essas vesículas permanecem abaixo da membrana luminal. Com a elevação do nível de ADH circulante, essas vesículas se dirigem para a membrana luminal e se incorporam a ela, por um processo de exocitose, aumentando a densidade de AQP2 nessa membrana. Portanto, o ADH não aumenta a condutância dos canais de água, mas sim a sua quantidade na membrana apical. Quando cai o nível de ADH circulante, os agregados de AQP2 deixam a membrana apical, por um mecanismo de endocitose, e voltam a se incorporar no pool citoplasmático vesicular. Adicionalmente, por meio de um processo intranuc1ear, mais lento, de transcrição genética do gene da AQP2, o ADH aumenta a quantidade de AQP2 na célula principal.  Assim, o movimento dos canais de água para dentro e fora da membrana luminal possibilita um rápido mecanismo de controle da permeabilidade da membrana à água. Por outro lado, a membrana basolateral é livremente permeável à água. Portanto, a água entra na célula por canais sensíveis ao ADH (AQP2), localizados na membrana luminal, e sai da célula por canais não sensíveis ao ADH (AQP3 e AQP4, existentes na membrana basolateral). Esse processo resulta na reabsorção de água do fluido luminal para o interstício peritubular hipertônico.

Forças de Starling  nos Capilares Glomerulares e Peritubulares MODULAÇÃO DA REABSORÇÃO NO TÚBULO PROXIMAL No túbulo proximal, a reabsorção de componentes do filtrado é mediada, principalmente, por forças físicas - as forças de Starling (pressão hidrostática e pressão oncótica). Os capilares peritubulares, que acompanham os túbulos renais ao longo de extensão, têm origem da arteríola eferente. Dessa forma, esses capilares peritubulares podem ser fisicamente caracterizados por:

Baixa pressão hidrostática - devido à filtração de 20% do plasma nos capilares glomerulares. Elevada pressão oncótica  - devido à concentração proteica decorrente da filtração plasmática. Dessa forma, no capilar peritubular, o  Δπ é maior que o  ΔP, o que faz com que o líquido contido no interstício vá para o interior do vaso. Caso haja uma condição de sobrecarga de volume, onde ocorra a dilatação das duas arteríolas, aferente e eferente, há um aumento do fluxo sanguíneo pelos capilares glomerulares, com uma consequente redução da concentração das proteínas, de forma que o sangue chegue aos capilares peritubulares com uma pressão oncótica menor. Nessa situação, existe maior dificuldade para que haja passagem do líquido intersticial para o vaso sanguíneo. Entretanto, caso haja um quadro de hemorragia, onde existe constrição das duas arteríolas e redução do fluxo sanguíneo renal, uma maior proporção do plasma é filtrada, de forma que ocorra uma maior concentração das proteínas. Nessa situação, o sangue chega ao capilar peritubular com uma grande pressão oncótica, o que facilita a absorção do fluido intersticial.

60