Fisiologia do Rim Fernando Domingos Instituto de Fisiologia Faculdade de Medicina de Lisboa

Funções genéricas do Rim Eliminação de alguns resíduos do metabolismo (resíduos azotados) e substâncias tóxicas Controlo do volume de líquido extracelular Colaboração no controlo da pressão arterial Manutenção da composição dos solutos orgânicos (Na + e K + ) Contribuição para o controlo de outros solutos: cálcio, fosfatos, glicose e aminoácidos, activação da vitamina D em 1,25-dihidroxi-vitamina D 3 Colaboração no controlo do equilíbrio ácido-base (regeneração HCO 3 - e eliminação H + ) Manutenção da capacidade de transporte de O 2 (produção de eritropoietina e regulação do valor da hemoglobina)

Anatomia fisiológica do rim O nefrónio é a unidade funcional do rim. Em cada rim há > de nefrónios.

Estrutura da membrana de filtração glomerular

Permeabilidade da membrana basal glomerular às macromoléculas A MB constitui a principal barreira à filtração de macromoléculas (principalmente das proteínas) A permeabilidade da MB é selectiva e está dependente: –dimensão da molécula (raio molécula) –carga eléctrica (causa da albuminúria)

Taxa de Filtração Glomerular Pressão hidrostática no espaço urinário A pressão hidrostática capilar favorece a filtração glomerular. A pressão hidrostática no espaço urinário e a pressão oncótica capilar contrariam a filtração glomerular. A diferença entre as forças que favorecem a filtração glomerular e as que se lhe opõem é de ~10 mmHg ( ) = 10 Quando pressão no espaço urinário  15 mmHg (obstrução) a GFR diminui.

Filtração glomerular Taxa de Filtração Glomerular (GFR) A GFR é determinada por: Diferença entre as pressões hidrostáticas intracapilar e no espaço de Bowman (  P) (favorável à filtração) Diferença entre a pressão oncótica intracapilar e no espaço de Bowman (  ) (contrária à filtração) Área e permeabilidade da superfície de filtração (kS)

Filtração glomerular Em resultado da filtração glomerular (~125 ml/min) são inicialmente produzidos litros de urina/dia. Com excepção do conteúdo em proteínas (muito reduzido), a urina inicialmente produzida tem uma constituição semelhante à do plasma.

A “Alquimia” do túbulo renal Princípios gerais Durante o trajecto da urina pelos túbulos renais, os mecanismos de reabsorção tubular permite que sejam recuperados: –~99% do volume de urina –muitas das substâncias inicialmente filtradas, incluindo glicose, aminoácidos, bicarbonato e iões. Durante este processo são adicionadas à urina substâncias que necessitem de ser eliminadas – secreção tubular.

Mecanismos de transporte tubular Transporte activo Bombas que fazem o transporte de Na +, K +, H + e Ca 2+. Dependem do consumo de ATP e são responsáveis pelo elevado consumo energético do rim. Permitem estabelecer gradientes de concentração de Na + através da membrana celular. (necessário para o transporte de outras substâncias) A Na + K + -ATPase é responsável pela reabsorção de 99% da água.

Mecanismos de transporte tubular Transporte passivo Difusão facilitada –Transportadores de membrana Co-transportadores (porta) Permutadores de membrana (antiporta) Dependem do gradiente de Na +

Mecanismos de transporte tubular Transporte passivo Difusão facilitada Canais iónicos (Na +, Cl -, e K + ) –Proteínas que podem ser activadas por hormonas (ou inibidas por medicamentos como o amiloride) –Muito mais rápidos a fazer o transporte do que as bombas dependentes de ATP –Existem em muito menor quantidade Canal epitelial de sódio

Mecanismos de transporte tubular Transporte passivo Difusão simples através da membrana celular (Exemplos: CO 2, Ureia). Transporte paracelular (Exemplo: Cl - ). Depende de gradientes de concentração da substância em causa. O transporte pode ser efectuado no sentido dos capilares peritubulares (reabsorção) ou do túbulo (secreção).

Mecanismos de transporte tubular Transporte de água Não há reabsorção activa de água em nenhum segmento do túbulo renal. O transporte de água está dependente do metabolismo do sódio. O transporte pode se por via transcelular ou paracelular, sempre de acordo com um gradiente osmótico. O transporte da água através da membrana celular é bastante rápido através de canais próprios - Aquapurinas. –Aquapurina 1 - células do TCP; –Aquapurinas 2 e 3 no TC, na membrana apical e baso-lateral, respectivamente; –Aquapurina 2 é controlada pela ADH.

Segmentos do túbulo renal O túbulo renal é constituído por vários segmentos diferentes do ponto de vista morfológico e funcional. Túbulo proximal (pars convoluta)

Tubo Contornado Proximal (TCP) Metabolismo do sódio -70 mV 140 mEq/l 30 mEq/l

Tubo Contornado Proximal (TCP) Reabsorção de cloro A electronegatividade do interior da célula (-70 mV) dificulta a entrada de Cl -. Nos segmentos iniciais do TCP a reabsorção de cloro é efectuada por troca com HCO 3 - ou formato (HCOO - ). Nos nefrónios corticais: –nos 2/3 distais do TCP o Cl - é reabsorvido por via paracelular; o Na + segue o Cl -

Tubo Contornado Proximal (TCP) Reabsorção de água 60-70% da água é reabsorvida no TCP.

Tubo Contornado Proximal (TCP) Reabsorção de água A concentração de Na + no espaço baso- lateral fornece a força necessária para o movimento da água. –Via transcelular (aquaporina 1) –Via paracelular O movimento da água do espaço baso- lateral para os capilares peritubulares é governado pelas leis de Starling: –≠ Pressão hidrostática –≠ Pressão oncótica Balanço glomerulo-tubular –A pressão oncótica nos capilares peri-tubulares depende da GFR. Na+ H2OH2O >P >> Na + H2OH2O H2OH2O

Tubo Contornado Proximal (TCP) Transporte de glicose, aminoácidos, fosfato e sulfato Co-transporte com sódio Transportadores específicos na membrana apical Transportadores saturáveis dependentes da concentração no sangue e na urina (curva Tmax) Transporte para o exterior da célula por transportadores específicos na membrana basal e baso-lateral (uniporta)

Tubo Contornado Proximal (TCP) Reabsorção de bicarbonato Molécula de pequenas dimensões totalmente filtrada no glomérulo. Regeneração fundamental para a manutenção do equilíbrio ácido- base. O transporte através da membrana apical é efectuado sob a forma de CO 2 (dependente da actividade da anidrase carbónica).

Tubo Contornado Proximal (TCP) Reabsorção de ureia e albumina Albumina –Filtrada em pequenas quantidades (propriedades MB glomerular); –Concentração na urina final < urina na cápsula Bowman; –Endocitose e divisão em aminoácidos no interior da célula; –Aminoácidos transportados para o exterior da célula (uniporta). Ureia –A reabsorção de H 2 O e Na + aumenta a concentração de ureia no TCP. –Difusão passiva, a favor de um gradiente de concentração.

Tubo Contornado Proximal (TCP) Secreção tubular Transportadores que fazem transporte através da membrana apical: Hidrogeniões – H + -ATPase (transporte activo) – Permutador de sódio/hidrogeniões (NAE) Bases orgânicas fortes – Creatinina – Histamina – Etc. Ácidos orgânicos – PAH (por permuta com HCO3 -, ou Cl - ) – Ácido úrico

Ansa de Henle Mecanismo de contra-corrente > 20 l/dia de urina, muito diluída!...

Regulação da excreção de água Tubo Contornado Distal e Tubo Colector Ausência de ADHPresença de ADH

Tubo Colector Reabsorção de ureia Papel da ureia como determinante osmolar Contributo para a osmolaridade medular

Tubo Colector Acção da aldosterona Absorção distal de Na + Eliminação de K + Eliminação de H +

Regulação da GFR Regulação da pressão hidrostática capilar (1) Mecanismo de auto-regulação: vasoconstrição ou vasodilatação das artérias de maior calibre, que regulam o fluxo de sangue intra-renal. Dentro de limites “fisiológicos” ( mmHg) este mecanismo permite que as variações da PA sistémica não sejam transmitidas aos capilares glomerulares e não se reflictam na hidrostática capilar. A GFR não é directamente influenciada por variações da PA.

Regulação da GFR Regulação da pressão hidrostática capilar (2) Feedback tubulo-glomerular: Mecanismo de auto-regulação local dependente das Art. Aferente e Art. Eferente de cada nefrónio. Depende do fluxo de urina no túbulo contornado distal (TCD).

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

Avaliação da Função renal Conceito de clearance renal Volume de plasma que é depurado de uma substância que é eliminada pelo rim / unidade de tempo (L/dia, ml/min). A excreção renal pode ser efectuada por filtração, secreção ou ambas. Inulina: Livremente filtrada pelo glomérulo Não é metabolizada, reabsorvida ou secretada pelos túbulos É o indicador ideal para quantificar a GFR (~125 ml/min) PAH: Filtrado pelo glomerulo e secretado pelo tubulo Utilizado para quantificar o fluxo plasmático renal (~600 ml/min)

Avaliação da Função Renal Clearance da creatinina Na prática clínica a GFR é estimada pela clearance da creatinina. (A Inulina tem de ser administrada exogenamente) Vantagens: É um constituinte normal do organismo (metabolismo da creatina muscular) Filtrada, não reabsorvida nem metabolizada pelo rim Desvantagens: Também é excretada pelo túbulo, o que sobrestima a GFR. Sujeita a erros na colheita da amostra de urina.