Fisiologia renal Ana Cristina Simões e Silva Universidade Federal de Minas Gerais Faculdade de Medicina Departamento de Pediatria Unidade de Nefrologia Pediátrica Fisiologia renal Ana Cristina Simões e Silva Profa Titular do Departamento de Pediatria Abril / 2011

Tópicos Anatomia do rim Funções do nefrón e formação da urina Controle da pressão arterial e do volume sangüíneo Sistema Renina-Angiotensina Controle do equilíbrio ácido-básico pelo rim

Anatomia macroscópica

Glomérulo renal Função básica - filtrar o sangue formando um ultrafiltrado constituído por água, uréia, glicose e pequenas proteínas Pólo vascular – composto pelas arteríolas aferente e eferente Capilares glomerulares Cápsula de Bowman – dividida em parietal e visceral Espaço de Bowman Aparelho justaglomerular

Barreira de Filtração Glomerular Endotélio, membrana basal e os podócitos formam a barreira de filtração glomerular

Membrana basal glomerular A membrana basal glomerular separa os podócitos e endotélio

Células mesangiais/ mesângio

Aparelho justaglomerular (AJG)

Funções do rim Equilíbrio hidroeletrolítico Regulação do pH Controle da pressão arterial e do volume sangüíneo Síntese de hormônios

Funções do néfron Três processos básicos determinam a composição e o volume da urina: 1. Filtração glomerular (clearance renal ) 2. Reabsorção de substâncias do fluido tubular para a corrente sangüínea 3. Secreção de substâncias da corrente sangüínea para o fluido tubular

Funções do Nefron Reabsorção Filtração Secreção Excreção = Filtração – Reabsorção tubular + Secreção tubular

Formação da urina e excreção 1. Artéria 2. Corpúsculo renal – formado pela Cápsula de Bowman e glomérulo que criam o ultrafiltrado do plasma através da filtração glomerular 3. Túbulo contorcido proximal –mecanismos de transporte ativo para reabsorção considerável de Na, Cl, glicose, bicarbonato, fosfato, ácidos orgânicos, aminoácidos e outros eletrólitos 4. Alça de Henle e vasa reta – mecanismo de contracorrente responsável pela criação de gradiente hiperosmolar na medula renal que propicia os processos de concentração e diluição urinária 5. Túbulo distal - reabsorção ativa de NaCl e secreção de K sob controle da aldosterona, acidificação urinária através da secreção de hidrogênio Túbulos coletores - reabsorção passiva de água livre para a corrente sangüínea e formação de urina hipertônica, pela ação da vasopressina ou hormônio antidiurético (ADH) 7. Ductos coletores 8. Ductos de Bellini 9. Pelve renal 10. Ureter 2-6 fazem parte do néfron

Túbulo proximal Lúmen Sangue tubular Célula tubular  [Na+] Na+ 3 Na+ Na+, K+, H2O Ca+2,Mg+2, Cl-, PO4-3 Na+, K+, H2O Ca+2,Mg+2, Cl-, PO4-3 Na+, K+, H2O Ca+2,Mg+2, Cl-, PO4-3  [Na+] Glicose Na+ Glicose 3 Na+ X - 70 mV 2 K+ Na+ Aminoácidos Aminoácidos Glicose, Ácidos orgânicos, Aminoácidos Ácidos orgânicos Na+ Ácidos orgânicos

Túbulo distal Lúmen Sangue tubular Célula tubular HCO3- X 3 Na+ X 2 K+ Tampões + H+ H+ + HCO3- X 3 Na+ Acidez titulável H2CO3 X 2 K+ Na+ AC H2O + CO2 CO2 NH3 + H+ + + NH4+ Acidez não titulável Ações da Aldosterona

Funções do rim Regulação da osmolalidade corporal e da volemia: A excreção de água e NaCl é regulada pelos rins através da interação com os sistemas cardiovascular, endócrino & SNC. Regulação do equilíbrio eletrolítico: A excreção diária de íons inorgânicos (Na+, K+, Cl-, HCO3-, H+, Ca2+, Mg+ & PO43-) através dos rins deve contrabalnçar a ingestão diária. Regulação do equilíbrio ácido-básico: Os rins trabalham em conjunto com os pulmões para regular o pH dentro do limites estreitos de tamponamento dos líquidos orgânicos.

Funções do rim Excreção de produtos do metabolismo e de substâncias estranhas: uréia do metabolismo aminoácidos ácido úrico dos ácidos nucleicos creatinina dos músculos produtos do metabolismo da hemoglobina metabólitos hormonais substâncias estranhas (drogas, pesticidas e conservantes alimentares)

Funções do rim Produção e secreção de hormônios: renina (ativação do Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona, regulando a pressão arterial e o balanço de sódio e potássio) prostaglandinas/cininas (bradicinina = substância vasoativa, leva à modulação do fluxo sangüíneo renal & interage com a angiotensina II, regulando o fluxo sangüíneo sistêmico) 1,25-di-hidroxi-vitamina D3 (estimula a reabsorção de Ca2+ e fósforo e o crescimento ósseo) eritropoetina (estimula a formação de células vermelhas pela medula óssea).

Controle da PA e do volume sangüíneo

Controle da PA e do volume sangüíneo

Controle da PA e excreção de sódio

AJG e o Sistema Renina-Angiotensina Células do AJG Células JG (arteríola aferente) células musculares lisas modificadas Células mesangiais Células epiteliais modificadas (túbulo distal cortical) células da mácula densa Inervadas por fibras nervosas simpáticas (receptores beta-adrenérgicos) Respondem a alterações químicas e de stretch Possuem granulações (estoques intracelulares de renina) Estímulos à liberação de renina: Redução da carga de Na+ ou Cl- no túbulo distal (células da mácula densa) Redução da pressão de perfusão renal (diminuição do stretch) Estímulo nervoso beta-adrenérgico Renina renal induz a ativação do SRA local e sistêmico (formação de angiotensina II) Efeitos locais imediatos Vasoconstrição Arteríolas eferentes se ajustam para aumentar a taxa de filtração glomerular

Estímulos à liberação de renina pelo AJG

Importância fisiológica do AJG: Feedback túbulo-glomerular

Importância fisiológica do AJG: Feedback túbulo-glomerular

Sistema Renina-Angiotensina (visão clássica) Weber KT. N Engl J Med, Vol.345,No.23,2001

RECEPTORES de ANGIOTENSINA SISTÊMICO (Circulatório) TECIDUAL (Local) Tecidos Coração Cérebro Vasos Fígado ANGIOTENSINOGÊNIO Renina renal Renina tecidual + Renina renal ANGIOTENSINA I Proteases Proteases ECA Quimase teciduais Pulmões ECA ANG-(1-7) ANG III ANG IV ANGIOTENSINA II ANG-(1-7) ANG III ANG IV Proteases Proteases RECEPTORES de ANGIOTENSINA AT1 AT2 AT4 MAS Fosforilação Inativação Regulaçao Gênica Angiotensinogênio Renina ECA Receptores de angiotensina Resposta celular Contração Secreção

Ações renais da Angiotensina II 1. Efeito direto aumentando a reabsorção de Na+ no túbulo proximal 2. Liberação de aldosterona do córtex adrenal (aumento da reabsorção de Na+ e excreção de K no néfron distal) 3. Alterações da hemodinâmica renal a. Vasoconstricção renal direta, principalmente da arteríola eferente b. Aumento na neurotransmissão noradrenérgica c. Aumento no tônus simpático renal

Ang II modula a presso-natriurese e a sensibilidade da pressão arterial ao sal 500 Soduim intake (mEq/d) 300 AII (n = 6) Control (n = 6) ACE inhibition (n = 6) 100 150 140 130 120 Mean arterial pressure (mm Hg) 110 100 90 80 70 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Time (d) Hall JE, et al. J Am Soc Nephrol. 1999

Ang II Hipertensão AFERENTE EFERENTE Vasoconstrição + exarcebada Perda da capacidade de autoregulação Vasoconstrição + exarcebada Hipertensão intraglomerular  Pressão de filtração  Proteinúria AT1 AT2 Ativação do SRA local Agentes proinflamatórios Ação antiproliferativa e anti fibrótica DEPOSIÇÃO DE MATRIZ FIBROSE INTERSTICIAL GLOMERULOESCLEROSE

Controle renal do equilíbrio ácido-básico O rim participa do controle do equilibrio ácido-básico através de dois mecanismos principais : 1. Reabsorção tubular proximal de bicarbonato; 2. Secreção distal de hidrogênio e acidificação urinária (acidez titulável e não-titulável).

Reabsorção de bicarbonato no túbulo proximal

Secreção de hidrogênio e acidificação urinária

O entendimento da fisiologia renal é fundamental para a abordagem de pacientes portadores de doenças renais.