Funções dos rins no organismo Os rins eliminam os produtos do metabolismo, drogas exógenas, mas também água, sódio, cloreto, cálcio, fósforo, magnésio, ânions orgânicos, íons H+....

Funções dos rins no organismo Ao eliminar água e solutos como urina os rins regulam: o volume extracelular a pressão arterial a osmolaridade a excreção de potássio a excreção de cálcio, fósforo e magnésio o equilíbrio ácido-base

Funções endócrinas dos rins A regulação da pressão arterial, além de depender do balanço de volume, depende de substâncias vasoativas secretadas nos rins Os rins secretam eritropoietina, essencial para estimular a produção de eritrócitos na medula óssea Os rins produzem a forma ativa da vitamina D (1,25(OH)2-D3) e outras substâncias relacionadas ao metabolismo de cálcio e fósforo.

A formação da urina envolve dois processos distintos Filtração do plasma, exclusivamente nos glomérulos Função tubular Reabsorção tubular (do fluido tubular para o plasma de capilares peritubulares) Secreção tubular (do plasma de capilares peritubulares para a luz tubular)

EXCREÇÃO = FILTRAÇÃO + SECREÇÃO - REABSORÇÃO Arteríola aferente Arteríola eferente Sangue que chega ao glomérulo Sangue que sai dos capilares peritubulares Urina excretada Capilares glomerulares Capsula de Bowman Capilares peritubulares FILTRAÇÃO REABSORÇÃO SECREÇÃO EXCREÇÃO EXCREÇÃO = FILTRAÇÃO + SECREÇÃO - REABSORÇÃO

Os rins monitoram a composição do sangue instante a instante Estrategicamente colocados próximos à aorta abdominal, recebem 25% do débito cardíaco

Artéria renal esquerda Fluxo sanguíneo renal (FSR): ~ 1.200 mL/min (20 a 25% do débito cardíaco) Rim direito Rim esquerdo Aorta abdominal Artéria renal direita Artéria renal esquerda Em ambos os rins, entram ~ 1.200 mL de sangue/min pelas artérias renais

De ambos os rins, saem ~ 1.199 mL de sangue/min pelas veias renais Rim direito Rim esquerdo Veia cava abdominal Veia renal direita Veia renal esquerda De ambos os rins, saem ~ 1.199 mL de sangue/min pelas veias renais

De ambos os rins, sai ~ 1 mL de urina/min 1.200 (Fluxo sanguíneo renal arterial) – 1.199 (Fluxo sanguíneo renal venoso) = 1 mL/min (fluxo urinário) Rim direito Rim esquerdo Veia cava abdominal Veia renal direita Veia renal esquerda Ureteres Bexiga De ambos os rins, sai ~ 1 mL de urina/min Os túbulos reabsorvem > 99% da água filtrada

Do sangue que chega ao rim, o que será filtrado será o PLASMA FSR = fluxo sanguíneo renal Para hematócrito de 45%: Fluxo plasmático renal = 0,55 x 1.200 mL/min = 660 mL/min

São filtrados: ~ 125 mL/min nos ~ 2 milhões de nefros de ambos os rins Arteríola aferente Arteríola eferente Sangue que chega ao glomérulo Plasma que chega ao glomérulo (Qa – nL/min) 1) Filtração Filtração por nefro (FN - nL/min) 18-20% do plasma que entra no glomérulo são filtrados Fração de filtração: 18 – 20% (FN/Qa = 0,18 – 0,20) Sangue que sai de capilares peritubulares São filtrados: ~ 125 mL/min nos ~ 2 milhões de nefros de ambos os rins 180 L/24h

TODO O PLASMA É FILTRADO CERCA DE 60 VEZES DIA A CADA HORA, O PLASMA É FILTRADO CERCA DE 2,5 VEZES

O QUE É FILTRADO? ÁGUA E TODOS OS SOLUTOS PEQUENOS PROTEÍNAS, QUE SÃO MACROMOLÉCULAS, NÃO SÃO FILTRADAS A membrana filtrante não permite a passagem de proteínas > 60 kDa Peptídeos pequenos são filtrados As demais substâncias têm a concentração no plasma e no filtrado iguais (ou quase iguais) Se a substância circula no sangue ligada a proteínas, ela não é livremente filtrada A membrana tem um tamanho de corte: moléculas com diâmetro efetivo maior que ~ 8 nm não passam

Filtração Arteríola aferente Arteríola eferente Alça capilar Espaço de Bowman Membrana filtrante Capilares glomerulares O filtrado cai no espaço de Bowman PO = podócito; E = endotélio; M = mesângio; MM = matriz mesangial; GBM = membrana basal glomerular

Para aminohipurato (PAH) AS SUBSTÂNCIAS FILTRADAS SÃO TRANSPORTADAS ATRAVÉS DAS PAREDES DOS TÚBULOS RENAIS, REABSORVIDAS OU SECRETADAS Inulina Creatinina Uréia Na+, K+ ... Glicose Amino ácidos Para aminohipurato (PAH) FILTRADA FILTRADOS E REABSORVIDOS PARCIALMENTE FILTRADOS E REABSORVIDOS TOTALMENTE FILTRADO E SECRETADO TOTALMENTE

Como calcular a massa (carga) filtrada? Ritmo de filtração glomerular (RFG – volume/tempo) x concentração plasmática da substância (massa/volume) - Isso é válido para substâncias livremente filtradas no glomérulo Concentração plasmática de Na+ - [Na+]plasma = 140 mmol/L [Cl-]plasma = 105 mmol/L RFG: 125 mL/min ou 180 L/24h Carga diária filtrada de Na+: 180 x 140 = 25.200 mmoles/dia Carga diária filtrada de Cl-: 180 x 105 = 18.900 mmoles/dia

Você filtra mais de 1 Kg de NaCl por dia Quantidades diárias envolvidas na formação da urina em humanos SÓDIO E CLORETO Concent. Plasma (mmol/L) Filtrado/24h Excretado % reabsorvida mmoles grama mmoles grama Sódio 140 25.200 507 175 4 + 99 Cloreto 105 18.900 660 6 Filtrado: 1.167 g de NaCl /dia Excretado: ~10 g de NaCl/dia (igual ao ingerido) SAL Você filtra mais de 1 Kg de NaCl por dia ... e excreta em torno de 10 g

Quantidades diárias envolvidas na formação da urina em humanos GLICOSE E UREIA Filtrado Excretado Concent. Plasma (mM) % reabsorvida mmoles grama mmoles grama Glicose 5 900 160 100 Ureia 50 360 20 60

MENSURAÇÃO DO RFG

O CONCEITO DE DEPURAÇÃO (“CLEARANCE”)

Injeção intravenosa da substância Concentração plasmática, mg/dL

“CLEARANCE” NÃO É IGUAL A MASSA REMOVIDA ! Clearance é o coeficiente angular “CLEARANCE” NÃO É IGUAL A MASSA REMOVIDA ! Massa removida = Concentração plasmática x “Clearance” M = P x “Clearance” (M) (P)

Massa removida = Concentração plasmática x Clearance Para um dado valor de “clearance, a massa excretada aumenta com o aumento da concentração plasmática

O “clearance” tem dimensão de fluxo: É o volume de plasma depurado na unidade de tempo

USINA PURIFICADORA IDEAL A usina equivale aos rins Rio limpo equivale ao sangue venoso que sai dos rins Líquido concentrado em detritos equivale à urina Rio sujo equivale ao sangue arterial que chega aos rins

EM UMA USINA PURIFICADORA IDEAL: depuração total: toda sujeira que chega é eliminada Numa usina ideal, todo o fluxo do rio é limpo na usina Volume limpo/min (clearance) = fluxo total do rio

USINA PURIFICADORA NÃO IDEAL Nem tudo que chega é removido Resta sujeira no rio, após passagem pela usina

Depuração (clearance) = Fluxo depurado A TAXA DE DEPURAÇÃO EQUIVALE AO FLUXO DEPURADO DE DETRITOS FLUXO Massa excretada Concentração inicial de detritos (mg/mL) Taxa de Depuração Massa excretada/tempo (mg/mim) = Depuração (clearance) = Fluxo depurado A taxa de depuração (clearance) tem dimensão de fluxo (mL/min ou L/dia)

Usina purificadora

Usina purificadora Depende do tamanho...

Depende do tamanho...

A insuficiência renal (aguda ou crônica) equivale a colocar rins de um animal pequeno em um ser humano

CONSEQÜÊNCIAS DA PERDA DA FUNÇÃO RENAL Hiperpotassemia Acidose metabólica Retenção de fluidos Uremia Coma Morte

Concentração de detritos (massa/volume) Massa excretada/tempo FLUXO Px Clearance = Ux x V Concentração de detritos (massa/volume) Clearance = Massa excretada/tempo Ux = Concentração da substância “x” na urina V = Fluxo urinário (L/min ou mL/min) Px = Concentração da substância “x” no plasma

O CLEARANCE É UMA PROPRIEDADE INTRÍNSECA DOS RINS EM RELAÇÃO A UM DETERMINADO SOLUTO ClearanceGlicose = 0 ClearanceAlbumina  0,00002 mL/min ClearanceBicarbonato  0,0003 mL/min ClearanceSódio  0,7 mL/min ClearancePotássio  12 mL/min ClearanceFósforo  21 mL/min ClearanceUreia  40 mL/min

Massa que entra = Massa que sai Princípio de Fick (Conservação da massa) Massa que entra = Massa que sai

Por onde entra? Pelo sangue arterial QA = massa que entra pela artéria renal por tempo (PA x FPRA) Por onde sai? Pelo sangue venoso e pela urina QV = massa que sai pela veia renal por tempo (PV x FPRV) QU = massa que sai pela urina por tempo (U x VU) PA = concentração no plasma arterial (massa/volume); PV = concentração no plasma venoso (massa/volume); FPRA = fluxo plasmático renal arterial (volume/tempo); FPRV = fluxo plasmático renal venoso, sendo FPRA ≈ FPRV U = concentração na urina; VU = fluxo urinário Se há conservação da massa: PA x FPR = PV x FPR + UxVU FPR (PA-PV)= U x VU ÷ PA FPR (PA-PV)/PA= UVU/PA FPR(1-PV/PA) = Clearance

FPR (PA-PV)/PA= UVU/PA FPR(1-PV/PA) = Clearance Se PV = PA  nada foi excretado na urina; então o clearance = 0 comporta-se assim: glicose, aminoácidos Se PV = 0  tudo foi excretado na urina; então o clearance é igual a FPR comporta-se assim: para-aminohipurato (PAH) Clearance do PAH = FPR

CARGA FILTRADA: RFG X CONCENTRAÇÃO NO PLASMA (PA) CARGA EXCRETADA: FLUXO URINÁRIO (V) X CONCENTRAÇÃO NA URINA (U) SE CARGA FILTRADA = CARGA EXCRETADA RFG x PA = U x V U x V RFG = Comporta-se assim: Inulina, creatinina PA Clearance de Inulina e de creatinina = RFG

CLEARANCE RENAL EM DOIS CASOS ESPECIAIS Clearance de Para-amino-hipurato = FPR (FPR = Fluxo plasmático renal) (PAH é totalmente excretado) Clearance de Creatinina = RFG (RFG = Ritmo de Filtração Glomerular) NA PRÁTICA CLÍNICA: O único clearance utilizado na prática médica é o de creatinina (como medida do RFG) Padrão-ouro: inulina (só para pesquisa)

Fração de excreção = massa removida/massa filtrada Massa removida: U x V Massa filtrada: RFG x PA ou Fração de excreção = (U x VU) / (PA x RFG)

link Clearance

Qual substância tem a fração de excreção mais elevada? ( ) Glicose ( ) Creatinina ( ) Para-amino-hipurato ( ) Sódio

INTERVALO!

Balanço Quantidade que entra no organismo: Ingestão e/ou produção Igual a Quantidade eliminada do organismo: excreção urinária + excreção por outras vias + metabolização

É possível restaurar o balanço porque aumenta o nível do tanque

Como o balanço de uma substância eliminada por filtração se mantém quando a filtração glomerular cai? Balanço de creatinina

A secreção creatinina em túbulos proximais: ( ) Faz com que o fluxo plasmático renal seja superestimado. ( ) Faz com que a fração de reabsorção da creatinina diminua. ( ) Faz com que o ritmo de filtração glomerular seja superestimado. ( ) Não interfere com a excreção urinária de creatinina.

Solutos Regulados Para alguns solutos, a concentração no plasma não deve variar com a redução da taxa de filtração: Solutos Regulados O balanço é mantido, mesmo com diminuição da carga filtrada, porque os túbulos reabsorvem menos. A regulação da taxa de transporte tubular é um processo complexo, que envolve mecanismos neurais, endócrinos e parácrinos.

No caso do sódio, o aumento do ralo deve-se à redução na reabsorção tubular, com aumento da fração de excreção de sódio.

Soluto regulado

FILTRAÇÃO GLOMERULAR

Kf = constante de permeabilidade da membrana Forças envolvidas na filtração glomerular FPN = Kf (P - ) FPN = Filtração por Néfron P = Pcap – Ptub  = cap - tub Kf = constante de permeabilidade da membrana Se ∆P =  não há filtração RFG = ∑ FPN RFG = Ritmo de filtração glomerular

Dinâmica da microcirculação glomerular Resistência aferente RA RE eferente Representação esquemática do tufo glomerular e das resistências

Pressão de ultrafiltração FPN = kf (P - ) Pressão de ultrafiltração PUF P é praticamente constante  não é constante -  se eleva ao longo do capilar PUF diminui a cada ponto ao longo do capilar enquanto ocorre filtração 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0.2 0.4  P PUF PUF total é esta área

O fluxo plasmático glomerular e a pressão hidrostática em capilar glomerular são determinantes essenciais da taxa de filtração glomerular 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0.2 0.4  PUF = (P - ) Se P, aumenta PUF Se  diminui, aumenta PUF Se o fluxo plasmático aumenta,  aumenta menos, e aumenta PUF P

HEMODINÂMICA GLOMERULAR

FLUXO SANGUÍNEO GLOMERULAR (FSG) FSG = (Pressãoa-Pressãoe) / (Resistênciaa+Resistênciae)

Redução no fluxo Redução em Pcap Aumento no fluxo Aumento de Ra Redução no fluxo Redução em Pcap Diminuição de Ra Aumento no fluxo Aumento em Pcap Quando alteramos Ra, pressão e fluxo variam no mesmo sentido mesmo sentido

Resistêcias arteriolares

A arteríola aferente é especialmente adequada a um papel de regulação da FPN e, consequentemente, do RFG RA

Quando alteramos Re, pressão e fluxo variam em sentidos opostos Aumento de Re Aumento em Pcg Redução no fluxo Diminuição de Re Redução em Pcg Aumento no fluxo Quando alteramos Re, pressão e fluxo variam em sentidos opostos

Resistêcias arteriolares

Aumento acentuado de Re leva a redução de FPN, apesar do aumento em ΔP, devido ao efeito da redução no fluxo Efeito bifásico com aumento de Re FPN, nL/min Se Re cai muito, ΔP cai a valores menores que π e não há filtração.

A arteríola eferente é menos eficaz como reguladora, mas é essencial para manter a PCG elevada. É a arteríola eferente que distingue um capilar glomerular de um capilar sistêmico

Kf = constante de permeabilidade da membrana Forças envolvidas na filtração glomerular FPN = Kf (P - ) FPN = Filtração por Néfron P = Pcap – Ptub  = cap - tub Kf = constante de permeabilidade da membrana Se ∆P =  não há filtração

FPN = Kf (P - ) Se a pressão hidrostática em capilar aumenta, a filtração aumenta; se diminui, a filtração diminui

FPN = Kf (P - ) Se pressão oncótica em capilar aumenta, a filtração diminui; se cai, a filtração aumenta.

VARIAÇÕES NO FLUXO FAZEM VARIAR O PERFIL DE VARIAÇÃO DE 

mmHg QA 100  mmHg 200 QA  Com o fluxo maior,  não se eleva tanto

Com fluxo plasmático mais alto, as proteínas se concentram menos em cada ponto do capilar.  eleva-se menos. PUF se eleva PUF = (P - )

mmHg QA 100  x mmHg x QA 60

Com fluxo plasmático mais baixo, as proteínas se concentram mais em cada ponto do capilar.  eleva-se mais. PUF diminui PUF = (P - )

Autorregulação do fluxo e da filtração

Os rins regulam o FPR e o RFG mediante variações na PA O aumento da pressão arterial sistêmica leva a aumento linear do fluxo plasmático renal? NÃO FPN, nL/min PA, mmHg Os rins regulam o FPR e o RFG mediante variações na PA

Resistêcias arteriolares

REFLEXO MIOGÊNICO DA ARTERÍOLA AFERENTE Aparelho justaglomerular Pressão arterial Distensão  contração Ra Re

REALIMENTAÇÃO (FEEDBACK) TÚBULO-GLOMERULAR Ap. JG Na+ - Velocidade de fluxo ou carga de Na+ Ra Re O mediador NÃO é renina