Sistema Renal
Absorção e Equilíbrio Ácido-Básico
Mecanismos renais de absorção e equilíbrio ácido-básico
A absorção no túbulo contornado proximal
A
característica
base
do
túbulo
contornado proximal é reabsorção ativa de
sódio, com gasto energético, na membrana
basolateral,
onde
fica
apontado
para
o
interstício, criando um gradiente elétrico com
captação de cloreto e, então, o cloreto de sódio
cria um gradiente osmótico grande, com
passagem de água para o canalículo por entre
as células, produzindo o efeito do arraste: esse
movimento de água carreando potássio, cloro e
sódio também.
A glicose, os aminoácidos e vários
outros compostos orgânicos são intensamente co-transportados nos túbulos proximais.
Na membrana luminal, há canais de sódio que permitem ao sódio passar para
dentro da célula, e outros mecanismos de transporte acoplado de sódio e potássio.
Implicações clínicas desse conhecimento:
indivíduos
que
têm
hiperglicemia
podem
apresentar glicosúria porque se ultrapassa a
capacidade de transporte de glicose, e esta irá
aparecer na urina. O mesmo ocorre com os
aminoácidos, pelo co-transporte com o sódio.
Proteínas maiores também podem passar, como a
albumina, mas acabam sendo hidrolisadas e
captadas por fagocitose, quando são peptídeos.
A absorção na alça de Henle
A alça de Henle tem uma característica importante, do ponto de vista funcional, de
fazer o mergulho na medula renal e voltar. Isso porque o segmento descendente da alça
de Henle é impermeável a solutos; sendo assim, a tonicidade do filtrado aumenta: ocorre
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a saída de água, por osmose, e há concentração no interior do filtrado. Então, o segmento
descendente é impermeável a solutos, mas permeável à água.
Assim que a alça de Henle começa a entrar na medula, a tonicidade aumenta,
tornando-se hiperosmótica, e há saída de água. Nos trechos iniciais da alça de Henle, há
um gradiente muito grande entre o canalículo e a medula, logo, há grande velocidade de
saída de água. À medida que a alça de Henle vai mergulhando na medula, e como a água
já teve uma osmose grande nas partes iniciais, vai havendo menos movimento de água pra
fora do canalículo, o qual fica com a tonicidade aumentada. Portanto, o gradiente do
canalículo para a medula, que é o interstício, diminui.
À medida que o canalículo vai descendo mais para dentro da medula, menos água
sai do canalículo para o interstício. Há o aumento da concentração dos solutos dentro do
canalículo, pois os solutos não saem, somente a água. A tendência é que esse fluxo na
alça de Henle favoreça uma diluição da medula, com uma concentração, uma tonicidade
aumentada, na medida em que se caminha mais profundamente na medula.
Então a característica da alça descendente de Henle de ser impermeável a
solutos, mas ser permeável à água, contribui para que aconteça um gradiente de
osmolaridade do córtex em direção à medula. Sai água no início, logo, há diluição na
medula e, quanto mais profundo na medula, menos água sai do interstício, ficando, então,
mais tonificado, com osmolaridade aumentada.
Ao se observar o que acontece no segmento ascendente da alça de Henle, notase que o processo é inverso: do ponto de vista celular, há reabsorção ativa de íons, mas
é impermeável à água, ao contrário do tubo contornado proximal, que reabsorveu 65%
de todo o cloreto de sódio da água, do volume filtrado. Isso acontecia porque havia um
processo que reabsorvia ativamente solutos e a água passava por osmose, do interior do
canalículo para o interstício. Porém, no segmento ascendente da alça de Henle, também
há processos ativos de reabsorção de íons; por exemplo, há canais específicos de
reabsorção de cloreto de sódio e de potássio, e há canais que permitem a passagem de
sódio passivamente para dentro da célula. No conjunto, há um processo extremamente
ativo de reabsorção, tanto na membrana luminal, quanto na membrana basolateral.
A bomba de sódio e potássio é muito semelhante ao que foi visto no túbulo
contornado proximal. Quando se reabsorve cloreto de sódio, cria-se um gradiente elétrico,
aumentando a tonicidade do interstício. Isso deveria atrair água para o interstício, mas é
uma membrana impermeável à água. Assim que a alça de Henle dá a volta e começa a
subir, há reabsorção ativa de sódio, logo no início. Então, a medula começa a se
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hipertonificar, na sua parte mais profunda, e há diluição no interior do canalículo. À
medida que a alça de Henle sobe, esse processo vai se modificando. Há o aumento da
quantidade de íons, de um modo geral, no interstício. De forma que, ao se comparar o
interior do canalículo com o interstício, em qualquer altura dele, há sempre um gradiente
osmótico, de cerca de 200 mM.
A reabsorção de água
Essa é uma capacidade funcional dos rins que nos faz capaz de viver fora da água.
A capacidade dos rins de mamíferos manterem uma medula hiperosmótica é
fundamental para que haja reabsorção de água, de modificar a osmolaridade da urina.
Se houver maior perda de água do que ingestão, há desidratação hiperosmótica,
perda de água livre, que é a quantidade de água em excesso, água pura. A perda de
água isosmótica, ou seja, perda de água e soluto na mesma proporção pode-se chamar de
desidratação, mas, nesse caso, é comum dizer que está ocorrendo uma hipovolemia,
porque a tonicidade do organismo se mantém constante. Uma coisa é perder água livre, a
outra é perder água com soluto; as respostas do organismos serão diferentes.
A capacidade do rim de gerar uma medula hiperosmótica é fundamental para
reabsorver líquido. O organismo precisa perder líquido por 2 razões: controle da
temperatura corporal – depende muito da evaporação, e geração da filtração
glomerular. Um indivíduo oligúrico pode estar desenvolvendo um problema pós-renal,
como uma glomerulopatia. Um problema pré-renal, por baixa perfusão renal, ou se a
volemia estiver baixa, irá gerar pouca urina e muito concentrada.
Só é possível realizar esses 2 mecanismos se a medula estiver hiperosmótica, pois
a água é reabsorvida passivamente, por osmose. Um dos mecanismos principais de
reabsorção de água é a abertura de canais de água – aquaporinas – que são canais
permeáveis à água, que aumentam o número pela ação do hormônio antidiurético
(ADH), liberado na neurohipófise e sintetizado no hipotálamo.
A ação do ADH
O principal estímulo para a secreção de ADH não é a hipovolemia (é também um
estímulo, mas não é o mais potente). A hipovolemia é um potente estimulador do
sistema renina-angiotensina-aldosterona: baixa de perfusão renal – liberação de renina
– pouco sódio na mácula densa – estímulo à produção de renina, angiotensina e
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aldosterona, que tende a estimular no túbulo contornado distal à reabsorção de cloreto de
sódio e água. A aldosterona estimula a reabsorção de cloreto de sódio e água, um volume
líquido isosmótico. Portanto, o impacto dessa ação é óbvio sobre a volemia, mas não
modifica a osmolaridade do organismo. Já o ADH permite a reabsorção de água livre,
pois abre canais no ducto coletor, que permitem a osmose.
A força que determina a osmose é a força osmótica, de um lado mais diluído para
um lado mais concentrado. O lado mais diluído é o interior do canalículo e o mais
concentrado é o interstício da medula. O ADH abre canais que permite a passagem de
água do interior dos canalículos em direção ao interstício. A força física para a passagem
de água é a hipertonicidade da medula renal. Portanto, o principal estímulo para
secretar ADH é a hiperosmolaridade.
Os osmorreceptores do hipotálamo aumentam a secreção de ADH em
hipertonicidade. A volemia modifica a sensibilidade do sistema de secreção de ADH à
osmolaridade, mas o estímulo para a sua secreção é a tonicidade do organismo. Existe
uma relação direta entre osmolaridade e taxa de secreção de ADH: quanto maior a
osmolaridade, maior a taxa de secreção de ADH, mas a inclinação da curva é dada pela
volemia. Se o plasma encontra-se hipertônico, por perda de água livre, como no suor, há
estímulo de ADH. Se há hipovolemia, a inclinação da curva aumenta, ou seja, para cada
aumento de unidade de osmolaridade, há mais estímulo para secreção de ADH. O
mecanismo de estímulo continua sendo a hiperosmolaridade, mas a sensibilidade desse
mecanismo é dada pela volemia.
Isso é dado pelos chamados receptores de baixa pressão, localizados nos átrios e
veias cavas. São receptores de estiramento, que possuem terminações nervosas livres, na
camada média das veias e átrios, e percebem o grau de estiramento: quando há
hipervolemia, há estímulo das fibras e há aumento dos potenciais de ação em direção ao
hipotálamo, fazendo inibição da secreção de ADH, ou seja, há diminuição da
sensibilidade do hipotálamo. Em hipovolemia, há menos estiramentos das fibras e menos
sinais inibitórios, logo há maior secreção de ADH para o aumento da tonicidade
plasmática. O efeito básico na reabsorção de água livre é dado pelo ADH, aumentando a
abertura das aquaporinas, particularmente no tubo coletor e parte final do túbulo
contornado distal, enquanto que o sistema renina-angiotensina-aldosterona tem função
mais direta com a volemia, em contraste com o ADH, que tem função mais direta no
controle da tonicidade.
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A absorção no túbulo contornado distal
•
A absorção de água
•
As células intercaladas e principais
•
A influência da uréia
A absorção de água
No túbulo contornado distal ainda não há urina, e sim um ultra-filtrado, apesar de
85% das substâncias já terem sido reabsorvidas. No final, há manipulação de 5-10% da
água; dos 180 litros da água por dia que são filtrados, haverá manipulação de 18 litros. Há
capacidade de reabsorção de 18 litros. Ocorre uma filtração glomerular gigantesca – 180
litros/dia passam para dentro dos canalículos; logo no início, há reabsorção de 75% de
água e sódio – o resto fica para ser eliminado na urina: uréia, creatinina, etc. É um
mecanismo de limpeza do organismo, mas no qual a água deve retornar, e há retenção
dentro do canalículo do que se deseja mandar embora.
No final é quando se “decide” o quanto de água pura irá voltar ou não. O tubo
contornado distal é o ponto de volume total a ser manipulado sobre efeito da aldosterona
e, na parte final do tubo contornado e tubo coletor, é quando se sabe o quanto de água
pura será manipulada. Apesar de 75% ser reabsorvido no túbulo contornado proximal,
não é isso que determina se haverá desidratação ou não, pois lá não existe controle
hormonal: é um efeito direto da ação iônica, das paredes reabsorvendo cloreto de sódio e
água de volta – é só um processo para jogar os metabólitos para o canalículo. O local
onde se manipula a volemia e a tonicidade é na parte mais distal do néfron.
As células intercaladas e principais
No túbulo contornado distal, há 2 tipos de células: as células intercaladas e as
células principais. As células intercaladas tem função específica de secreção de
prótons no ultra-filtrado, então passa do interstício para dentro do ultra-filtrado,
secretando ativamente prótons, portanto um mecanismo fundamental no controle do
equilíbrio do pH. Em acidose, as células intercaladas irão aumentar muito sua
velocidade de secreção de H+, junto a outros mecanismos. Outros mecanismos renais de
controle do pH são: secreção de prótons, reabsorção de bicarbonato (por ação da
anidrase carbônica, que degrada ácido carbônico em bicarbonato e H+, há formação de
água e CO2 e reabsorve-se água e CO2 – isso evita a eliminação de bicarbonato) e
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formação de ácidos, como uréia e fosfatos carregados de prótons, os quais carream
prótons. O rim tem a capacidade de corrigir o pH, de maneira “fina”.
As células principais são aquelas envolvidas com a manipulação hormonal do
volume e tonicidade do ultra-filtrado. Sobre as células principais há ação da
aldosterona e do ADH.
Ao tomar um diurético, dependendo de qual for, há perda de líquidos com
determinado efeito sobre a concentração iônica plasmática. Ao usar um diurético de alça
(age na alça de Henle), como a furosemida (Lasix®), há um efeito rápido porque inibe-se
o transporte iônico (bomba de cloro) pela alça de Henle. Ao inibir a bomba de cloro na
alça de Henle, inibe-se o gradiente de reabsorção de potássio. Então os diuréticos de alça
são extremamente potentes – aumentam muito o fluxo urinário, provocando
hipovolemia, mas produzem hipopotassemia. Se for um indivíduo com insuficiência
cardíaca, muitas vezes deve tomar suplemento para repor o potássio, como banana,
laranja, alimentos ricos em potássio.
Há diuréticos em que a propriedade farmacológica é inibir a anidrase carbônica,
como a acetazolamida (Diamox®). Se ele inibe a anidrase carbônica, mantendo a
concentração de íons no túbulo e favorecendo a diurese. Mas há perda de íons
bicarbonato, ao se diminuir a sua reabsorção. Então há tendência de desenvolver
acidose – não acontece, pois a dose é pequena e os outros mecanismos reequilibram o
pH.
A influência da uréia
Em um sujeito normal, o processo é equilibrado – há reabsorção ativa de uréia
pelo ciclo da uréia, para dentro da medula, que cai novamente no canalículo. A uréia
ajuda a manter o gradiente de concentração medular.
Em um sujeito desidratado, ocorrerá a abertura de mais canais de água,
reabsorvendo água, e a uréia aumentando ainda mais a tonicidade da medula. O ADH foi
quem produziu a abertura desses canais de água no túbulo contornado distal, que é sua
função específica. Na desidratação, a volemia diminuiu e a tonicidade aumenta. Então há
estímulo para secreção de ADH e de renina-angiotensina-aldosterona. A tendência é
reabsorver água isosmótica e água pura, aumentando a tonicidade da urina e diminuindo
seu volume. No calor, fazemos pouca urina e concentrada. Entretanto, se o débito urinário
é insuficiente para eliminar as excretas, começa a ocorrer uma insuficiência renal de
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causa pré-renal – a função renal está prejudicada; pré-renal porque, antes de se olhar a
função glomerular, a urina já está comprometida.
O equilíbrio ácido-básico
Vale dizer que pH (abreviatura de potencial hidrogeniônico) é talvez a função
mais importante na regulação da homeostasia. Não existe “mais importante”, mas, ao
contrário da glicemia e da pressão arterial, nas quais existe uma certa variação da faixa
normal ao contrário da pressão arterial, o pH é mantido em uma faixa muito estreita.
Apesar da variação ser de 0,1, do ponto de física biofísico (o valor é o log do inverso da
concentração de H+), uma variação mínima no valor do pH significa uma enorme
variação da concentração. A variação de 1 unidade de pH corresponde a variação de 10
unidades de concentração de H+, pois é logaritmo na base 10. O H+ livre tem um poder
de perturbação das enzimas muito grande, modificando sua velocidade de ação, tendo um
impacto enorme sobre o metabolismo de forma global. O metabolismo é mantido pela
atividade enzimática: temperatura, osmolaridade, pH; logo, variar o pH de 7 pra 8 é uma
alteração extremamente brusca.
Existem 3 mecanismos fundamentais que interagem na manutenção da
concentração de íons H+ livres. Por ordem de velocidade de ação: sistema tampão,
sistema respiratório e sistema renal.
O renal é pela capacidade de reabsorver íons bicarbonato e secretar H+, de formar
ácidos como amônia e fosfatos. O sistema respiratório é muito importante porque ele é
rápido e infinito na capacidade de eliminar CO2, que, indiretamente, corresponde à
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eliminação de H+. Os sistemas tampão são a troca livre de H+ entre moléculas do meio e
vice-versa, que possuem seu pK, que é o pH no qual existem partes iguais de substâncias
dissociadas e acopladas de H+. Um ácido nada mais é do que uma substância capaz de
liberar H+. Qualquer substância pode ser ácido ou pode ser base, o que importa é se ela
está mergulhada num meio que tem pH, que, pelo pK, está em uma concentração mais ou
menos parecida de dissociado ou não-dissociado.
Quantitativamente, o sistema tampão mais importante é o das proteínas. O
radical histidina das proteínas, tanto da hemoglobina, quanto albumina e globulinas é
extremamente capaz de ligar H+ e liberar H+. O pH do plasma em relação ao pK do
sistema bicarbonato/ácido carbônico favorece existência de uma quantidade maior na
forma básica. O pK desse sistema está afastado do pH do plasma a uma distância tal que
existe cerca de 4/5 de sua quantidade de moléculas na sua forma básica, em forma de
bicarbonato. A vantagem funcional é que o organismo está sempre à beira de uma
acidose, porque nossa atividade metabólica sintetiza ácidos, como o lático, acético,
ácidos nitrogenados, etc. Então é mais fácil tamponar acidose do que alcalose; a todo o
tempo evita-se acidose.
Além disso, parte desse mecanismo por ser manipulado pelo sistema respiratório.
Um sujeito com insuficiência renal tende a desenvolver acidose do tipo metabólica e não
acidose respiratória.
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