Universidade Federal de Minas Gerais
Faculdade de Medicina
Departamento de Pediatria
Fisiologia Tubular
Profa Ana Cristina Simões e Silva
Abril / 2008
Controle renal do equilíbrio ácido-básico
O controle renal do equilíbrio ácido-básico pode
ser basicamente dividido em 2 processos:
(1) reabsorção do HCO3- filtrado, que ocorre
fundamentalmente
no
túbulo
contorcido
proximal e
(2) excreção de ácidos através da titulação com
tampões urinários e da excreção do íon amônio,
processos que ocorrem primariamente no néfron
distal.
Estrutura do Túbulo Proximal
• Epitélio de células cuboidais com uma borda
em escova e numerosas microvilosidades que se
projetam no lúmen tubular.
• As microvilosidades expandem a superfície da
membrana luminal, adaptando-a à reabsorção.
• Junções íntimas ou estreitas enter as células
adjacentes permitem passagem de água, mas
limitam o escape der moléculas maiores do
lúmen tubular para o espaço intersticial.
Estrutura do Túbulo Proximal
•A
membrana
basolateral
apresenta
pregueamentos e contém numerosas proteínas
integrais envolvidas no transporte passivo e/ou
ativo de substâncias entre os espaços
intracelular e intersticial.
•Numerosas mitocondrias fornecem o ATP
necessário para o transporte ativo.
•O aspecto chave dessas células é sua alta
permeabilidade a água e a inúmeros solutos.
Estrutura do Túbulo Proximal
mitocondria
Borda em escova
interstício
Borda
Baso
lateral
Microvilosidade
Tight junction
Borda Luminal
Túbulo Proximal
Os mecanismos de transporte no túbulo
proximal podem ser divididos em duas fases.
A
princípio
são
reabsorvidos
nutrientes
essenciais como solutos orgânicos neutros
(aminoácidos, glicose) e bicarbonato de sódio
(NaHCO3). No TP final há maior reabsorção de
NaCl e água por mecanismo osmótico devido
ao aumento da concentração do fluido tubular.
Túbulo Proximal
Reabsorção de Bicarbonato
A reabsorção tubular proximal corresponde a
aproximadamente 80 a 90% do HCO3- filtrado.
Aproximadamente 20% do HCO3- filtrado é
reabsorvido por difusão passiva através da via
paracelular.
Reabsorção de Bicarbonato
O principal processo é a secreção de H+ na
mebrana luminal por meio de um trocador
Na-H (NHE-3) associado ao transporte de
HCO3- na membrana basolateral através de
um co-transportador Na-HCO3- (NBC-1).
Reabsorção de Bicarbonato
Reabsorção de Bicarbonato
No interior da célula tubular, forma-se o ácido
carbônico
(H2CO3)
pela
hidratação
do
CO2,
catalizada pela anidrase carbônica citoplasmática
(AC II).
H2CO3 dissocia-se em H+ e HCO3- .
H+ é secretado em troca pelo Na+ e HCO3- é
reabsorvido através da membrana basolateral por
co-transporte passivo 1Na+-3HCO3-.
Reabsorção de Bicarbonato
Reabsorção de Bicarbonato
H+ secretado reage com HCO3- filtrado para formar
o H2CO3 luminal, que é dissociado em CO2 e H2O
pela ação da anidrase carbônica ligada à membrana
(AC IV).
CO2 luminal entra livremente no interior da célula
para completar o ciclo de reabsorção.
Reabsorção de Bicarbonato
Reabsorção de Bicarbonato
A reabsorção proximal de HCO3- é influenciada
pela concentração luminal de HCO3-, volume
extracelular, concentração peritubular de HCO3- ,
PCO2, Cl-, K+, Ca2+, fosfato, PTH, glicocorticoides,
tonus alfa-adrenérgico, e angiotensina II.
Néfron distal
O néfron distal, porção tubular renal que tem
início no final da porção espessa ascendente da
Alça de Henle, pode ser dividido em quatro
segmentos anatômicos.

Túbulo Contorcido Distal

Túbulo Conector

Túbulo Coletor Cortical

Túbulo Coletor Medular
Néfron distal
No néfron distal, são definidas as características
finais da urina através dos mecanismos de
concentração e acidificação urinárias, secreção de
K+ e conservação do Na+. Em condições fisiológicas
são reabsorvidos aproximadamente 5 a 10% do Na+
e Cl− filtrados. Esta porção do néfron também
desempenha importante papel na homeostase do
Ca2+ e do Mg2+.
Acidificação urinária distal
A acidificação urinária ocorre no néfron distal por
meio de 3 processos relacionados:
(1) reabsorção de pequena fração do HCO3- filtrado que
que escapou à reabsorção proximal (10 a 20%);
(2) titulação pelo fosfato básico bivalente (HPO4-2), que é
convertido em fosfato ácido monovalente (H2PO4-) ou
acidez titulável;
(3) acúmulo de amonia (NH3) intraluminal, que tampona
o H+ formando o íon amônio não difusível (NH4+).
Acidificação urinária distal
1
2
3
Alça de Henle
A porção espessa ascendente da alça de Henle
reabsorve cerca de 15% do HCO3- filtrado por
mecanismo similar ao do túbulo proximal (trocador
Na-H apical).
A alça de Henle também participa do transporte de
NH3.
A absorção de NH4+ na membrane apical
ocorre pela substituição por K+ no sistema de cotransporte Na-K-2Cl e no sistema de troca K-H.
Alça de Henle
NH4+ -
NH4+ - K+
H+
Alça de Henle
A porção espessa ascendente da alça de Henle tem reduzida
permeabilidade à NH3, limitando sua difusão.
O mecanismo de contracorrente gera um gradiente de
concentração medular de NH4+ por meio de secreção deste
íon no túbulo proximal e na porção final descendente da alça
de Henle. O acúmulo de NH3 no interstício medular aumenta
a força para entrada dessa NH3 por difusão no túbulo coletor.
Esse processo é facilitado pela alta acidez do fluido tubular
neste nível.
Túbulo distal e túbulos coletores
A acidificação urinária distal ocorre principalmente nos
túbulos coletores.
Existem 2 tipos de células nos túbulos coletores: células
intercaladas e células principais.
As células intercaladas participam da secreção de H+ e da
secreção de HCO3-, enquanto as células principais são
responsáveis pela reabsorção de Na+ e secreção de K+.
Existem também 2 subtipos de células intercaladas, que
diferem em estrutura e função: células intercaladas tipo α e
as células intercaladas do tipo β
Túbulo distal e túbulos coletores
Células intercaladas – As células do tipo alfa expressam o
trocador Cl−/HCO3− (AE-1) em sua membrana basolateral e a
H+ATPase na membrana apical. Através da ação da
H+ATPase ocorre secreção de íons H+ para o lúmen tubular e
reabsorção de HCO3− para o interstício. Em contraste, as
células tipo beta expressam H+ATPase na membrana
basolateral e o trocador Cl−/HCO3− no pólo apical, resultando
em secreção de HCO3− para a luz tubular.
Célula -Intercalada
Túbulo distal e túbulos coletores
Os desequilíbrios ácido-básicos regulam a secreção de H+ no
ND. Assim, ocorre aumento do número de trocadores
Cl−/HCO3− nas células intercaladas do tipo α em presença de
acidose metabólica e diminuição na alcalose. Na acidose, há
redistribuição das H+ATPases para a membrana apical,
associada a um aumento de atividade das células α e
concomitante diminuição da atividade das células β. Ao
contrário, durante a alcalose, ocorre deslocamento das
H+ATPases para a membrana basolateral e aumento da
atividade das células β.
Túbulo distal e túbulos coletores
Células intercaladas – Em presença de acidose metabólica, as
células intercaladas do tipo alfa secretam H+ na urina e, em
presença de alcalose metabólica, as células intercaladas do
tipo beta secretam HCO3- na urina.
Células principais – São células especializadas em responder
a hormônios que regulam sua permeabilidade à água e a
solutos, especificamente Na+ e K+.
Célula Principal
Acidificação urinária distal
A secreção luminal de H+ nas células alfa-
intercaladas ocorre principalmente pela HATPase vacuolar e é altamente influenciada
pela
eletronegatividade
luminal.
Essa
eletronegatividade é causada pelo transporte
ativo de Na+ que ocorre nas células principais.
Secreção de hidrogênio e acidificação urinária
_
+
Acidificação urinária distal
Uma segunda ATPase, a H-K-ATPase, também está
envolvida na secreção de H+, mas seu papel fisiológico é
mais relevante para a homeostase do potássio do que o
equilíbrio ácido-básico.
O HCO3- formado dentro da célula é reabsorvido através
de uma troca eletroneutra com o Cl que se dá pela ação do
trocador Cl-HCO3 ou AE1 ou proteína banda 3.
Secreção de hidrogênio e acidificação urinária
_
+
Acidificação urinária distal
O H+ secretado é tamponado pela reação com o fosfato
básico bivalente formando fosfato ácido monovalente
(acidez titulável) e pela reação com a NH3 produzindo o
NH4+ que é pouco permeável (acidez não titulável).
Todos os segmentos do túbulo coletor são ricos em AC II,
mas a AC IV também está presente nos segmentos
externos e internos do túbulo coletor medular. A AC IV
luminal parece exercer papel importante na reabsorção
de HCO3- neste segmento.
Secreção de hidrogênio e acidificação urinária
_
+
Túbulo distal e túbulos coletores
A acidificação urinária distal é influenciada
pelo pH sangüíneo e PCO2, transporte distal
de Na+, diferença de potencial transepitelial,
aldosterona, e K+.
Efeitos da Aldosterona
Efeitos da aldosterona sobre a acidificação distal:
Aumento do transporte de sódio nos túbulos distais e
coletores com conseqüente aumento da negatividade
intraluminal, favorecendo a secreção de H+ e K+. Essa
ação ocorre inicialmente por ativação de canais de Na+
epiteliais (ENaC) pre-existentes e de bombas (Na-KATPase) e subseqüentemente é mediada pelo aumento
da capacidade total de transporte das células tubulares
renais.
Efeitos da Aldosterona
_
Efeitos da Aldosterona
Aumento da atividade da H-ATPase nos túbulos
coletores corticais e medulares, independente dos
níveis plasmáticos de K+ levels.
A aldosterona também aumenta a síntese de NH3
elevando conseqüentemente a excreção de NH4+.
Efeitos da Aldosterona