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)
Sangue que chega ao
glomérulo
Arteríola aferente
Arteríola eferente
Capilares glomerulares
1)
FILTRAÇÃO
2)
REABSORÇÃO
3)
SECREÇÃO
4)
EXCREÇÃO
Capsula de Bowman
Capilares peritubulares
Sangue que sai dos
capilares peritubulares
Urina excretada
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
Fluxo sanguíneo renal (FSR): ~ 1.200 mL/min (20 a 25% do débito cardíaco)
Aorta abdominal
Rim esquerdo
Rim direito
Artéria
renal
direita
Artéria
renal
esquerda
Em ambos os rins, entram ~ 1.200 mL de sangue/min pelas artérias renais
Veia cava abdominal
Rim esquerdo
Rim direito
Veia
renal
direita
Veia
renal
esquerda
De ambos os rins, saem ~ 1.199 mL de sangue/min pelas veias renais
1.200 (Fluxo sanguíneo renal arterial) – 1.199 (Fluxo sanguíneo renal venoso) = 1 mL/min (fluxo urinário)
Veia cava abdominal
Rim esquerdo
Rim direito
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
• O que será filtrado será o PLASMA
FLUXO PLASMÁTICO RENAL
Depende do hematócrito
Para hematócrito de 45%:
Fluxo plasmático renal = 0,55 x 1.200 mL/min = 660 mL/min
Sangue que chega
ao glomérulo
Arteríola aferente
Arteríola eferente
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
Membrana filtrante
Capilares glomerulares
Alça capilar
O filtrado cai
no espaço
de Bowman
Espaço de Bowman
PO = podócito; E = endotélio; M = mesângio; MM = matriz mesangial; GBM = membrana basal glomerular
AS SUBSTÂNCIAS FILTRADAS SÃO TRANSPORTADAS ATRAVÉS DAS PAREDES DOS
TÚBULOS RENAIS, REABSORVIDAS OU SECRETADAS
Inulina
Creatinina
Uréia
Na+, K+ ...
FILTRADA
FILTRADOS E
REABSORVIDOS
PARCIALMENTE
Glicose
Amino ácidos
FILTRADOS E
REABSORVIDOS
TOTALMENTE
Para aminohipurato
(PAH)
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
Quantidades diárias envolvidas na formação da urina em humanos
SÓDIO E CLORETO
Sódio
Cloreto
Concent.
Plasma
(mmol/L)
mmoles
grama
mmoles
grama
140
105
25.200
18.900
507
660
175
175
4
6
Filtrado/24h
Excretado
%
reabsorvida
+ 99
+ 99
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
Concent.
Plasma (mM) mmoles
grama
Glicose
Ureia
5
5
900
900
160
50
Excretado
mmoles
0
360
grama
%
reabsorvida
0
20
100
60
MENSURAÇÃO DO RFG
O CONCEITO DE DEPURAÇÃO
(“CLEARANCE”)
100
100
A
50
80
Concentração, mg/dL
plasmática,
Concentração
Concentração,
mg/dL mg/dL
Injeção intravenosa
da substância
60
B
40
C
20
C
20
10
D
5
2
D
0
1
0
100
200
300
Tempo, min
400
500
0
100
200
Tem
Clearance é o coeficiente angular
100
100
A
A
50
50
B
B
A
A
80
80
Concentração, mg/dL
Concentração,
mg/dL
Concentração, mg/dL
Concentração,
mg/dL
100
100
60
60
B
B
40
40
C
C
20
20
C
C
20
20
10
10
D
D
55
22
D
D
00
11
00
100
100
200
300
200
300
Tempo,
Tempo, min
min
400
400
500
500
00
100
100
200
200
300
300
Tempo,
Tempo, min
min
Massa removida = Concentração plasmática x “Clearance”
(M)
(P)
M = P x “Clearance”
400
400
500
500
Massa removida = Concentração plasmática x Clearance
Massa removida, mg/min
Clearance, mL/min
500
1400
400
1200
1000
300
800
600
200
Para um dado valor de “clearance, a massa excretada
aumenta com o aumento da concentração plasmática
400
100
200
0
0
50
100
150
200
250
300
Concentração plasmática, mg/mL
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
Rio sujo equivale
ao sangue arterial
que chega aos rins
Líquido
concentrado
em detritos
equivale à
urina
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
A TAXA DE DEPURAÇÃO EQUIVALE AO FLUXO DEPURADO DE DETRITOS
Taxa de
Depuração =
FLUXO
Massa excretada/tempo (mg/mim)
Concentração inicial de detritos (mg/mL)
Massa excretada
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
FLUXO
Massa excretada/tempo
Clearance =
Concentração de detritos
(massa/volume)
Clearance =
Ux x V
Px
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
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
FPR (PA-PV)/PA= UVU/PA
FPR(1-PV/PA) = Clearance
÷ PA
Massa entrando no órgão
(artéria) = QA
Massa saindo do órgão
(veia) = QV
QA= PA x Fluxo
(FPR)
QV= PV x Fluxo
(FPR)
FPR(1-PV/PA) = Clearance
Concentração no plasma arterial:
PA
Concentração no plasma venoso:
PV
FPR(1-PV/PA) = Clearance
Massa Removida (excreatada)
QU= U x VU
Clearance =
U x VU
PA
Massa saindo do órgão
(veia)
Massa entrando no órgão
(artéria)
QA= PA x Fluxo
FPR(1-PV/PA) = Clearance
QV= PV x Fluxo
Se PV = PA
Clearance = 0,
Nenhuma massa é
removida
Concentração no plasma arterial:
PA
Ex : Glicose
Concentração no plasma venoso:
PV
Massa removida
QU= U x VU = 0
U=0
Clearanceglicose =
U x VU
PA
=0
Massa entrando no órgão
(artéria)
QA= PA x Fluxo
Massa saindo do órgão
(veia)
FPR(1-PV/PA) = Clearance
QV= PV x Fluxo
Se PV = 0,
=0
Clearance = FPR
Todo o FPR é depurado
Concentração no plasma venoso:
Concentração no plasma arterial:
PA
Ex: para-amino-hipurato
PV
Totalmente
romovido
Massa removida
QU= U x VU
Clearance
PAH
=
UxV
PA
U
= FPR
Massa saindo do órgão
(veia)
Massa entrando no órgão
(artéria)
Se carga excretada = carga filtrada
QA= PA x Fluxo
QV= PV x Fluxo
U x VU = PA x RFG
UVU/PA = RFG
Clearance = RFG
Concentração no plasma arterial: Ex: Inulina, Creatinina ()
PA
Nem secreção,
nem reabsorção.
Só filtração
Massa removida (carga excretada)
QU= U x VU
UCr/In x V
Clearance creatinina =
Inulina
= RFG
PCr/In
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
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
O processo de excreção renal de creatinina envolve, além da filtração,
uma pequena secreção de creatinina em túbulos proximais.
Como o balanço de uma substância eliminada por filtração
se mantém quando a filtração glomerular cai?
Balanço de creatinina
Solutos não regulados
Quando ocorre redução da função renal, o indivíduo entra em balanço
positivo transitório para algumas substâncias. Para estas substâncias, o
balanço zero é restaurado passivamente, apenas como consequência do
aumento da concentração no plasma.
Exemplo: 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
Solutos regulados
Exemplo: Sódio
Quando há queda do RFG, o indivíduo entra em balanço positivo transitório ,
que leva a retenção de água para manter a osmolaridade. A expansão do
volume extracelular desencadeia os ajustes tubulares para recuperação do
balanço, por mecanismos que envolvem os sistemas nervoso autônomo e
endócrino.
FILTRAÇÃO GLOMERULAR
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
Resistência
eferente
RE
Representação esquemática do tufo glomerular e das resistências
Pressão de ultrafiltração
PUF
FPN = kf (P - )
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
60
55
50
45
P
40
PUF total é esta área
35

PUF
30
25
20
15
10
5
0
0
0.2
0.4
O fluxo plasmático glomerular e a pressão hidrostática em
capilar glomerular são determinantes essenciais da taxa de
filtração glomerular
60
55
50
PUF = (P - )
45
P
40
35

30
25
Se P, aumenta PUF
Se  diminui, aumenta PUF
20
Se o fluxo plasmático aumenta,
 aumenta menos, e aumenta PUF
15
10
5
0
0
0.2
0.4
HEMODINÂMICA GLOMERULAR
FLUXO SANGUÍNEO GLOMERULAR (FSG)
FSG = (Pressãoa-Pressãoe) / (Resistênciaa+Resistênciae)
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
1 50
FP N
1 00
50
0
0 .0
1 .0
2 .0
3 .0
RRA a
Figura 1.8 – Efeito das resistências aferente (RA, A) e eferente
por néfron (FPN)
Aumento de Re
• Aumento em Pcg
• Redução no fluxo
Re
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
50
FPN, nL/min
FPN
40
Efeito bifásico com aumento de Re
30
20
Se Re cai muito, ΔP cai a
valores menores que π
e não há filtração.
10
0
0.0
1.0
2.0
Re
3.0
3.0
• 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
50
FPN
40
30
20
10
0
0.0
1.0
2.0
3.0
Re
aferente (RA, A) e eferente (RE, B) sobre a taxa de filtração glomerular
Autorregulação do fluxo e da filtração
O aumento da pressão arterial sistêmica leva a aumento linear do
fluxo plasmático renal? NÃO
AUTORREGULAÇÃO
300
250
RFG, ml/min
FPN, nL/min
200
A
150
C
100
B
50
0
0
40
80
120
160
200
PA, mmHg
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
Ra
Distensão  contração
Re
180
160
140
RA, % normal
120
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
PA, mmHg
200
REALIMENTAÇÃO (FEEDBACK) TÚBULO-GLOMERULAR
Ap. JG
Velocidade de fluxo ou carga de Na+
Ra
-
160
Na+
140
120
RA, % normal
Re
180
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
+
Na mácula, mmol/L
200