Concentração e diluição urinária
ALÇAS DE HENLE
Alças de Henle
Geração da hipertonicidade
medular e diluição da urina
Alças de Henle
Geração da hipertonicidade
medular e diluição da urina
300 mOsm
Hipervascularizado
90% do fluxo
sanguíneo renal
10% do fluxo
sanguíneo renal
Gradiente vertical
1000 mOsm
300 mOsm
1.300 mOsm
MECANISMO DE GERAÇÃO DOS GRADIENTES OSMÓTICOS NA MEDULA RENAL
Efeito unitário
$ 100
Efeito unitário
$ 100
Após algum tempo, esse
gradiente estará
estabelecido.
Efeito multiplicador contracorrente:
Quanto mais longo o
percurso, mais ricos
ficarão os da curva.
Se correrem muito parte
da capacidade de
enriquecer será perdida.
Ricos
1
Osmolaridade
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
Interstício
300
Fino descendente
Altamente permeável
a água
Espesso ascendente
impermeável
a água
300
Interstício
DUCTO COLETOR
Multiplicação contracorrente
em MEDULA EXTERNA
200 mOsm
Gradiente horizontal
2
Efeito unitário ativo (ΔOsmol = 200)
300
400
NaCl
300
400
NaCl
300
400
300
400
200
200
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
300
300
400
400
400
400
NaCl
DUCTO COLETOR
300
NaCl
NaCl
NaCl
300
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
NKCC
Sensível a Furosemida
200
impermeável
a água
Na+
2 ClK+
2
K+
3 Na+
Cl-
3
Fluxo de fluido
300
400
NaCl
200
NaCl
300
400
NaCl
200
NaCl
300
400
300
400
200
NaCl
200
NaCl
300
300
300
300
Altamente
permeável
a água
400
400
400
400
NaCl
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
impermeável
a água
DUCTO COLETOR
NaCl
4
Equilíbrio osmótico
H2O
400
400
NaCl
200
NaCl
400
300
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
200
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
400
400
400
400
NaCl
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
DUCTO COLETOR
NaCl
5
Movimento do
fluido tubular
300
400
NaCl
200
NaCl
400
400
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
200
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
400
400
400
400
NaCl
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
400
DUCTO COLETOR
NaCl
6
Equilíbrio osmótico
300
300
NaCl
200
NaCl
400
400
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
200
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
400
400
400
400
NaCl
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
400
DUCTO COLETOR
NaCl
350
350
NaCl
150
NaCl
400
400
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
NaCl
200
NaCl
200
NaCl
400
400
400
500
400
400
400
500
7
NaCl
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
300
DUCTO COLETOR
Equilíbrio osmótico
Restabelecimento do gradiente
osmótico de 200 mOsm
8
Movimento do
fluido tubular e
equilíbrio osmótico
300
300
NaCl
200
NaCl
350
350
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
200
NaCl
200
NaCl
400
400
400
400
400
400
400
400
NaCl
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
300
NaCl
NaCl
500
DUCTO COLETOR
NaCl
9
Restabelecimento do
gradiente osmótico de 200
350
350
NaCl
150
NaCl
375
375
NaCl
175
NaCl
400
400
400
400
NaCl
200
NaCl
200
NaCl
400
400
450
550
400
400
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
450
550
NaCl
250
NaCl
NaCl
350
DUCTO COLETOR
Equilíbrio osmótico
Movimento do fluido
tubular e Equilíbrio
osmótico
Restabelecimento do
gradiente osmótico de 200
300
300
NaCl
150
NaCl
350
350
NaCl
175
NaCl
375
400
400
400
200
NaCl
200
NaCl
400
400
400
450
400
400
NaCl
NaCl
200
NaCl
NaCl
250
NaCl
NaCl
400
550
NaCl
350
NaCl
NaCl
550
DUCTO COLETOR
NaCl
Restabelecimento do
gradiente osmótico de 200
300
338
NaCl
138
NaCl
338
375
NaCl
175
NaCl
375
400
388
400
NaCl
200
NaCl
200
NaCl
425
475
525
700
425
475
525
700
NaCl
NaCl
NaCl
225
NaCl
NaCl
275
NaCl
NaCl
325
NaCl
NaCl
500
DUCTO COLETOR
Equilíbrio osmótico
Efeito unitário
$ 100 ou 200 mOsm
Após algum tempo, esse
gradiente estará
estabelecido.
Efeito multiplicador contracorrente:
Quanto mais longo o
percurso (a alça), mais
ricos (mais concentrado)
ficarão os da curva.
Se correrem muito
(aumento de fluxo) parte
da capacidade de
enriquecer (de
Ricos
ou 1.200 mOSm
concentrar) será perdida.
Hormônio
antidiurético
Restabelecimento do
gradiente osmótico de 200
equilíbrio osmótico
AQ2
300
338
NaCl
138
NaCl
338
338
338
375
NaCl
175
NaCl
375
375
375
400
400
400
388
400
400
400
425
425
475
475
525
525
700
700
NaCl
200
NaCl
200
NaCl
425
475
525
700
425
475
525
700
NaCl
NaCl
NaCl
225
NaCl
NaCl
275
NaCl
NaCl
325
NaCl
NaCl
500
A reabsorção de H2O em
coletor faz com que o
fluido tubular entre em
equilíbrio osmótico com
o interstício medular
MECANISMOS DA MEDULA INTERNA PERMITEM CONCENTRAR
A URINA AINDA MAIS ...
A POSSIBILIDADE DE CONCENTRAR AINDA MAIS A URINA
DEPENDE DA REABSORÇÃO DE UREIA EM DUCTOS COLETORES
PROCESSAMENTO TUBULAR DE UREIA
Reabsorção de ureia
em Túbulo Proximal
(TP)
Ureia é
livremente
filtrada
Túbulo proximal
início
100%
100%
Reabsorção
de ~65 %
da ureia
filtrada
“Solvent drag”
Difusão
H2O + Ureia
35%
35%
Fluxo passivo, por via paracelular
5 mM
Final de TP
Segmento fino
descendente da
alça de Henle
Secreção de ureia em descendente fina
Luz tubular
100%
Interstício
H2 O
110%
UTA?
ureia
UREIA
ureia
UREIA
Fluxo descendente
Reabsorção
35%
H2 O
Secreção
~90%
Medula interna
Reabsorção de H2O
Secreção de ureia
Secreção de ureia em ascendente fina
100%
Segmento fino
ascendente da alça
de Henle
Luz tubular
Interstício
110%
UTA ?
ureia
UREIA
ureia
UREIA
Fluxo ascendente
Reabsorção
35%
Secreção
UTA ?
110%
90%
Impermeável a água
Secreção de ureia
São impermeáveis a ureia:
100%
110%
Não reabsorve
ureia
Reabsorção
Não reabsorve
ureia
Não reabsorve
ureia
•
Segmento espesso
•
Túbulo distal
•
Coletor cortical
•
Coletor medular externo
35%
Reabsorção de H2O em coletor
cortical e medular externo, sem
Secreção
110%
90%
[ureia]
Medula interna
reabsorção de ureia, concentra a
ureia na luz tubular
Luz tubular
100%
Ducto coletor medular
Interstício
110%
AQP2
AQP3
UTA1
UTA3/UTA4
ureia
AQP2
65% reabsorvidos
Na luz
tubular
Impermeáveis a
ureia
AQP4
UREIA
110%
AQP2
AQP3
UTA1
35%
ureia
110%
70-75%
Na presença de hormônio antidiurético (HAD)
35-40% da ureia filtrada são
excretadas na urina
AQP2
HAD
AQP4
HAD promove:
Reabsorção de H2O
Reabsorção de ureia
HAD é essencial para a reabsorção de ureia:
•
Os transportadores de ureia UTA1 em membrana apical
de ductos coletores medulares internos são modulados
por HAD.
Ciclo da ureia
•
A reabsorção de água em ductos coletores corticais e
medulares externos, induzida por HAD, concentra a ureia
na luz do coletor medular interno.
Isso favorece a reabsorção a reabsorção de ureia.
• OS MECANISMOS DE GERAÇÃO DO GRADIENTE OSMÓTICO NA MEDULA
INTERNA PERSISTEM UM MISTÉRIO NÃO RESOLVIDO.
• TODOS OS MODELOS MATEMÁTICOS PROPOSTOS COM BASE EM DADOS
EXPERIMENTAIS NÃO DÃO RESULTADOS IGUAIS AOS OBSERVADOS
EXPERIMENTALMENTE. APENAS APROXIMAM-SE.
Segmento
espesso
Alças finas da medula interna
700
700
500
MEDULA EXTERNA
50% iniciais
permeáveis a água
Fino Ascendente
Fino Descendente
AQP1 (+)
Sem AQP1
COLETOR MEDULAR INTERNO
MEDULA INTERNA
Canais para Cl-
Impermeável
a água
Permeável a
água e ureia
(com HAD)
Descendente fina – AQP1 (+)
Descendente fina – AQP1 (-)
Dobra e ascendente fina
Ductos coletores
Ductos coletores
que se juntam
Alças finas
descendentes
Alças finas
ascendentes
2/3 iniciais da
medula interna
Cluster de
ductos coletores
Segmento
espesso
Néfrons justamedulares
750
800
850
700
ureia
750
NaCl
700
800
750
NaCl
800
850
H2O
850
900
NaCl
Efeito unitário passivo
Permeabilidade a NaCl
maior que a ureia
ureia
H2O
ureia
ureia
ureia
950
H2O
ureia
NaCl
900
HAD
500
950
900
COLETOR MEDULAR INTERNO
Fino Descendente
700
700
ureia
ureia
Permeável a
água e ureia
Na+
HAD ativa transportadores de ureia
(UTA1) em coletor medular interno
Na+
Na+
HAD
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
VASOS RETOS TAMBÉM TÊM FLUXO EM CONTRACORRENTE
NaCl
Ureia
H2 O
H2 O
NaCl
Ureia
Perde água
Perde solutos
Ganha água
Ganha solutos
H2 O
NaCl
Ureia
H2 O
NaCl
Ureia
H2 O
NaCl
Ureia
Se não fosse em contracorrente, os
Perde água
solutos seriam removidos da medula
Ganha solutos
H2 O
NaCl
Ureia
A VELOCIDADE DO FLUXO SANGUÍNEO EM VASOS RETOS INTERFERE COM A
REMOÇÃO DE SOLUTOS DA MEDULA
solutos
Se aumenta o fluxo sanguíneo, o sangue sai
mais concentrado em solutos e lava a medula
Vaso reto ascendente
Vaso reto descendente
Remove volume maior e mais
concentrado do que entrou
solutos
água
água
água
solutos
Vaso reto ascendente
• fenestrado e
• mais permeável a água
solutos
água
descendente
ascendente
Vasos retos
Vasos ascendentes bem proximos de DCs:
• Facilitam o retorno do que é absorvido em DCs para
a corrente sanguínea
Vasos retos ascendentes
intracluster de DCs
Ducto coletor (Reabsorve H2O e Ureia para o interstício)
(fluxo em direção à pelvis renal)
Alça ascendente fina
reabsorve NaCl para o interstício
Vasos retos ascendentes – fenestrados,
muito permeáveis a água
Removem NaCl, Ureia e H2O da medula
Espaços em que ocorre a mistura de Ureia e NaCl
Estes solutos que promovem a reabsorção de H2O
e ductos coletores
A recirculação de ureia entre o final do túbulo coletor e
alças finas de Henle é essencial para formação de uma
medula hipertônica e à excreção de uma urina
concentrada ao máximo
+
MECANISMO DE DILUIÇÃO
URINÁRIA
A EXCREÇÃO DE URINA DILUÍDA SÓ OCORRE SE NÃO HOUVER REABSORÇÃO
DE ÁGUA NO TÚBULO DE CONEXÃO/COLETOR
RFG = 170 L/dia
TÚBULO PROXIMAL
PROXIMAL
PORÇÃO FINA DESCENDENTE DA AH
PORÇÃO FINA ASCENDENTE DA AH
PORÇÃO FINA
DESCENDENTE
PORÇÃO FINA
ASCENDENTE
PORÇÃO ESPESSA
TÚBULO DISTAL
CONEXÃO +COLETOR
NA AUSÊNCIA PROLONGADA DO HAD, O GRADIENTE
CÓRTICO-MEDULAR GERADO PELO SISTEMA DE
CONTRA-CORRENTE SE DISSIPA, EM GRANDE PARTE
DEVIDO À PERDA DA RECIRCULAÇÃO DE URÉIA
HAD
MECANISMOS DE MANUTENÇÃO DA OSMOLARIDADE DOS
FLUIDOS CORPORAIS
• HORMÔNIO ANTIDIURÉTICO (HAD) ou Vasopressina
Modulação da excreção renal água
• Mecanismo de regulação da ingestão de água (SEDE)
Na ausência do HAD, ocorre pouca reabsorção de água no
túbulo de conexão e túbulo coletor, mas a reabsorção de soluto
continua, resultando na excreção de uma urina diluída
20
18
Vmax
Volume Urinário
16
14
12
10
8
6
4
2
Vmin
0
0
3
6
9
HAD
12
15
18
20
1500
18
1200
Volume Urinário
14
12
900
10
8
600
6
4
300
2
0
0
0
3
6
9
HAD
12
15
18
Osmolalidade urinária, mOsm/L
16
ESTÍMULOS À SECREÇÃO DE HAD
Variação
da Posm
18
16
14
[HAD]
12
10
8
6
4
2
0
200
250
300
350
Posm
400
450
Redução da volemia
arterial efetiva
25
[HAD]
20
15
10
5
0
0
5
10 15 20 25
% REDUÇÃO DA VOLEMIA
25
[HAD]
20
15
10
5
0
0
5
10 15 20 25
% REDUÇÃO DA VOLEMIA
O HAD É INSUFICIENTE PARA GARANTIR O
BALANÇO DE H2O
Solutos a serem eliminados pela urina:
Sódio: 150 mOsm/dia
K: 50 mOsm/dia
Outros cátions: 50 mOsm/dia
Ânions: 250 mOsm/dia
Uréia: 250 mOsm/dia
Total: 750 mOsm/dia
Excreção sem concentrar a urina
Excreção concentrando a urina
(a ~290 mOsm/L)
(a ~1300 mOsm/L)
Vur =
750 mOsm/dia
290 mOsm/L
= 2,6 L/dia
Vur =
750 mOsm/dia
1300 mOsm/L
= 0,57 L/dia
Clearance osmolar
Uosm x V
Closm =
•Uosm = Osmolaridade urinária
• V = Fluxo urinário (mL/min)
• Posm = Osmolaridade plasmática
Posm
• Se a Uosm = Posm : Closm = V
• Se a Uosm < Posm : tem “água livre se solutos” diluindo a urina abaixo da Posm (ClH2O)
• Se a Uosm > Posm : “água livre de solutos” foi reabsorvida em coletor medular
de modo a concentrar a urina acima da Posm (TcH2O)
ClH2O = V – Closm
TcH2O = Closm - V
Volume Urinário
20
Não é possível reduzir a excreção de água a
18
a valores menores que 0,6 L porque cerca
16
de 750 mOsm de solutos devem ser
14
eliminados e a osmolaridade máxima da
12
urina é ~1.300 mOsm/L
10
8
6
4
2
Vmin
0
0
3
6
9
HAD
12
15
18
O PAPEL FUNDAMENTAL DA SEDE
200
250
300
Posm
350
400
SEDE (unidades arbitrárias)
18
SEDE (unidades arbitrárias)
16
14
[HAD]
12
10
8
6
4
2
0
200
250
300
Posm
350
400
200
250
300
350
Posm
400
450
DESENCADEIAM A SENSAÇÃO DE SEDE:
•Ingestão insuficiente de água
•Perdas de água
•Hipovolemia
•Ingestão de sal sem água
CONSEQÜÊNCIA:
Em condições habituais, a ingestão de
sal acompanha-se sempre de ingestão
de água