Fisiologia renal - Renal physiology

Esta ilustração demonstra a fisiologia normal do rim, incluindo o Túbulo Convoluto Proximal (PCT), a Alça de Henle e o Túbulo Convoluto Distal (DCT). Também inclui ilustrações que mostram onde alguns tipos de diuréticos agem e o que fazem.

A fisiologia renal ( latim rēnēs , "rins") é o estudo da fisiologia do rim . Isso abrange todas as funções do rim, incluindo a manutenção do equilíbrio ácido-básico ; regulação do equilíbrio de fluidos ; regulação de sódio , potássio e outros eletrólitos ; eliminação de toxinas ; absorção de glicose , aminoácidos e outras moléculas pequenas; regulação da pressão arterial ; produção de vários hormônios , como eritropoietina ; e activação de vitamina D .

Grande parte da fisiologia renal é estudada no nível do néfron , a menor unidade funcional do rim. Cada néfron começa com um componente de filtração que filtra o sangue que entra no rim. Esse filtrado então flui ao longo do comprimento do néfron, que é uma estrutura tubular revestida por uma única camada de células especializadas e cercada por capilares . As principais funções dessas células de revestimento são a reabsorção de água e pequenas moléculas do filtrado para o sangue e a secreção de resíduos do sangue para a urina.

O funcionamento adequado do rim requer que ele receba e filtre adequadamente o sangue. Isso é realizado no nível microscópico por muitas centenas de milhares de unidades de filtração chamadas corpúsculos renais , cada um dos quais é composto de um glomérulo e uma cápsula de Bowman . Uma avaliação global da função renal é freqüentemente verificada estimando-se a taxa de filtração, chamada de taxa de filtração glomerular (TFG).

Formação de urina

Diagrama mostrando os mecanismos fisiológicos básicos do rim

A capacidade do rim de realizar muitas de suas funções depende das três funções fundamentais de filtração , reabsorção e secreção , cuja soma é chamada de depuração renal ou excreção renal. Isso é:

Taxa de excreção urinária = taxa de filtração - taxa de reabsorção + taxa de secreção

Embora o sentido mais estrito da palavra excreção com respeito ao sistema urinário seja a própria micção , a depuração renal também é convencionalmente chamada de excreção (por exemplo, no termo definido, excreção fracionada de sódio ).

Filtração

O sangue é filtrado por néfrons , as unidades funcionais dos rins. Cada néfron começa em um corpúsculo renal , que é composto por um glomérulo encerrado em uma cápsula de Bowman . Células, proteínas e outras moléculas grandes são filtradas para fora do glomérulo por um processo de ultrafiltração , deixando um ultrafiltrado que se assemelha ao plasma (exceto que o ultrafiltrado tem proteínas plasmáticas desprezíveis ) para entrar no espaço de Bowman. A filtração é impulsionada pelas forças de Starling .

O ultrafiltrado é passado, por sua vez, pelo túbulo contorcido proximal , pela alça de Henle , pelo túbulo contorcido distal e por uma série de dutos coletores para formar a urina .

Reabsorção

A reabsorção tubular é o processo pelo qual os solutos e a água são removidos do fluido tubular e transportados para o sangue. É chamado de reabsorção (e não absorção ) porque essas substâncias já foram absorvidas uma vez (principalmente nos intestinos ) e porque o corpo as está recuperando de um fluxo de fluido pós-glomerular que está a caminho de se transformar em urina (ou seja, eles logo serão perdidos na urina, a menos que sejam recuperados).

A reabsorção é um processo de duas etapas que começa com a extração ativa ou passiva de substâncias do fluido tubular para o interstício renal (o tecido conjuntivo que envolve os néfrons) e, em seguida, o transporte dessas substâncias do interstício para a corrente sanguínea. Esses processos de transporte são impulsionados pelas forças de Starling , difusão e transporte ativo .

Reabsorção indireta

Em alguns casos, a reabsorção é indireta. Por exemplo, o bicarbonato (HCO ₃ ^- ) não possui um transportador, portanto sua reabsorção envolve uma série de reações no lúmen tubular e no epitélio tubular. Começa com a secreção ativa de um íon hidrogênio (H ⁺ ) no fluido tubular por meio de um trocador Na / H :

• No lúmen
  • O H ^{+ se} combina com o HCO ₃ ^- para formar ácido carbônico (H ₂ CO ₃ )
  • A anidrase carbônica luminal converte enzimaticamente H ₂ CO ₃ em H ₂ O e CO ₂
  • O CO ₂ se difunde livremente na célula
• Na célula epitelial
  • A anidrase carbônica citoplasmática converte o CO ₂ e H ₂ O (que é abundante na célula) em H ₂ CO ₃
  • H ₂ CO ₃ prontamente se dissocia em H ⁺ e HCO ₃ ^-
  • HCO ₃ ^- é facilitado para fora da membrana basolateral da célula

Influência dos hormônios

Alguns hormônios regulatórios importantes para reabsorção incluem:

• aldosterona , que estimula a reabsorção ativa de sódio (e água como resultado)
• hormônio antidiurético , que estimula a reabsorção passiva de água

Ambos os hormônios exercem seus efeitos principalmente nos dutos coletores .

A secreção tubular ocorre simultaneamente durante a reabsorção do filtrado. Substâncias, geralmente produzidas pelo corpo ou subprodutos do metabolismo celular que podem se tornar tóxicas em altas concentrações, e alguns medicamentos (se tomados). Todos eles são secretados no lúmen do túbulo renal. A secreção tubular pode ser ativa ou passiva ou co-transporte. As substâncias secretadas principalmente no túbulo renal são; H +, K +, NH3, ureia, creatinina, histamina e drogas como a penicilina. A secreção tubular ocorre no Túbulo Convoluto Proximal (PCT) e no Túbulo Convoluto Distal (DCT); por exemplo, no túbulo contorcido proximal, o potássio é secretado por meio da bomba de sódio-potássio, o íon hidrogênio é secretado por meio de transporte ativo e co-transporte, isto é, antiporter, e a amônia se difunde para o túbulo renal.

Outras funções

Secreção hormonal

Os rins secretam uma variedade de hormônios , incluindo eritropoietina , calcitriol e renina . A eritropoietina é liberada em resposta à hipóxia (baixos níveis de oxigênio no tecido) na circulação renal. Estimula a eritropoiese (produção de glóbulos vermelhos) na medula óssea . O calcitriol , a forma ativada da vitamina D , promove a absorção intestinal de cálcio e a reabsorção renal de fosfato . A renina é uma enzima que regula os níveis de angiotensina e aldosterona .

Manter a homeostase

O rim é responsável por manter o equilíbrio das seguintes substâncias:

O corpo é muito sensível ao seu pH . Fora da faixa de pH compatível com a vida, as proteínas são desnaturadas e digeridas, as enzimas perdem sua capacidade de funcionar e o corpo é incapaz de se sustentar. Os rins mantêm a homeostase ácido-base regulando o pH do plasma sanguíneo . Ganhos e perdas de ácido e base devem ser equilibrados. Os ácidos são divididos em "ácidos voláteis" e "ácidos não voláteis". Veja também ácido titulável .

O principal ponto de controle homeostático para manter esse equilíbrio estável é a excreção renal. O rim é direcionado a excretar ou reter sódio por meio da ação da aldosterona , hormônio antidiurético (ADH ou vasopressina), peptídeo natriurético atrial (ANP) e outros hormônios. Variações anormais da excreção fracionada de sódio podem implicar necrose tubular aguda ou disfunção glomerular .

Base ácida

Dois sistemas de órgãos, os rins e os pulmões, mantêm a homeostase ácido-básica, que é a manutenção do pH em torno de um valor relativamente estável. Os pulmões contribuem para a homeostase ácido-base, regulando a concentração de dióxido de carbono (CO ₂ ). Os rins têm duas funções muito importantes na manutenção do equilíbrio ácido-base: reabsorver e regenerar o bicarbonato da urina e excretar íons de hidrogênio e ácidos fixos (ânions de ácidos) na urina.

Osmolalidade

Os rins ajudam a manter o nível de água e sal do corpo. Qualquer aumento significativo na osmolalidade plasmática é detectado pelo hipotálamo , que se comunica diretamente com a hipófise posterior . Um aumento na osmolalidade faz com que a glândula secrete o hormônio antidiurético (ADH), resultando na reabsorção de água pelos rins e um aumento na concentração de urina. Os dois fatores trabalham juntos para retornar a osmolalidade plasmática aos seus níveis normais.

O ADH se liga às células principais do ducto coletor que translocam as aquaporinas para a membrana, permitindo que a água deixe a membrana normalmente impermeável e seja reabsorvida no corpo pelos vasos retos, aumentando assim o volume plasmático do corpo.

Existem dois sistemas que criam uma medula hiperosmótica e, portanto, aumentam o volume plasmático do corpo: a reciclagem da uréia e o 'efeito único'.

A ureia é geralmente excretada pelos rins como um produto residual. No entanto, quando o volume sangüíneo plasmático é baixo e o ADH é liberado, as aquaporinas que são abertas também são permeáveis ​​à uréia. Isso permite que a uréia saia do ducto coletor para a medula, criando uma solução hiperosmótica que "atrai" água. A uréia pode então entrar novamente no néfron e ser excretada ou reciclada novamente, dependendo se o ADH ainda está presente ou não.

O 'efeito único' descreve o fato de que o ramo espesso ascendente da alça de Henle não é permeável à água, mas é permeável ao cloreto de sódio . Isso permite um sistema de troca em contracorrente por meio do qual a medula se torna cada vez mais concentrada, mas ao mesmo tempo cria um gradiente osmótico para a água a seguir, caso as aquaporinas do duto coletor sejam abertas pelo ADH.

Pressão sanguínea

Embora o rim não possa sentir o sangue diretamente, a regulação de longo prazo da pressão arterial depende predominantemente do rim. Isso ocorre principalmente por meio da manutenção do compartimento do líquido extracelular , cujo tamanho depende da concentração plasmática de sódio . Renin é o primeiro de uma série de mensageiros químicos importantes que compõem o sistema renina-angiotensina . Mudanças na renina acabam alterando a produção desse sistema, principalmente os hormônios angiotensina II e aldosterona . Cada hormônio atua por meio de múltiplos mecanismos, mas ambos aumentam a absorção renal de cloreto de sódio , expandindo assim o compartimento do fluido extracelular e elevando a pressão arterial. Quando os níveis de renina estão elevados, as concentrações de angiotensina II e aldosterona aumentam, levando ao aumento da reabsorção de cloreto de sódio, expansão do compartimento do líquido extracelular e aumento da pressão arterial. Por outro lado, quando os níveis de renina estão baixos, os níveis de angiotensina II e aldosterona diminuem, contraindo o compartimento do fluido extracelular e diminuindo a pressão arterial.

Formação de glicose

O rim em humanos é capaz de produzir glicose a partir do lactato , glicerol e glutamina . O rim é responsável por cerca de metade da gliconeogênese total em humanos em jejum. A regulação da produção de glicose no rim é realizada pela ação da insulina , catecolaminas e outros hormônios. A gliconeogênese renal ocorre no córtex renal . A medula renal é incapaz de produzir glicose devido à ausência das enzimas necessárias .

Medição da função renal

Um meio simples de estimar a função renal é medir o pH , o nitrogênio da uréia no sangue , a creatinina e os eletrólitos básicos (incluindo sódio , potássio , cloreto e bicarbonato ). Como o rim é o órgão mais importante no controle desses valores, qualquer alteração nesses valores pode sugerir insuficiência renal.

Existem vários testes e proporções mais formais envolvidos na estimativa da função renal:

Medição	Cálculo	Detalhes
fluxo de plasma renal	${\ displaystyle {\ text {RPF}} = {\ frac {\ text {RPF efetivo}} {\ text {razão de extração}}}}$	Volume de plasma sanguíneo entregue ao rim por unidade de tempo. A depuração de PAH é um método de análise renal usado para fornecer uma estimativa. Aproximadamente 625 ml / min.
fluxo sanguíneo renal	${\ displaystyle {\ text {RBF}} = {\ frac {\ text {RPF}} {1 - {\ text {HCT}}}}}$(HCT é hematócrito )	Volume de sangue fornecido ao rim por unidade de tempo. Em humanos, os rins juntos recebem cerca de 20% do débito cardíaco, chegando a 1 L / min em um homem adulto de 70 kg.
Taxa de filtração glomerular	${\ displaystyle {\ text {GFR}} = {\ frac {U _ {[{\ text {creatinina}}]} \ times {\ dot {V}}} {P _ {[{\ text {creatinina}}]} }}}$(estimativa usando depuração de creatinina )	Volume de fluido filtrado dos capilares glomerulares renais para a cápsula de Bowman por unidade de tempo. Estimado com inulina . Normalmente , é realizado um teste de depuração da creatinina, mas outros marcadores, como o polissacarídeo inulina vegetal ou o EDTA radiomarcado, também podem ser usados.
fração de filtração	${\ displaystyle {\ text {FF}} = {\ frac {\ text {GFR}} {\ text {RPF}}}}$	Mede a porção do plasma renal que é filtrada.
anion gap	AG = [Na + ] - ([Cl - ] + [HCO 3 - ])	Cátions menos ânions . Exclui K + (normalmente), Ca 2+ , H 2 PO 4 - . Auxilia no diagnóstico diferencial de acidose metabólica
Liberação (exceto água)	${\ displaystyle C = {\ frac {U \ times {\ dot {V}}} {P}}}$onde U = concentração, V = volume de urina / tempo, = excreção urinária e P = concentração plasmática${\ displaystyle U \ times V}$	Taxa de remoção
depuração de água livre	${\ displaystyle C = {\ dot {V}} - C_ {osm}}$ ou ${\ displaystyle {\ dot {V}} - {\ frac {U_ {osm}} {P_ {osm}}} {\ dot {V}} = C _ {{\ ce {H2O}}}}$	O volume de plasma sanguíneo que é eliminado de água sem soluto por unidade de tempo.
Excreção líquida de ácido	${\ displaystyle {\ ce {NEA}} = {\ dot {V}} (U _ {{\ ce {NH4}}} + U _ {{\ ce {TA}}} - U _ {{\ ce {HCO3}} })}$	Quantidade líquida de ácido excretado na urina por unidade de tempo

Referências