Organização Morfofuncional do Sistema Renal e sua participação na manutenção da homeostasia

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1 Organização Morfofuncional do Sistema Renal e sua participação na manutenção da homeostasia O Sistema Renal Introdução O sistema vascular renal A unidade funcional dos rins As funções do sistema renal Introdução O sistema cardiovascular produz fluxo, perfundindo o sangue pelos tecidos. A intercomunicação do sistema circulatório com o sistema renal é vital para a manutenção da homeostasia. Um indivíduo que apresente uma estenose renal vai experimentar uma baixa perfusão renal, desencadeando uma série de eventos fisiológicos, que acabarão por repercutir sistemicamente. Os rins encontram-se situados na porção posterior da cavidade abdominal, estando relacionados, na sua porção superior, com as últimas costelas e, posteriormente, com a musculatura para-vertebral. Associadas aos rins, encontram-se as glândulas supra-renais, que apresentam uma fisiologia complexa, com uma região cortical e uma região medular, vastamente inervada e irrigada. O sistema vascular renal O tecido renal apresenta um sistema de capilarização extremamente desenvolvido. Os capilares dos rins são denominados glomérulos, cuja função primária é filtrar o sangue, ou seja, comunicar o sistema circulatório com um sistema de canalículos extremamente especializado, tanto na excreção, quanto na reabsorção de filtrados. A confluência destes canalículos forma os ureteres, que desembocam na bexiga, localizada na pelve. A bexiga tem como função armazenar a urina, para que se processe a micção. 1

2 O processo de filtração glomerular é contínuo e extremamente fundamental para a manutenção da homeostasia. Um indivíduo que apresente a função renal paralisada pode evoluir ao óbito, em poucas horas. As artérias que suprem os rins se subdividem, seqüencialmente, em: Artérias renais principais; Artérias sedimentares; Artérias lobares; Artérias lobulares. As artérias aferentes se originam das artérias lobulares, e são estas que vão chegar até os glomérulos. Os cálices renais representam confluências de várias unidades funcionais denominadas de néfrons. A unidade funcional dos rins O néfron é a unidade funcional básica dos rins. Ele é composto de um sistema vascular e de um sistema tubular. Existem néfrons localizados na região cortical dos rins, e outros localizados numa região intermediária, entre o córtex e a medula renal, denominada região justamedular. As arteríolas aferentes vão trazer sangue do sistema arterial em direção aos glomérulos. O glomérulo é uma região extremamente complexa, formada por um enovelado capilar, que dá origem às arteríolas eferentes. Sendo assim, há um sistema de arteríolas aferentes e um complexo sistema capilar, denominado glomérulo, que conflui para formar um sistema de arteríolas eferentes. Há um aspecto interessante nesta configuração, onde, a partir de um sistema aferente, ocorre uma capilarização que, em seguida, forma novamente outro sistema arterial, denominado de arteríolas eferentes. Este sistema é particularmente organizado, desta maneira, pelo fato de não haver ocorrido hematose, ou seja, não houve troca de oxigênio ou gás carbônico, quando se processou a capilarização. Nos glomérulos, 2

3 pode ser observado apenas um intenso fluxo de líquidos e solutos, entre os capilares e o sistema de canalículos renais, não havendo troca gasosa entre tecidos. Obviamente, o tecido renal necessita realizar estas trocas gasosas; porém, a capilarização que responde pelo suprimento tecidual renal, somente vai ocorrer depois da arteríola eferente. O sistema glomerular pode, desta forma, ser considerado um sistema porta vascular, pois, a partir de uma capilarização, há uma confluência destes capilares que, novamente, sofrem outro processo de capilarização. Categoricamente, o sistema de dupla capilarização renal não deveria ser chamado de um sistema porta, pois não há hematose no nível glomerular. O glomérulo está envolto por uma cápsula especializada, denominada cápsula de Bowman, onde se encontra, no seu interior, o espaço de Bowman, que se continua com os canalículos. O sistema canalicular é formado pelas seguintes estruturas: Cápsula de Bowman; Tubo contornado proximal; Alça de Henle; Tubo contornado distal; Ducto coletor. A região denominada justaglomerular é uma região de contato entre a arteríola aferente e o tubo contornado distal, que responde pela produção de renina. Além disso, se especializam na capacidade de perceber a carga de sódio que está correndo no tubo contornado distal. Os podócitos conferem uma alta seletividade ao filtrado glomerular, ou seja, ao filtrado presente no espaço de Bowman. Uma pequena molécula, ou mesmo os íons sódio, vão atravessar o endotélio, a membrana basal, o podócito, e o folheto visceral da cápsula de Bowman, para ganhar o espaço de Bowman. As funções do sistema renal Além da eliminação de excretas, o sistema renal tem como funções complementares: 3

4 O controle da osmolaridade do plasma; O controle da volemia e, conseqüentemente, Regulação da pressão arterial; O equilíbrio ácido-básico; O equilíbrio da eritropoiese, pois os rins secretam eritropoietina, um hormônio liberado quando há baixa perfusão, e atuam na medula óssea, estimulando a eritropoiese. Apenas uma pequena porção do sangue que circula no rim perfunde o órgão, com o intuito de suprir as necessidades metabólicas deste órgão. Sendo assim, os rins recebem um volume de sangue muitas vezes maior que a sua necessidade metabólica, indicando a sua posição estratégica no controle da homeostasia. O capilar glomerular A organização do capilar glomerular A taxa de filtração glomerular A organização do capilar glomerular Nem todo o sangue que passa pelos capilares glomerulares é filtrado. Nos glomérulos, pode ser encontrada uma tripla camada, composta pelo endotélio, pela membrana basal e pelo podócito. Esta barreira atua na seleção de compostos e moléculas por meio da carga elétrica e pelo tamanho destas partículas. Como esta barreira é carregada negativamente, moléculas ou compostos de mesma carga têm uma maior dificuldade em ganhar o espaço de Bowman. Quando esta barreira se encontrar comprometida, poderá se instalar no indivíduo um quadro de proteinúria, provocado por uma perda excessiva de proteínas do plasma, desencadeando uma manifestação generalizada de edema. No estado fisiológico, é possível encontrar no filtrado glomerular os seguintes componentes: Água; Íons sódio, potássio e cloreto; 4

5 Não podem ser encontrados íons cálcio, pois estes se encontram fortemente carreados por proteínas; Compostos hidrogenados, como a uréia e o ácido úrico; Moléculas orgânicas, tais como a glicose e aminoácidos. Desta forma, pode-se perceber que a composição do filtrado glomerular é muito parecida com a do plasma sanguíneo, com exceção das proteínas, eritrócitos e ácidos graxos. As forças que vão interferir na filtração glomerular são as mesmas encontradas em qualquer outro capilar, na sua relação com os demais tecidos. Porém, ao longo do capilar glomerular, há um relativo aumento da pressão coloidosmótica, pois à medida que vai se processando a filtração, a pressão coloidosmótica vai aumentando. Em algumas situações, esta pressão coloidosmótica pode estar alterada, como pode ser demonstrado em pacientes desidratados, onde esta pressão vai estar aumentada, produzindo uma força que age contra a filtração glomerular. Existe um conceito, relacionado à área filtrante dos capilares glomerulares, como se fosse uma medida da permeabilidade capilar dentro do glomérulo. Esta medida pode ser afetada por vários fatores; dentre eles, podem ser destacados os traumas onde há uma perda de uma determinada área renal, diminuindo, conseqüentemente, a área filtrante, e o diabetes. A taxa de filtração glomerular A taxa de filtração glomerular é o resultado da ação das forças hidrostáticas e coloidosmóticas, que atuam através da membrana glomerular, e pelo coeficiente de filtração capilar Kf. A taxa de filtração glomerular pode ser medida pelo produto entre Kf e a pressão efetiva de filtração. A pressão efetiva de filtração corresponde ao somatório das forças hidrostáticas e coloidosmóticas, que favorecem a filtração através dos capilares glomerulares, ou se opõem a ela. Estas forças incluem: A pressão hidrostática no interior dos capilares glomerulares (Pg), que promove a filtração; A pressão hidrostática na cápsula de Bowman (Pb), que se opõe à filtração; A pressão coloidosmótica exercida pelas proteínas plasmáticas no interior dos capilares glomerulares (πg), que se opõe à filtração; 5

6 A pressão coloidosmótica das proteínas no interior da cápsula de Bowman (πb), que promove a filtração; Em condições fisiológicas, a pressão das proteínas, no interior da cápsula de Bowman, pode ser considerada nula. Sendo assim, a relação que define a taxa de filtração glomerular poderia ser definida a partir da seguinte relação: FG = Kf x (Pg Pb - πg + πb) Um aumento no coeficiente de filtração faz com que haja um aumento na taxa de filtração glomerular. De maneira inversa, um aumento da pressão no interior da cápsula de Bowman faz com que haja uma diminuição na taxa de filtração glomerular, como pode ser observado em pacientes que apresentem obstrução da função renal, tal qual se pode observar nos quadros de cálculos renais. Um aumento da pressão coloidosmótica dos capilares glomerulares faz com que haja uma diminuição da taxa de filtração glomerular, enquanto um aumento na pressão hidrostática faz com que haja uma maior taxa de filtração glomerular. Controle do fluxo sangüíneo renal e filtração glomerular O controle fisiológico da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal A ativação do sistema nervoso simpático faz diminuir a taxa de filtração glomerular O controle da circulação renal por hormônios e autacóides O papel do óxido nítrico derivado do endotélio As prostaglandinas e a bradicinina como elevadoras da taxa de filtração glomerular O controle fisiológico da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal Dentre as variáveis que influem de forma determinante na taxa de filtração glomerular, podem ser destacadas a pressão coloidosmótica dos capilares glomerulares, e a pressão hidrostática glomerular. Estas duas variáveis sofrem influência direta do sistema nervoso simpático, de hormônios, dos autacóides (substâncias vasoativas liberadas nos rins e que atuam localmente) e por um controle intrínseco renal, denominado controle por feedback. 6

7 A ativação do sistema nervoso simpático faz diminuir a taxa de filtração glomerular Praticamente todos os vasos sanguíneos renais são ricamente vascularizados pelo sistema nervoso simpático. Uma ativação simpática faz com que se promova uma vasoconstrição das arteríolas renais, diminuindo-se, conseqüentemente, a taxa de filtração glomerular. Uma estimulação simpática moderada pouco altera a taxa de filtração glomerular, como pode ser observada nas alças reflexas barorreceptoras, que pouco alteram o fluxo sanguíneo renal, ou mesmo a taxa de filtração glomerular. Mesmo porque, os barorreceptores têm, como tendência, se adaptarem a variações persistentes na pressão arterial, de modo a justificar a sua pouca influência sobre o fluxo e a taxa de filtrado glomerular. Sendo assim, o sistema simpático atua promovendo a diminuição da taxa de filtração renal, quando diante de estímulos agudos ou distúrbios graves. Como estímulos agudos, podem ser destacados os mecanismos de luta ou fuga, a isquemia cerebral ou em um quadro hemorrágico grave. Desta forma, num indivíduo sadio, o tônus simpático é extremamente diminuído. O controle da circulação renal por hormônios e autacóides Existem diversos hormônios e autacóides que podem atuar sobre a taxa de filtração glomerular, bem como sobre o fluxo sanguíneo renal, conforme pode-se perceber no quadro abaixo: Hormônios ou autacóides Efeito sobre a taxa de filtração glomerular Norepinefrina Diminui Epinefrina Diminui Angiotensina II Aumenta Óxido nítrico derivado de endotélio Aumenta Prostaglandinas Aumenta A angiotensina pode ser considerada, ao mesmo tempo, um hormônio e um autacóide. Esta substância causa a vasoconstrição das arteríolas eferentes, reduzindo o fluxo sanguíneo renal que sai dos glomérulos. Como conseqüência, há um aumento da pressão hidrostática glomerular, e uma maior taxa de filtração. Ao mesmo tempo em que há uma redução no fluxo sanguíneo renal, há também um aumento na reabsorção de sódio e de água. Por 7

8 conseguinte, uma dieta pobre em sódio, ou em casos de depleção de volume, há uma maior liberação de angiotensina II, no sentido de se preservar a taxa de filtração glomerular, para que seja possível a manutenção da excreção normal de resíduos metabólicos, tais como a uréia e a creatinina, que dependem da filtração glomerular para a sua eliminação. Paralelamente, a constrição das arteríolas eferentes, induzida pela angiotensina II, promove o aumento da reabsorção de sódio e de água, o que contribui na restauração do volume sanguíneo e da pressão arterial. O papel do óxido nítrico derivado do endotélio O óxido nítrico é um autacóide que tem como função diminuir a resistência vascular periférica renal. Há um nível basal de liberação de óxido nítrico, que atua no sentido de evitar a vasoconstrição excessiva dos rins, permitindo uma boa excreção de sódio e água. A administração de fármacos que inibem a formação do óxido nítrico faz com que haja um aumento da resistência vascular periférica renal, diminuindo, conseqüentemente, a taxa de filtração glomerular, bem como a excreção urinária de sódio que, por fim, acaba por repercutir na pressão arterial, elevando-a. As prostaglandinas e a bradicinina como elevadoras da taxa de filtração glomerular Estas substâncias atuam como promotoras de vasodilatação, causando, conseqüentemente, o aumento da taxa de filtração glomerular, e o aumento do fluxo sanguíneo renal; porém, em circunstâncias normais, estas substâncias pouco interferem nestas variáveis. Em condições estressantes, como na depleção de volume sanguíneo póscirúrgico, a administração de antiinflamatórios não-esteróides, como a aspirina, podem inibir a síntese de prostaglandinas, causando reduções significativas na taxa de filtração glomerular. Auto-regulação A auto-regulação da taxa de filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal A importância da auto-regulação da taxa de filtração glomerular O papel do feedback túbulo-glomerular na auto-regulação da taxa de filtração glomerular 8

9 A auto-regulação miogênica do fluxo sanguíneo renal e da taxa de filtração glomerular A auto-regulação da taxa de filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal Os mecanismos intrínsecos ao rim normalmente mantém constantes o fluxo sanguíneo renal e a taxa de filtração glomerular, independentemente das oscilações de pressão arterial. Estes mecanismos ainda funcionam em rins perfundidos com sangue, após serem retirados do corpo, ou seja, eles atuam independentemente de interferências sistêmicas. A esta constância interna é que se denomina auto-regulação. Para os demais tecidos, com exceção dos rins, os mecanismos de auto-regulação estão diretamente associados às demandas de nutrientes e oxigênio, e à remoção dos resíduos do metabolismo destes tecidos. No entanto, no caso dos rins, o fluxo sanguíneo é muito superior à demanda metabólica tecidual. Desta forma, os mecanismos de auto-regulação atuam no sentido de preservar a taxa de filtração glomerular e o fluxo sanguíneo renal em valores constantes, para que se possa realizar com precisão a excreção renal de água e solutos. A importância da auto-regulação da taxa de filtração glomerular Estes mecanismos não podem ser considerados 100% eficientes no controle da taxas de filtração glomerular e na excreção renal de água e solutos. Porém, pode-se medir a sua importância, ao avaliar os impactos na taxa de filtração glomerular, e na excreção de água e solutos, frente à existência destes mecanismos. Em condições normais, a taxa de filtração glomerular é de 180 l/dia, enquanto a reabsorção tubular é de 178,5 l/dia, com a excreção de 1,5 l/dia de líquido pela urina. Na ausência de uma auto-regulação, uma pequena alteração da pressão arterial, de 100 mmhg para 125 mmhg, faria com que a taxa de filtração glomerular fosse elevada para 225 l/dia, ou seja, um aumento idêntico de 25%. No entanto, caso a reabsorção tubular também permanecesse constante em 178,5 l/dia, haveria um aumento considerável no fluxo de urina, que chegaria a 46,5 l/dia, ou seja, um aumento de mais de 30 vezes na produção de urina. Na realidade, um aumento de pressão desta magnitude pouco altera o volume de urina produzida, pelos seguintes motivos: A auto-regulação renal impede variações bruscas na taxa de filtração glomerular; 9

10 Existem, nos túbulos renais, mecanismos adaptativos adicionais, que permitem aumentar a reabsorção, quando há um aumento na taxa de filtração glomerular, fenômeno denominado balanço túbulo-glomerular. O papel do feedback túbulo-glomerular na auto-regulação da taxa de filtração glomerular Os rins dispõem de um mecanismo de auto-regulação, que estabelece uma ligação entre as concentrações de cloreto de sódio, na mácula densa, e o controle da resistência arteriolar renal. O feedback túbulo-glomerular conta com dois mecanismos de controle sobre a taxa de filtração glomerular: 1. O mecanismo de feedback arteriolar aferente; 2. O mecanismo de feedback arteriolar eferente. Estes mecanismos dependem de disposições anatômicas especiais do complexo justaglomerular. O complexo justaglomerular é composto por células da mácula densa, localizadas na porção inicial do túbulo distal, e pelas células justaglomerulares, que se encontram nas paredes das arteríolas aferentes e eferentes. A mácula densa é um conjunto especializado de células epiteliais dos túbulos distais, que entram em contato íntimo com as arteríolas aferentes e eferentes, de maneira que estas células podem secretar substâncias para estas arteríolas. As células da mácula densa detectam, através de mecanismos ainda não totalmente elucidados, a ocorrência de alterações no volume que chega ao túbulo distal. Estudos experimentais sugerem que uma diminuição da taxa de filtração glomerular faz com que haja uma maior reabsorção de íons sódio e cloreto, reduzindo, então, a concentração destes íons, quando o filtrado chega até a mácula densa, desencadeando a produção de dois efeitos: Diminuição da resistência vascular das arteríolas aferentes, elevando a pressão hidrostática glomerular, auxiliando na regularização da taxa de filtração glomerular. 10

11 Aumento na produção de renina pelas células justaglomerulares das arteríolas aferentes e eferentes, que constituem nos principais locais de armazenamento de renina. Com a liberação de renina, há a conseqüente formação de angiotensina II, que atua como um potente vasoconstritor das arteríolas eferentes. Desta forma, haverá o aumento da pressão hidrostática glomerular, normalizando a taxa de filtração glomerular. A utilização de drogas inibidoras da angiotensina II, sem que haja um controle adequado, pode levar a um quadro de insuficiência renal aguda, em pacientes que apresentam hipertensão, devido à estenose da artéria renal. Isto por que estas drogas produzem uma redução da taxa de filtração glomerular abaixo dos níveis normais. A auto-regulação miogênica do fluxo sanguíneo renal e da taxa de filtração glomerular A capacidade dos vasos sanguíneos de resistirem ao estiramento, provocado por um aumento de pressão, desencadeando uma contração da musculatura lisa, ajuda a manter constantes, tanto o fluxo sanguíneo renal, quanto a taxa de filtração glomerular, fenômeno este denominado de mecanismo miogênico. O estiramento das paredes vasculares promove uma maior entrada de íons cálcio para o interior das fibras musculares lisas das paredes dos vasos, induzindo a sua contração. 11