Mecanismos renais de absorção e equilíbrio ácido-básico

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1 Mecanismos renais de absorção e equilíbrio ácido-básico A absorção no túbulo contornado proximal A característica base do túbulo contornado proximal é reabsorção ativa de sódio, com gasto energético, na membrana basolateral, onde fica apontado para o interstício, criando um gradiente elétrico com captação de cloreto e, então, o cloreto de sódio cria um gradiente osmótico grande, com passagem de água para o canalículo por entre as células, produzindo o efeito do arraste: esse movimento de água carreando potássio, cloro e sódio também. A glicose, os aminoácidos e vários outros compostos orgânicos são intensamente co-transportados nos túbulos proximais. Na membrana luminal, há canais de sódio que permitem ao sódio passar para dentro da célula, e outros mecanismos de transporte acoplado de sódio e potássio. Implicações clínicas desse conhecimento: indivíduos que têm hiperglicemia podem apresentar glicosúria porque se ultrapassa a capacidade de transporte de glicose, e esta irá aparecer na urina. O mesmo ocorre com os aminoácidos, pelo co-transporte com o sódio. Proteínas maiores também podem passar, como a albumina, mas acabam sendo hidrolisadas e captadas por fagocitose, quando são peptídeos. A absorção na alça de Henle A alça de Henle tem uma característica importante, do ponto de vista funcional, de fazer o mergulho na medula renal e voltar. Isso porque o segmento descendente da alça de Henle é impermeável a solutos; sendo assim, a tonicidade do filtrado aumenta: ocorre 1

2 a saída de água, por osmose, e há concentração no interior do filtrado. Então, o segmento descendente é impermeável a solutos, mas permeável à água. Assim que a alça de Henle começa a entrar na medula, a tonicidade aumenta, tornando-se hiperosmótica, e há saída de água. Nos trechos iniciais da alça de Henle, há um gradiente muito grande entre o canalículo e a medula, logo, há grande velocidade de saída de água. À medida que a alça de Henle vai mergulhando na medula, e como a água já teve uma osmose grande nas partes iniciais, vai havendo menos movimento de água pra fora do canalículo, o qual fica com a tonicidade aumentada. Portanto, o gradiente do canalículo para a medula, que é o interstício, diminui. À medida que o canalículo vai descendo mais para dentro da medula, menos água sai do canalículo para o interstício. Há o aumento da concentração dos solutos dentro do canalículo, pois os solutos não saem, somente a água. A tendência é que esse fluxo na alça de Henle favoreça uma diluição da medula, com uma concentração, uma tonicidade aumentada, na medida em que se caminha mais profundamente na medula. Então a característica da alça descendente de Henle de ser impermeável a solutos, mas ser permeável à água, contribui para que aconteça um gradiente de osmolaridade do córtex em direção à medula. Sai água no início, logo, há diluição na medula e, quanto mais profundo na medula, menos água sai do interstício, ficando, então, mais tonificado, com osmolaridade aumentada. Ao se observar o que acontece no segmento ascendente da alça de Henle, notase que o processo é inverso: do ponto de vista celular, há reabsorção ativa de íons, mas é impermeável à água, ao contrário do tubo contornado proximal, que reabsorveu 65% de todo o cloreto de sódio da água, do volume filtrado. Isso acontecia porque havia um processo que reabsorvia ativamente solutos e a água passava por osmose, do interior do canalículo para o interstício. Porém, no segmento ascendente da alça de Henle, também há processos ativos de reabsorção de íons; por exemplo, há canais específicos de reabsorção de cloreto de sódio e de potássio, e há canais que permitem a passagem de sódio passivamente para dentro da célula. No conjunto, há um processo extremamente ativo de reabsorção, tanto na membrana luminal, quanto na membrana basolateral. A bomba de sódio e potássio é muito semelhante ao que foi visto no túbulo contornado proximal. Quando se reabsorve cloreto de sódio, cria-se um gradiente elétrico, aumentando a tonicidade do interstício. Isso deveria atrair água para o interstício, mas é uma membrana impermeável à água. Assim que a alça de Henle dá a volta e começa a subir, há reabsorção ativa de sódio, logo no início. Então, a medula começa a se 2

3 hipertonificar, na sua parte mais profunda, e há diluição no interior do canalículo. À medida que a alça de Henle sobe, esse processo vai se modificando. Há o aumento da quantidade de íons, de um modo geral, no interstício. De forma que, ao se comparar o interior do canalículo com o interstício, em qualquer altura dele, há sempre um gradiente osmótico, de cerca de 200 mm. A reabsorção de água Essa é uma capacidade funcional dos rins que nos faz capaz de viver fora da água. A capacidade dos rins de mamíferos manterem uma medula hiperosmótica é fundamental para que haja reabsorção de água, de modificar a osmolaridade da urina. Se houver maior perda de água do que ingestão, há desidratação hiperosmótica, perda de água livre, que é a quantidade de água em excesso, água pura. A perda de água isosmótica, ou seja, perda de água e soluto na mesma proporção pode-se chamar de desidratação, mas, nesse caso, é comum dizer que está ocorrendo uma hipovolemia, porque a tonicidade do organismo se mantém constante. Uma coisa é perder água livre, a outra é perder água com soluto; as respostas do organismos serão diferentes. A capacidade do rim de gerar uma medula hiperosmótica é fundamental para reabsorver líquido. O organismo precisa perder líquido por 2 razões: controle da temperatura corporal depende muito da evaporação, e geração da filtração glomerular. Um indivíduo oligúrico pode estar desenvolvendo um problema pós-renal, como uma glomerulopatia. Um problema pré-renal, por baixa perfusão renal, ou se a volemia estiver baixa, irá gerar pouca urina e muito concentrada. Só é possível realizar esses 2 mecanismos se a medula estiver hiperosmótica, pois a água é reabsorvida passivamente, por osmose. Um dos mecanismos principais de reabsorção de água é a abertura de canais de água aquaporinas que são canais permeáveis à água, que aumentam o número pela ação do hormônio antidiurético (ADH), liberado na neurohipófise e sintetizado no hipotálamo. A ação do ADH O principal estímulo para a secreção de ADH não é a hipovolemia (é também um estímulo, mas não é o mais potente). A hipovolemia é um potente estimulador do sistema renina-angiotensina-aldosterona: baixa de perfusão renal liberação de renina pouco sódio na mácula densa estímulo à produção de renina, angiotensina e 3

4 aldosterona, que tende a estimular no túbulo contornado distal à reabsorção de cloreto de sódio e água. A aldosterona estimula a reabsorção de cloreto de sódio e água, um volume líquido isosmótico. Portanto, o impacto dessa ação é óbvio sobre a volemia, mas não modifica a osmolaridade do organismo. Já o ADH permite a reabsorção de água livre, pois abre canais no ducto coletor, que permitem a osmose. A força que determina a osmose é a força osmótica, de um lado mais diluído para um lado mais concentrado. O lado mais diluído é o interior do canalículo e o mais concentrado é o interstício da medula. O ADH abre canais que permite a passagem de água do interior dos canalículos em direção ao interstício. A força física para a passagem de água é a hipertonicidade da medula renal. Portanto, o principal estímulo para secretar ADH é a hiperosmolaridade. Os osmorreceptores do hipotálamo aumentam a secreção de ADH em hipertonicidade. A volemia modifica a sensibilidade do sistema de secreção de ADH à osmolaridade, mas o estímulo para a sua secreção é a tonicidade do organismo. Existe uma relação direta entre osmolaridade e taxa de secreção de ADH: quanto maior a osmolaridade, maior a taxa de secreção de ADH, mas a inclinação da curva é dada pela volemia. Se o plasma encontra-se hipertônico, por perda de água livre, como no suor, há estímulo de ADH. Se há hipovolemia, a inclinação da curva aumenta, ou seja, para cada aumento de unidade de osmolaridade, há mais estímulo para secreção de ADH. O mecanismo de estímulo continua sendo a hiperosmolaridade, mas a sensibilidade desse mecanismo é dada pela volemia. Isso é dado pelos chamados receptores de baixa pressão, localizados nos átrios e veias cavas. São receptores de estiramento, que possuem terminações nervosas livres, na camada média das veias e átrios, e percebem o grau de estiramento: quando há hipervolemia, há estímulo das fibras e há aumento dos potenciais de ação em direção ao hipotálamo, fazendo inibição da secreção de ADH, ou seja, há diminuição da sensibilidade do hipotálamo. Em hipovolemia, há menos estiramentos das fibras e menos sinais inibitórios, logo há maior secreção de ADH para o aumento da tonicidade plasmática. O efeito básico na reabsorção de água livre é dado pelo ADH, aumentando a abertura das aquaporinas, particularmente no tubo coletor e parte final do túbulo contornado distal, enquanto que o sistema renina-angiotensina-aldosterona tem função mais direta com a volemia, em contraste com o ADH, que tem função mais direta no controle da tonicidade. 4

5 A absorção no túbulo contornado distal A absorção de água As células intercaladas e principais A influência da uréia A absorção de água No túbulo contornado distal ainda não há urina, e sim um ultra-filtrado, apesar de 85% das substâncias já terem sido reabsorvidas. No final, há manipulação de 5-10% da água; dos 180 litros da água por dia que são filtrados, haverá manipulação de 18 litros. Há capacidade de reabsorção de 18 litros. Ocorre uma filtração glomerular gigantesca 180 litros/dia passam para dentro dos canalículos; logo no início, há reabsorção de 75% de água e sódio o resto fica para ser eliminado na urina: uréia, creatinina, etc. É um mecanismo de limpeza do organismo, mas no qual a água deve retornar, e há retenção dentro do canalículo do que se deseja mandar embora. No final é quando se decide o quanto de água pura irá voltar ou não. O tubo contornado distal é o ponto de volume total a ser manipulado sobre efeito da aldosterona e, na parte final do tubo contornado e tubo coletor, é quando se sabe o quanto de água pura será manipulada. Apesar de 75% ser reabsorvido no túbulo contornado proximal, não é isso que determina se haverá desidratação ou não, pois lá não existe controle hormonal: é um efeito direto da ação iônica, das paredes reabsorvendo cloreto de sódio e água de volta é só um processo para jogar os metabólitos para o canalículo. O local onde se manipula a volemia e a tonicidade é na parte mais distal do néfron. As células intercaladas e principais No túbulo contornado distal, há 2 tipos de células: as células intercaladas e as células principais. As células intercaladas tem função específica de secreção de prótons no ultra-filtrado, então passa do interstício para dentro do ultra-filtrado, secretando ativamente prótons, portanto um mecanismo fundamental no controle do equilíbrio do ph. Em acidose, as células intercaladas irão aumentar muito sua velocidade de secreção de H+, junto a outros mecanismos. Outros mecanismos renais de controle do ph são: secreção de prótons, reabsorção de bicarbonato (por ação da anidrase carbônica, que degrada ácido carbônico em bicarbonato e H +, há formação de água e CO 2 e reabsorve-se água e CO 2 isso evita a eliminação de bicarbonato) e 5

6 formação de ácidos, como uréia e fosfatos carregados de prótons, os quais carream prótons. O rim tem a capacidade de corrigir o ph, de maneira fina. As células principais são aquelas envolvidas com a manipulação hormonal do volume e tonicidade do ultra-filtrado. Sobre as células principais há ação da aldosterona e do ADH. Ao tomar um diurético, dependendo de qual for, há perda de líquidos com determinado efeito sobre a concentração iônica plasmática. Ao usar um diurético de alça (age na alça de Henle), como a furosemida (Lasix ), há um efeito rápido porque inibe-se o transporte iônico (bomba de cloro) pela alça de Henle. Ao inibir a bomba de cloro na alça de Henle, inibe-se o gradiente de reabsorção de potássio. Então os diuréticos de alça são extremamente potentes aumentam muito o fluxo urinário, provocando hipovolemia, mas produzem hipopotassemia. Se for um indivíduo com insuficiência cardíaca, muitas vezes deve tomar suplemento para repor o potássio, como banana, laranja, alimentos ricos em potássio. Há diuréticos em que a propriedade farmacológica é inibir a anidrase carbônica, como a acetazolamida (Diamox ). Se ele inibe a anidrase carbônica, mantendo a concentração de íons no túbulo e favorecendo a diurese. Mas há perda de íons bicarbonato, ao se diminuir a sua reabsorção. Então há tendência de desenvolver acidose não acontece, pois a dose é pequena e os outros mecanismos reequilibram o ph. A influência da uréia Em um sujeito normal, o processo é equilibrado há reabsorção ativa de uréia pelo ciclo da uréia, para dentro da medula, que cai novamente no canalículo. A uréia ajuda a manter o gradiente de concentração medular. Em um sujeito desidratado, ocorrerá a abertura de mais canais de água, reabsorvendo água, e a uréia aumentando ainda mais a tonicidade da medula. O ADH foi quem produziu a abertura desses canais de água no túbulo contornado distal, que é sua função específica. Na desidratação, a volemia diminuiu e a tonicidade aumenta. Então há estímulo para secreção de ADH e de renina-angiotensina-aldosterona. A tendência é reabsorver água isosmótica e água pura, aumentando a tonicidade da urina e diminuindo seu volume. No calor, fazemos pouca urina e concentrada. Entretanto, se o débito urinário é insuficiente para eliminar as excretas, começa a ocorrer uma insuficiência renal de 6

7 causa pré-renal a função renal está prejudicada; pré-renal porque, antes de se olhar a função glomerular, a urina já está comprometida. O equilíbrio ácido-básico Vale dizer que ph (abreviatura de potencial hidrogeniônico) é talvez a função mais importante na regulação da homeostasia. Não existe mais importante, mas, ao contrário da glicemia e da pressão arterial, nas quais existe uma certa variação da faixa normal ao contrário da pressão arterial, o ph é mantido em uma faixa muito estreita. Apesar da variação ser de 0,1, do ponto de física biofísico (o valor é o log do inverso da concentração de H + ), uma variação mínima no valor do ph significa uma enorme variação da concentração. A variação de 1 unidade de ph corresponde a variação de 10 unidades de concentração de H+, pois é logaritmo na base 10. O H+ livre tem um poder de perturbação das enzimas muito grande, modificando sua velocidade de ação, tendo um impacto enorme sobre o metabolismo de forma global. O metabolismo é mantido pela atividade enzimática: temperatura, osmolaridade, ph; logo, variar o ph de 7 pra 8 é uma alteração extremamente brusca. Existem 3 mecanismos fundamentais que interagem na manutenção da concentração de íons H + livres. Por ordem de velocidade de ação: sistema tampão, sistema respiratório e sistema renal. O renal é pela capacidade de reabsorver íons bicarbonato e secretar H +, de formar ácidos como amônia e fosfatos. O sistema respiratório é muito importante porque ele é rápido e infinito na capacidade de eliminar CO 2, que, indiretamente, corresponde à 7

8 eliminação de H +. Os sistemas tampão são a troca livre de H + entre moléculas do meio e vice-versa, que possuem seu pk, que é o ph no qual existem partes iguais de substâncias dissociadas e acopladas de H +. Um ácido nada mais é do que uma substância capaz de liberar H +. Qualquer substância pode ser ácido ou pode ser base, o que importa é se ela está mergulhada num meio que tem ph, que, pelo pk, está em uma concentração mais ou menos parecida de dissociado ou não-dissociado. Quantitativamente, o sistema tampão mais importante é o das proteínas. O radical histidina das proteínas, tanto da hemoglobina, quanto albumina e globulinas é extremamente capaz de ligar H + e liberar H +. O ph do plasma em relação ao pk do sistema bicarbonato/ácido carbônico favorece existência de uma quantidade maior na forma básica. O pk desse sistema está afastado do ph do plasma a uma distância tal que existe cerca de 4/5 de sua quantidade de moléculas na sua forma básica, em forma de bicarbonato. A vantagem funcional é que o organismo está sempre à beira de uma acidose, porque nossa atividade metabólica sintetiza ácidos, como o lático, acético, ácidos nitrogenados, etc. Então é mais fácil tamponar acidose do que alcalose; a todo o tempo evita-se acidose. Além disso, parte desse mecanismo por ser manipulado pelo sistema respiratório. Um sujeito com insuficiência renal tende a desenvolver acidose do tipo metabólica e não acidose respiratória. 8