Biofísica renal Estrutura e função dos rins Biofísica Medicina Veterinária FCAV/UNESP/Jaboticabal
Sistema renal Múltiplas funções Regulação do balanço hídrico (Filtração diária de 180 L do plasma, eliminação de 1 a 2 L de urina); Regulação do balanço eletrolítico (íons Na +, K +, Mg +2, Cl -, HCO 3-, HPO 2-4 ); Regulação do equilíbrio acidobásico (ph) (excreção de radicais ácidos e conservar bases); Excreção de produtos metabólicos (uréia, creatinina, ácido úrico) e produtos químicos; Regulação da hemodinâmica renal e sistêmica: ação hipertensora e hipotensora; Produção de hormônios (renina, eritropoietina, vitamina D); Participação na regulação do metabolismo ósseo de cálcio e fósforo: metabolismo da vitamina D.
Regulação do fluido corporal Homem 70 kg
Manutenção dos fluidos corporais PRESSÃO OSMÓTICA força determinada pelo número de partículas de soluto (independente de tamanho, massa ou valência) de uma solução, entre compartimentos separados por membrana permeável à água, mas impermeável ao soluto PRESSÃO ONCÓTICA ( ) Pressão osmótica gerada por macromoléculas (especialmente proteínas) em solução
Organização geral dos rins e sistema urinário
Organização geral dos rins e sistema urinário
Circulação sanguínea dos rins Néfron
Estrutura dos rins Córtex Medula Cálices Papilas Pelve Ureter Córtex e Medula Néfron
Néfron segmentos tubulares Unidade filtradora do rim 2 4 1 3 Número de néfrons/rim Humano: 1.000.000 Gato: 190.000 Suínos: 1.250.000 Cão: 400.000-415.000 Bovinos: 4.000.000 5
Segmentos do néfron (morfologia)
Microcirculação dos néfrons
Néfrons corticais e justa-medulares
Estrutura do glomérulo (corpúsculo renal) e cápsula glomerular filtrante Mácula densa As células da mácula densa (localizadas no complexo justaglomerular) são sensíveis ao fluxo tubular e segretam substâncias vasoconstritoras ou vasodilatadoras que atuam na arteríola aferente.
Morfologia do corpúsculo renal Sustentação do glomérulo
Estrutura do glomérulo e cápsula glomerular filtrante A barreira de filtração glomerular é composta por 3 elementos básicos: Células endoteliais; Membrana glomerular basal (proteínas carga negativa Podócitos (pedicelos) Seletividade da barreira Peso Molecular: > 5000Da tendem a ficar retidos; Raio molecular efetivo; Carga elétrica: algumas estruturas na barreira de filtração tem carga negativa (proteínas aniônicas) íons/compostos de carga positiva são incluídos na composição do ultrafiltrado, mas os de carga negativa tem maior dificuldade, sendo mais retidos.
Barreira que separa a luz capilar da cavidade da cápsula glomerular
Três componentes básicos da função renal Processos que determinam a formação da urina 1) Filtração glomerular 2) Reabsorção tubular 3) Secreção tubular Urina subproduto da função renal
Caminhos de uma substância após filtração glomerular
Os mecanismos básicos renais 1) Filtração glomerular Membrana filtrante permeável a moléculas de até 5.000 D Ex. albumina (67.000 D) 250 vezes menor no filtrado que no plasma (4g %/ 250 = 0,015g %) Filtrado virtualmente isento de proteínas Formação do filtrado Composição do filtrado Sangue que sai na arteríola eferente é mais concentrado em proteínas. Moléculas menores se equilibram entre setor urinário (filtrado) e setor sanguíneo (sangue)
Forças físicas na filtração 10 mm Hg
Nefrologia Indicadores de função renal Fluxo renal plasmático - FRP Taxa de filtração glomerular - TFG
Fluxo renal plasmático - FRP FRP - Quantidade de plasma que entra pela artéria renal (ml/min) Adulto humano: FRP = 600 ml/min Se o hematócrito for = 45%, o volume do plasma = 55% FRS Fluxo renal sanguíneo 55%/600 = 100%/FRS ; FRS = 1.100 ml/min Considerando o volume total de sangue do organismo = 5.600 ml 20% do sangue total passa pelo rim a cada minuto. Circulação muito ativa: 2 rins representam 0,5-1% da massa corporal
Taxa de filtração glomerular - TFG TFG volume plasma filtrado por min (21% do FRP fluxo renal plasmático) TFG = 600 ml/min x 21 = 125 ml/min 100 TFG em 24 h = 125 x 60 x 24 = 180.000 ml/24h 180 L!!!!!! Quanto urinamos por dia? 1 a 2 L. 99 % do que o rim filtra é reabsorvido. FEP fluxo eferente plasmático (volume de plasma que sai na artéria eferente) FEP = FRP TFG [FEP = 600 ml/min - 125 ml/min = 475 ml/min]
Visão geral da função renal: transporte ao longo do néfron
Reabsorção e secreção tubular Substâncias e locais do néfron
Onde ocorrem reabsorção e secreção? Túbulo proximal Reabsorção de 65% de Na +, Cl -, HCO 3 e K + e 100% de glicose e amino-ácidos Secreção de ácidos orgânicos, bases e H + para luz tubular
Onde ocorre reabsorção e secreção? Alça de Henle Reabsorção de 25% de Na +, Cl - e K + e Ca ++, HCO - 3 e magnésio Secreção de H + para luz tubular
Onde ocorre reabsorção e secreção? Reabsorção de Na +, Cl -, Ca ++ e Mg ++ Secreção de H + para luz tubular Reabsorção de Na +, K +, Cl -, HCO - 3 e e Ca ++ e Mg ++. H 2 O (ADH) Secreção de H +, K + para luz tubular Túbulo distal
Onde ocorre reabsorção e secreção? Reabsorção de Na +, Cl -, uréia e HCO 3-. H 2 O (ADH) Túbulo coletor Secreção de H + para luz tubular
Tipos de transporte de membrana durante a formação da urina Reabsorção da água e solutos filtrados
Tipos de transporte de membrana durante a formação da urina Reabsorção da água e solutos filtrados
Transporte ativo: primário e secundário Importância do sódio nos transportes tubulares Reabsorção da água e solutos filtrados
Gradiente elétrico Reabsorção de sais e água
Mecanismo de reabsorção no túbulo proximal Sódio Moléculas passam da membrana apical para a membrana basolateral em direção ao capilar 1) Transporte acoplado de glicose e sódio 2) Transporte ativo de sódio 3) Difusão facilitada de glicose 4) Difusão simples de glicose, potássio e sódio
Reabsorção tubular proximal da água Saída de solutos (especialmente Na) origina gradiente osmótico do lúmen do túbulo espaço intersticial - sangue Pressão hidrostática Pressão coloidosmótica intra-vasal (proteínas)
Reabsorção tubular da água Transporte passivo 1) 80% do volume de água (túbulo proximal) 2) Pequena proporção é reabsorvido na alça descendente de Henle 3) O resto do volume a ser reabsorvido túbulo distal e túbulo coletor Hormônio anti-diurético
ph da urina Está relacionado à reabsorção de Na + e à secreção de H +. Íon bicarbonato do filtrado é impermeável secreção de H+, que transforma HCO 3- em CO 2 e H 2 O Efeito tampão do fosfato e amônia
Reabsorção: Na+ K+ Cl- Ramo ascendente espesso da Alça de Henle
Transporte máximo de reabsorção Parâmetro fundamental em nefrologia Capacidade máxima de reabsorção de uma substância. Exemplo da importância de sua determinação: 1) Glicose 100% reabsorvida, mas em diabéticos ela aparece na urina Concentração plasmática excede a capacidade máxima de reabsorção do rim Limiar renal plasmático (LRP) Glicose homem 180 mg %
Secreção tubular Secreção de ácidos orgânicos, bases, H +, medicamentos, drogas tóxicas
Secreção tubular K + ou H + Dependência da reabsorção do Na +
Secreção tubular de K + Estimulação da aldosterona K + excretado é resultado da secreção
Mecanismo multiplicador de contra corrente Sistema de trocas onde dois fluxos caminham em sentidos opostos Onde ocorre nos rins. Qual o princípio do mecanismo? Entre túbulos / alças e vasos sanguíneos Difusão de água e eletrólitos entre os dois setores (simultâneo) Por que o mecanismo de contra corrente? Controle da osmolaridade sanguínea pela eliminação de substâncias na urina
Relação física de túbulos e vasos O fluido tubular ao passar pelo ramo descendente vai se concentrando em direção à curva da alça e ao atingir a porção ascendente vai sendo diluído até hipotonicidade no túbulo distal
Alça de Henle: Mecanismo de contracorrente Figure 25.14
Concentração osmótica - Humanos, bovinos, suínos: poucas alças longas (1/3 a 1/5 do total); - Cães, gatos, coelhos, ovelhas e cabras: muitas alças longas; - Rato canguru: urina com osmolaridade até 6000-8000 mosm/kg - Castor: só néfrons com alças curtas não concentra sua urina - Aves: alguns néfrons têm alça de Henle e outros não - Aves marinhas: glândula de sal De modo geral, quanto mais comprida a alça de Henle, maior a habilidade de concentrar urina
Papel da uréia na formação da urina Saída do sódio (2/3) na alça de Henle e de uréia (1/3) do túbulo coletor criam hipertonicidade do meio intersticial para a reabsorção da água
Papel da uréia na formação da urina
Visão geral da função renal: transporte ao longo do néfron Ureia
Locais de ação de anti-diuréticos
Curiosidade médica interesse científico na nefrologia