Renal

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Fisiologia renal 1 Funções dos rins Os rins processam o plasma do sangue removendo e adicionando substâncias. 1. Regulação da água, iões inorgânicos e balanço ácido-base 2. Remoção de produtos de excreção do metabolismo 3. Remoção de produtos químicos de origem externa 4. Gluconeogénese 5. Produção de hormonas e enzimas eritropoietina (produção de eritrócitos) renina (formação da angiotensina→ pressão arterial e balanço Na+) 1,25-dihidroxivitamina D (homeostase do cálcio) 2 Sistema urinário diafragma rins ureteres bexiga uretra 3 O nefrónio é a unidade funcional do rim Cada rim contém cerca de 1 milhão de nefrónios. O nefrónio é constituído por: 1. corpúsculo renal → unidade de filtração. É constituído pela cápsula de Bowman e pelo glomérulo. 2. Túbulo renal→ túbulo estreito formado por um epitélio de camada única assente na membrana basal. Definem-se 8 regiões distintas que se caracterizam por terem células epiteliais com diferentes estruturas e funções. Partindo do corpúsculo renal temos: Túbulo proximal (contornado e direito) → ansa de Henle (ramo descendente, ramo ascendente estreito, ramo ascendente grosso) → túbulo contornado distal → tubo colector (cortical, medular). 4 Composição do filtrado O corpúsculo renal forma um filtrado a partir do sangue que não tem células nem proteínas, de resto tem uma composição idêntica à do plasma. Também se chama ultrafiltrado. Durante a passagem pelo túbulo renal a composição do filtrado vai ser alterada: 1. pela remoção de algumas substâncias (reabsorção tubular) que voltam para o plasma dos capilares peritubulares. 2. pela adição de outras substâncias (secreção tubular) que passam do plasma dos capilares peritubulares para o filtrado. 5 Estrutura dos nefrónios Cápsula de Bowman glomérulo Tubo colector cortical cortex Túbulo contornado proximal Túbulo contornado distal Capilares peritubulares Junção corticomedular Ansa de Henle ramo descendente ramo ascendente Tubo colector medular medula Vasa recta 15% nefrónios justamedulares 85% nefrónios corticais 6 Anatomia do corpúsculo renal Túbulo proximal Arteríola aferente (com músculo liso) Glomérulo Capilares glomerulares Cobertos por podócitos Células justaglomerulares Mácula densa Túbulo distal Cápsula de Bowman Arteríola eferente (com músculo liso) Espaço de Bowman (cheio de filtrado) 7 Corpúsculo renal A cápsula de Bowman tem duas superfícies com propriedades diferentes: Superfície parietal (exterior) Superfície visceral (em contacto com os capilares glomerulares) é constituída por podócitos. A barreira de filtração é constituída por 3 camadas: • endotélio do capilar (monocamada de células) • lâmina basal • epitélio da cápsula de Bowman (podócitos) (monocamada de células). Extensões pediculares do podócito Corpo celular do podócito Fendas de filtração Capilar glomerular com fenestras 8 Anatomia do rim Notar que ao Nefrónio (aumentado) atravessar a medula, a ansa de Henle e o tubo colector são paralelos. medula renal pélvis renal Ureter urina (para a bexiga) cortex renal Os nefrónios são totalmente independentes desde os corpúsculos renais até aos tubos colectores. A este nível verifica-se a fusão de vários tubos e toda a urina drena para a pélvis renal (cavidade central do rim) através de algumas centenas de tubos colectores medulares. 9 Aparelho justaglomerular As células justaglomerulares secretam renina para o sangue. A concentração de angiotensina II (vasoconstritor) é determinada pelo sistema renina-angiotensina. Túbulo proximal Células justaglomerulares Túbulo distal 10 Processos renais básicos 1. filtração glomerular 2. secreção tubular 3. reabsorção tubular Excretado = filtrado + secretado - reabsorvido 11 Processos renais básicos Aproximadamente 20% do plasma que entra nos capilares glomerulares é filtrado para o espaço de Bowman. As quantidades que são depois reabsorvidas ou secretadas dependem da substância. Ex. A glucose que é filtrada é completamente reabsorvida de volta para o sangue, enquanto as toxinas são secretadas e não reabsorvidas. As velocidades de filtração, secreção e reabsorção são controladas fisiologicamente para muitas substâncias. Além destes 3 mecanismos principais existe ainda um outro mecanismo através do qual a composição do plasma pode ser alterada: metabolismo das células tubulares. 12 3 substâncias hipotéticas X Y Z X é filtrado e o que fica no plasma é totalmente secretado. Depois de passar pelo rim a [X] no plasma é zero (ex. toxina) Y é filtrado e parte do filtrado é a seguir reabsorvido. Depois de passar pelo rim, a [Y] no plasma é inferior (há Y na urina) Z é filtrado e a seguir todo o filtrado é reabsorvido. Depois de passar pelo rim, a [Z] no plasma é igual 13 (ex. glucose) Filtração glomerular Com excepção das células e proteínas que não passam através da barreira de filtração, a filtração glomerular é um processo de fluxo de massa (bulk flow). As forças envolvidas na filtração são as forças de Starling: •Diferença de pressão hidrostática entre o plasma nos capilares glomerulares e o filtrado no espaço de Bowman. PCG > PEB → filtração •Diferença de pressão osmótica entre o plasma nos capilares glomerulares e o filtrado no espaço de Bowman. πCG > πEB → reabsorção Capilar Glomerular PEB PCG πCG Espaço de Bowman 14 Pressão de filtração glomerular global PFGG = PCG - PEB - πCG PCG PCG PEB πCG mmHg mmHg PEB πCG mmHg Pressão de filtração glomerular global mmHg 15 TFG Taxa de filtração glomerular A taxa de filtração glomerular corresponde ao volume de filtrado que se forma por unidade de tempo. unidades: volume / tempo A Taxa de filtração glomerular depende: • pressão de filtração global, • permeabilidade das membranas da barreira de filtração (endotélio dos capilares glomerulares + lâmina basal + epitélio visceral da cápsula de Bowman). • área de superfície disponível para a filtração. 16 Taxa de filtração glomerular TFG Os capilares glomerulares são muito mais permeáveis aos fluídos do que a maior parte dos outros capilares (por causa das fenestras). Consequentemente, a pressão de filtração faz mover uma enorme quantidade de fluído dos capilares para o espaço de Bowman: Indivíduo saudável de 70 Kg em repouso TFG = 125 mL/min Nos rins são filtrados 180 L /dia! (Nos capilares de toda a circulação sistémica tinhamos visto que eram filtrados Como o volume de plasma é cerca de 3 L isto significa que todo o plasma é filtrado 60 vezes por dia. 4 L /dia, que eram recolhidos pelo sistema linfático). 17 Regulação da taxa de filtração glomerular A taxa de filtração glomerular não tem um valor fixo, está sujeita a regulação fisiológica. A regulação faz-se através da vasoconstrição e vasodilatação das arteríolas aferentes e eferentes dos capilares glomerulares por controlo neuronal e hormonal do músculo liso. Diminuição da TFG A vasoconstrição da arteríola aferente, diminui a pressão no capilar e faz diminuir a filtração. Aumento da TFG A vasoconstrição da arteríola eferente, aumenta a pressão no capilar e faz aumentar a filtração. 18 Regulação da taxa de filtração glomerular Diminuição da TFG A vasodilatação da arteríola eferente, diminui a pressão no capilar e faz diminuir a filtração. Aumento da TFG A vasodilatação da arteríola aferente, aumenta a pressão no capilar e faz aumentar a filtração. Se ocorrer vasodilatação (ou vasoconstrição) simultânea das arteríolas aferentes e eferentes a TFG não é alterada. Outro mecanismo de regulação envolve a contracção das células mesangiais que rodeiam os capilares glomerulares, reduzindo a área de 19 superfície e diminuindo a TFG. Carga tubular A carga tubular de uma substância define-se com sendo a quantidade dessa substância que é filtrada por dia. Carga tubular de S = TFG x [S]plasma A comparação entre carga tubular de uma substância e a quantidade dessa substância que foi excretada indica se a substância é maioritariamente reabsorvida ou secretada. 20 Reabsorção tubular A reabsorção da maior parte dos nutrientes orgânicos é muito elevada e não é controlada fisiologicamente. Para estas substâncias é como se os rins não existissem o que significa que os rins não regulam a concentração desses compostos no plasma. A reabsorção de água e iões, apesar de ser também muito elevada, é controlada fisiologicamente e os rins controlam as concentrações destes compostos no plasma. Sendo as cargas tubulares tão elevadas os rins têm mecanismos para recuperar os compostos importantes e ao mesmo tempo eliminar os produtos que não interessam (tóxicos e metabólicos). 21 Mecanismos da reabsorção tubular Membrana basolateral Membrana apical Capilar peritubular Junção selante Células do epitélio tubular Transporte mediado Sempre pela via transcelular. Contra o gradiente e por isso depende de transporte activo. O transporte é diferente nas duas membranas do epitélio. Lumen do túbulo renal Difusão Principalmente pela via paracelular, através das junções selantes. Sempre a favor do gradiente. 22 Transporte mediado da glucose O transporte mediado atinge um valor máximo para a reabsorção (máximo tubular), em que as proteínas de transporte estão saturadas. Se a concentração do soluto no filtrado exceder o valor do limiar tubular o soluto começa a aparecer na urina porque o que não é reabsorvido é excretado. Tal como a glucose, a maior parte dos aminoácidos e vitaminas, que são filtrados em larga escala, são reabsorvidos no túbulo proximal. Carga tubular Máximo tubular Limiar tubular 23 Secreção tubular A secreção tubular corresponde ao movimento de substâncias do plasma nos capilares peritubulares para o lumen do túbulo renal. Pode ocorrer por difusão ou por transporte mediado. H+ e K+ são as substâncias mais importantes que são secretadas para o túbulo renal. Mas há outros exemplos como a colina e a creatinina, ou produtos de origem exterior como a penicilina. O mecanismo de secreção tubular permite que o rim elimine substâncias a uma taxa superior à carga tubular. 24 Metabolismo das células tubulares As células do túbulo renal fazem gluconeogénese e quando o nível de glucose no sangue baixa, estas células adicionam glucose ao sangue. Podem também metabolizar outras substâncias orgânicas (ex. péptidos) retiradas quer do lúmen do túbulo renal, quer do sangue dos capilares peritubulares. O catabolismo leva à eliminação destas substâncias, tal como se tivessem sido excretadas na urina. 25 Divisão de trabalho nos túbulos renais Para haver uma eliminação eficiente das substâncias a TFG tem que ser muito elevada e por isso é necessário reabsorver grandes quantidades de água e solutos que é importante reter. O papel principal do túbulo proximal é reabsorver a maior parte da água e dos solutos que foram filtrados. O túbulo proximal é também o sítio onde ocorre a maior parte da secreção tubular (K+ é excepção). Na ansa de Henle absorvem-se quantidade apreciáveis de iões e alguma água. No túbulo distal ocorrem os ajustes finais das quantidades a serem excretadas, por regulação do que é reabsorvido. É aqui que a maior parte do controlo homeostático é exercido. 26 Clearance renal Clearance renal é o volume de plasma do qual uma certa substância é completamente removida. As unidades de clearance renal são volume de plasma por unidade de tempo. Massa de S excretada por tempo (g/min) Clearance de S = Concentração de S no plasma (g/L) [ S ]urina × Volurina / tempo CS = [S ]plasma Unidades: Litros / min A clearance da glucose é zero, porque a glucose é totalmente reabsorvida. A clearance da inulina (polissacárido) que é filtrada mas não é reabsorvida nem secretada, é igual à TFG. 27 A TFG é igual à clearance da inulina Clearance Inulina Inulina excretada / tempo = [Inulina] no plasma Clearance Inulina = 30 mg/h / 4 mg/L = 7.5 L/h = TFG TFG 28 Avaliação da função renal A creatinina é um produto de excreção do músculo que se comporta quase como a inulina. Como há um pouco de secreção da creatinina, a Ccr permite estimar a TFG por excesso. Mas o valor é suficientemente aproximado para ser clinicamente muito útil. Como a produção de creatinina é constante e semelhante em todos os indivíduos, basta determinar a concentração de cretinina no plasma para avaliar a função renal. O aumento da concentração de creatinina no plasma é indicativo de doença renal. [creatinina]plasma ↑ TFG ↓ 29 Débito plasmático renal O débito plasmático renal é o plasma que circula pelos rins por unidade de tempo. Pode ser medido através da clearance de uma substância que seja secretada mas não reabsorvida como o anião orgânico do ácido p-amino-hipúrico (PAH). Clearance PAH PAH excretado / tempo = [PAH] no plasma Clearance PAH = débito plasmático renal Para fazer estas medidas o PAH (tal como a inulina) tem que ser administrado por via intravenosa. 30 Generalizações... • Quando a clearance de uma substância é igual à TFG essa substância é "ignorada" pelo rim, i.e. ela não é secretada nem reabsorvida. • Se a clearance de uma substância é superior à TFG, isso significa que essa substância é secretada pelo rim. • Se a clearance de uma substância é inferior à TFG isso significa que essa substância é reabsorvida pelo rim. 31 Micção A urina produzida nos rins é empurrada para a bexiga por contracção do músculo liso que envolve os ureteres. A bexiga é uma câmara com paredes de músculo liso (músculo detrusor). À saída da bexiga para a uretra existem dois esfincteres: esfincter uretral interno (músculo liso) e esfincter uretral externo (músculo esquelético). Todos os músculos têm controlo neuronal. 32 Regulação iónica e balanço de água Numa situação normal a quantidade de água que entra no corpo é igual à quantidade de água que o corpo perde. A correspondência entre ganhos e perdas deve-se à regulação das perdas de água na urina, que podem variar muito (desde 0.4 L/dia a 25 L/dia). 33 Regulação iónica e balanço de água Também no caso do cloreto de sódio não há ganhos nem perdas. Apesar do consumo de sal variar (0.05 g/dia - 25 g/dia), a quantidade de sódio que é excretada na urina é regulada de modo a que o balanço se mantenha. 34 Processos renais para o sódio e a água Tanto o sódio como a água são filtrados dos capilares glomerulares e depois 99% reabsorvidos. O processo de reabsorção de sódio é um processo activo que consome a maior parte da energia que o rim gasta. Cerca de 2/3 da reabsorção de Na+ e água ocorre no túbulo proximal, mas os sítios de controlo são no túbulo contornado distal e nos tubos colectores. 1. A reabsorção de Na+ é um processo activo que ocorre em todos os segmentos tubulares, com excepção do ramo descendente da ansa de Henle. 2. A reabsorção de água ocorre por osmose e está dependente da reabsorção do Na+. 35 Capilares peritubulares Reabsorção de Na+ no túbulo proximal A bomba de Na/K mantém o gradiente de Na que gera a força electromotriz para a reabsorção do Na. A entrada de Na está acoplada à entrada de X (outras substâncias que são reabsorvidas no túbulo proximal) e também à saída de H+ 36 (secreção de protões associada ao controlo do pH pelo rim). Reabsorção de Na+ A reabsorção de sódio está dependente da actividade da bomba de sódio/potássio. A Na+/K+-ATPase encontra-se na membrana basolateral e gasta ATP para bombear Na+ da células epiteliais do túbulo renal para o fluído intersticial, de onde o sódio passa passivamente para o plasma dos capilares peritubulares. A bomba baixa a concentração de sódio intracelular e permite a entrada de sódio a favor do gradiente na membrana apical. No túbulo proximal a entrada de sódio está acoplada à entrada de outros solutos (açúcares, aminoácidos) ou à saída de H+ por transporte activo secundário. 37 Reabsorção de Na+ no tubo colector cortical Capilares peritubulares Capilares peritubulares Apesar do mecanismo para a reabsorção de Na+ ser idêntico, nos tubos colectores já não há co-transporte de outros solutos. Além disso, neste segmento tubular o potássio é excretado, em vez de voltar para o fluído intersticial. No tubo colector cortical a reabsorção de sódio está acoplada à excreção de potássio. 38 Acoplamento entre a reabsorção de água e Na+ A reabsorção de Na+ e outros solutos leva ao aumento da osmolaridade do fluído intersticial. A água move-se devido à diferença de osmolaridade. 39 Regulação da reabsorção de água Apesar das forças descritas, a água só se move se o epitélio for permeável à água. A permeabilidade para a água varia nos diferentes segmentos tubulares e depende da presença de canais para transporte de água aquaporinas na membrana plasmática. No túbulo proximal a permeabilidade para a água é sempre muito grande e não é regulada. Nos tubos colectores corticais e medulares, a permeabilidade para a água pode variar muito devido a regulação hormonal. A vasopressina é a hormona anti-diurética (ADH secretada pela glândula pituitária posterior) que é responsável por esse controlo. 40 Efeito da vasopressina no aumento da permeabilidade do epitélio dos tubos colectores para a água Células do epitélio do tubo colector Capilares peritubulares AQP2 aquaporinas 41 Como é que o rim produz urina hiperosmótica? Na presença de vasopressina o rim produz pequenas quantidades de urina hiperosmótica. Esta capacidade do rim permite-nos sobreviver com uma quantidade de água limitada. Osmolaridade de plasma 300 mOsm/L Osmolaridade máxima da urina 1400 mOsm/L A concentração da urina ocorre enquanto o fluído intratubular atravessa o tubo colector medular porque o fluído intersticial que rodeia este tubo é hiperosmótico. 42 Como é que o fluído intersticial medular fica hiperosmótico? 1. Anatomia em contracorrente da ansa de Henle dos nefrónios justamedulares. 2. Reabsorção de NaCl no ramo ascendente da ansa de Henle. 3. Impermeabilidade para a água desses ramos ascendentes 4. Sequestração de ureia no fluído intersticial da medula. 5. Anatomia dos capilares vasa recta, que minimiza o desaparecimento do gradiente. 43 Sistema multiplicador em contracorrente O túbulo proximal reabsorve água e Na+ nas mesmas proporções e por isso o fluído que entra no ramo descendente da ansa de Henle tem a mesma osmolaridade do plasma. O transporte activo de NaCl no ramo ascendente e o facto deste ramo ser impermeável à água fazem aumentar a osmolaridade do fluído intersticial nesta região. A hiperosmolaridade é sentida no ramo descendente, que não reabsorve sódio mas é permeável à água. A água difunde para fora do tubo até restabelecer o equilíbrio osmótico. O fluído no interior do ramo descendente da ansa de Henle fica 44 hiperosmótico. gradiente de osmolaridade na medula Sistema multiplicador em contracorrente O movimento do fluído dentro dos tubos faz com que este sistema tenha um efeito multiplicador. A diferença de 200 mOsm/L que existe em cada nível horizontal vai ser multiplicada à medida que o fluído desce mais fundo na medula. Na região do fundo da ansa a osmolaridade do fluído intersticial pode ser tão alta quanto 1400 mOsm/L. 45 Formação de urina concentrada Ramo descendente Tubo colector cortical Tubo contornado distal Ramo ascendente À saída do túbulo contornado distal o fluído é hipoosmótico, mas depois da passagem pelo tubo colector cortical, que na presença de vasopressina é permeável a água e transporta NaCl, a osmolaridade do fluído fica igual à do plasma. Ao atravessar o tubo colector medular, o fluído intratubular perde água para o fluído intersticial hiperosmótico. Isto só acontece na presença de Transporte activo de NaCl vasopressina. Transporte passivo de ureia Tubo colector medular 46 Ramo ascendente da vasa recta A circulação do sangue nos capilares não desfaz o gradiente de osmolaridade criado pelo sistema de contracorrente por causa da forma como estes vasos estão organizados paralelamente aos ramos descendente e ascendente da ansa de Henle. No ramo descendente dos capilares da vasa recta há entrada de NaCl e saída de água e no ramo ascendente acontece o inverso, há saída de NaCl e entrada de água. Ramo descendente da vasa recta Vasa recta 47 Reciclagem da ureia A ureia contribui para a osmolaridade da medula renal 80% da ureia fica retida no espaço intersticial da medula renal contribuindo para a osmolaridade desta região 5% da ureia volta para os capilares da vasa recta 48 15% da ureia é excretada na urina Regulação do sódio pelos rins O sódio é filtrado e reabsorvido, mas não é secretado, por isso o balanço do sódio é igual a: Sódio excretado = sódio filtrado - sódio reabsorvido O corpo pode controlar a quantidade de sódio filtrado através do ajuste da TFG (taxa de filtração glomerular) e pode controlar o sódio reabsorvido através da acção da hormona aldosterona. A aldosterona é uma hormona esteroide, secretada pelo cortex das glândulas supra-renais, que aumenta a expressão dos genes dos sistemas de transporte envolvidos na reabsorção de sódio no tubo colector cortical (slide 36). 49 A concentração de Na+ determina o volume de plasma O sódio e os vários contra-iões representam cerca de 90% dos solutos extracelulares. Um aumento na concentração de sódio no corpo resulta num aumento equivalente do fluído extracelular que é fluído intersticial + plasma. Na+ no corpo → volume fluído extracelular → pressão arterial As respostas que levam à regulação da excreção do sódio são originadas por barorreceptores cardiovasculares e por sensores nos rins que detectam a carga tubular do sódio. A regulação da pressão cardiovascular por barorreceptores também vai regular a quantidade de sódio no corpo. 50 Regulação da TFG em resposta a perda de água e Na+ por diarreia A diminuição do volume do plasma e consequente diminuição da pressão venosa vai originar dois tipos de resposta: 1. Vasoconstrição geral para subir a pressão arterial média. Esta vasoconstrição vai diminuir a TFG e diminuir a excreção de sódio e água nos rins. 2. Aumento da actividade dos nervos simpáticos dos rins que levam à constrição das arteríolas aferentes dos capilares glomerulares tendo como consequência a diminuição da TFG. 51 Controlo da reabsorção do sódio Numa pessoa com uma dieta rica em sódio a secreção de aldosterona é baixa. Inversamente, numa pessoa com uma dieta pobre em sódio a secreção de aldosterona é elevada. A secreção de aldosterona pelo cortex supra-renal está dependente da angiotensina II que é um componente do sistema renina-angiotensina. A renina é secretada pelas células justaglomerulares do rim. No plasma, esta enzima converte o angiotensinogénio (produzido pelo fígado) em angiotensina I. A angiotensina I é convertida em angiotensina II por uma enzima localizada no endotélio dos capilares, ACE (angiotensin-convertingenzyme). O passo limitante em todo este processo é a concentração de renina no plasma. 52 Sistema reninaangiotensina Efeitos da angiotensina II No sistema cardiovascular a angiotensina provoca vasoconstrição: PAM↑ No cortex supra-renal a angiotensina induz a produção de aldosterona. A aldosterona vai actuar na retenção de Na+ e água no tubo colector cortical: PAM↑ 53 Mecanismos que levam ao aumento da secreção de renina pelo aparelho justaglomerular (ver slide 50) ↓TFG causa ↓fluxo na mácula densa 54 O aumento da secreção de renina pelo aparelho justaglomerular conduz ao aumento da reabsorção de sódio e água 55 A excreção de sódio também é controlada pela hormona natriurética auricular (ANP) A ANP é produzida no coração em resposta a um aumento da pressão auricular. A hormona natriurética auricular actua no sistema cardiovascular como vasodilatador, mas também actua nos rins provocando o aumento da excreção de Na+ quer por aumento da TFG quer por diminuição da reabsorção de Na+ e água. Inibição da produção de aldosterona ↑ TFG 56 Regulação da água pelos rins Excreção de água = água filtrada - água reabsorvida O controlo da água filtrada faz-se através da TFG e os mecanismos são os mesmos descritos para o Na+. O controlo da água reabsorvida faz-se através da permeabilidade para a água nos tubos colectores, ou seja, depende da vasopressina. A quantidade de água no corpo é regulada por reflexos que alteram a secreção desta hormona peptídica pela glândula pituitária posterior. Há osmorreceptores e barorreceptores envolvidos no controlo da produção da vasopressina pelos neurónios do hipotálamo. 57 Controlo da secreção de vasopressina por osmorreceptores do hipotálamo A quantidade de água extracelular está directamente ligada à concentração de sódio e por isso, só as alterações na quantidade total de água no corpo é que são independentes do Na+. A água distribui-se pelo espaço intracelular e extracelular. Alterações na concentração da água fazem variar a osmolaridade dos fluídos corporais. Os osmorreceptores no hipotálamo são sensíveis a alterações da osmolaridade. 58 Controlo da secreção de vasopressina por barorreceptores cardiovasculares O controlo rápido da osmolaridade do plasma faz-se através dos osmorreceptores do hipotálamo. No entanto, a alteração da pressão arterial também tem efeito sobre os neurónios vasopressinérgicos por intermédio dos barorreceptores cardiovasculares. A diminuição da frequência dos disparos vai provocar um aumento da secreção de vasopressina. (ver slide 50) 59 Resposta à sudação intensa (perda de água e Na+) baroreceptores cardiovasculares osmorreceptores do hipotálamo 60 Regulação do potássio O K+ é o ião intracelular mais abundante. Apenas 2% do K+ está no fluído extracelular, mas esta concentração é muito importante para o funcionamento dos tecidos excitáveis: nervos e músculo. Hipercalemia: excesso de K+ extracelular Hipocalemia: baixa concentração de K+ extracelular causam arritmias cardíacas e anomalias na contracção do músculo esquelético. O balanço do K+: K+ ingerido = K+ excretado na urina + tracto GI + suor O controlo da excreção de K+ é feito pelos rins. 61 Regulação do potássio pelo rim O potássio é filtrado no glomérulo e a maior parte é reaborvida. No entanto, o tubo colector cortical pode secretar K+. As variação da capilar glomerular quantidade de K+ excretado na urina depende deste processo. No tubo colector cortical a + está acoplada à secreção de K Cápsula de Bowman reabsorção de Na+ (slide 38). túbulo proximal e ansa de Henle tubo colector cortical Se a ingestão de K+ aumenta a actividade das bombas Na/K na membrana basolateral aumenta e mais K+ é secretado no tubo colector cortical e excretado na urina. Se a ingestão de K+ diminui acontece o contrário. 62 Regulação do potássio O balanço de K+ também está ligado à hormona aldosterona. As células do cortex supra renal que secretam aldosterona são sensíveis à concentração de K+ no fluído extracelular. Um aumento do K+ no plasma estimula directamente a produção de aldosterona pelo cortex supra renal, causando um aumento da secreção de K+ e da reabsorção de Na+ no tubo colector cortical. 63 Papel da aldosterona no balanço do Na+ e K+ (slides 53 e 54) A concentração de K+ no plasma influencia directamente a produção de aldosterona pelo cortex supra renal. A diminuição do volume de plasma influencia a produção de aldosterona através do sistema renina-angiotensina. 64 Regulação do cálcio e do fosfato O balanço do cálcio e do fosfato é controlado pela hormona da paratiróide PTH e 1,25(OH)2D. Cerca de 60% do cálcio do plasma é filtrado no glomérulo (o resto está ligado a proteínas ou complexado com aniões). O cálcio filtrado é praticamente todo reabsorvido no túbulo proximal sem que haja controlo hormonal a este nível. O controlo hormonal para a reabsorção é exercido no túbulo contornado distal e no início do tubo colector cortical. Se a concentração de Ca2+ for baixa a hormona PTH estimula a abertura de canais de cálcio nesta região do nefrónio aumentando a reabsorção de cálcio. A PTH também estimula a enzima 1-hidroxilase nos rins que converte 25(OH)-D em 1,25(OH)2-D resultando no aumento 65 da absorção de Ca2+ no tracto GI. Regulação do cálcio e do fosfato Cerca de metade do fosfato está ionizado e é filtrado no glomérulo. Tal como acontece com o cálcio, a maior parte do filtrado é reabsorvida no túbulo proximal. Ao contrário do cálcio, a hormona PTH causa a diminuição da reabsorção do fosfato no túbulo proximal, aumentando a excreção do fosfato na urina. Quando a concentração de cálcio está baixa no plasma a PTH aumenta a reabsorção do cálcio e a excreção de fosfato no rim. 66 Função dos diferentes segmentos do túbulo renal Glomérulo /cápsula de Bowman Formação do ultrafiltrado do plasma Forças de Starling Túbulo proximal Reabsorção de solutos e H2O. Secreção de solutos, ácidos orgânicos e bases Transporte activo de solutos e reabsorção passiva de H2O. Ansa de Henle Formação do gradiente medular. Secreção da ureia Reabsorção de água Reabsorção de NaCl Reabsorção passiva H2O Transporte activo Na+ Túbulo distal e tubo colector cortical Controlo fino da reabsorção/secreção dos solutos (sugeito a controlo hormonal) Aldosterona estimula a reabsorção de Na+ e a secreção de K+. PTH estimula reabsorção de Ca2+. Tubo colector cortical tubo colector medular Controlo fino da reabsorção de H2O. Reabsorção de ureia. Vasopressina aumenta a reabsorção passiva de 67 H2O. Ramo descendente Ramo ascendente Regulação do pH Alcalose : pH sangue arterial > 7.4 Acidose : pH sangue arterial < 7.4 Ganho de H+ Perda de H+ 1. hipoventilação (↑PCO2) 1. hiperventilação (↓PCO2) 2. produção de ácidos não voláteis no metabolismo 2. utilização H+ no metabolismo 3. perda de HCO3- (diarreia) 3. perda de H+ (vómito) 4. perda de HCO3- (urina) 4. perda de H+ (urina) CO2 + H2O Anidrase carbónica H2CO3 HCO3- + H+ 68 Tampões de pH no organismo Sem a existência de tampões de pH intracelulares e extracelulares a produção dos ácidos não voláteis no metabolismo causaria grandes alterações de pH. tampão + H+ H-tampão Principal tampão extracelular: sistema CO2 / HCO3Principais tampões intracelulares : fosfatos e proteínas 69 Regulação do pH Os rins e o sistema respiratório são responsáveis por manter o pH do plasma dentro de limites apertados. Normalmente os rins excretam o excesso de H+ produzido no metabolismo devido à formação de ácidos não voláteis. O sistema respiratório também tem um papel na homeostase do pH: uma alteração do pH no plasma dá origem a uma resposta reflexa na ventilação: • [H+] elevada estimula hiperventilação (para baixar a PCO2). • [H+] baixa inibe a ventilação (para aumentar a PCO2). A resposta respiratória é muito rápida (minutos) e impede alterações de pH que podiam ser desastrosas. A resposta renal é mais lenta (horas a dias) e tem como objectivo eliminar o desiquilíbrio. 70 H+ é transportado activamente para o lumen do túbulo proximal onde se combina com HCO3originando CO2 e H2O que entram nas células do epitélio. Transporte activo H+ H+ATPases, antiporte com Na+ e ATPases K+/H+ Difusão facilitada 71 Capilares peritubulares Mecanismos renais Reabsorção de HCO3- Capilares peritubulares Mecanismos renais Adição de novo HCO3ao plasma No lumen do túbulo distal, o HCO3- já foi todo reabsorvido e o H+ é captado por outro tampão: em geral HPO42-. 72 Capilares peritubulares Mecanismos renais Adição de novo HCO3ao plasma O novo HCO3- que é adicionado ao plasma vem do metabolismo da glutamina (reabsorvida activamente do túbulo proximal e vinda do plasma por difusão facilitada). O ião NH4+ é secretado por transporte activo e excretado na urina. 73 74 (continuação) 75 Alterações em desordens ácido/base 76 Diagrama de Davenport resposta renal: aumento de HCO3- (hipoventilação) (hiperventilação) resposta renal: diminuição de HCO3- acidose 7.4 alcalose 77 Diagrama de Davenport Resposta hipoventilação Alcalose metabólica Acidose Metabólica Resposta hiperventilação acidose 7.4 alcalose 78