CONTROLE DA DILUIÇÃO RENAL O balanço de água no organismo é extremamente importante. Pode-se demonstrar isso a partir das falhas de manutenção desse balanço: hipovolemia (se há perda excessiva) e derrames cavitários (se há retenção excessiva). A concentração de solutos na urina pode variar bastante, onde sua concentração de alguns solutos está próxima àquela presente no sangue. O rim com o mínimo de gasto de energia, tem a capacidade de variar a osmolaridade da urina e a excreção de água de acordo com as necessidades do organismo. Este órgão tem a capacidade de produzir uma urina até 10 vezes mais diluída ou 4 vezes mais concentrada que o plasma sanguíneo, em que a principal maneira de regulação da perda de água é através da concentração e diluição da urina a ser eliminada pelo trato urinário. Esse processo se dá por meio da integração de mecanismos efetores renais e de mecanismos reguladores hormonais, com a participação do hipotálamo, glândula adrenal e o próprio rim neste último.
A organização do néfron centro|miniaturadaimagem|755x755px Os néfrons, são a menor unidade renal responsável pela filtração e formação da urina, constituindo a base de funcionamento do órgão. Cada rim possui cerca de 1 a 4 milhos de néfrons que funcionam de forma alternada, seguindo as necessidades do organismo. O néfron é subdividido em: corpúsculo renal, que compreende o glomérulo e a capsula de Bowan; e por túbulos renais, que compreende o túbulo contorcido proximal e distal, a alca de Henle e o ducto coletor.
Os néfrons são divididos em externo e interno, possuindo estas, duas unidades. A porção interna é chamada de medular, que compõe o néfron justamedular num total de 20%. A região mais externa da unidade básica funcional do sistema é o córtex, que é composta pelos néfrons corticais, responsáveis por abrigar aproximadamente 80% deles.
O glomérulo é a junção de vários capilares sanguíneos, onde a circulação arterial é filtrada nesta região. Os túbulos coletores possuem a função de absorção de parte do liquido filtrado pelos glomérulos e também secretar substâncias, dependendo das necessidades do organismo.
O liquido resultante da filtragem nos glomérulos vai para a cápsula de Bowman, que envolve os capilares sanguíneos do glomérulo. Dando continuidade ao processo, o liquido segue para o túbulo proximal, passando para a alça de Henle e penetra o túbulo distal, terminando no ducto coletor, local de acúmulo de toda a urina vinda dos néfrons, lançando-a em direção a pelve renal. centro|miniaturadaimagem|900x900px
Efeito Unitário miniaturadaimagem|490x490px|Recirculação da ureia. Mecanismo pelo qual alta concentração de ureia é mantida na medula (1) à custa da sua difusão da luz do ducto coletor medular interno para a papila e reabsorção ao nível da porcão fina ascendente da alca de Henle (entapas 1 a 7) e (2) à custa da sua retirada do interstício pelos vasa recta sendo novamente filtrada e lancada na luz tubular. Adaptado de Valtin, H. e Schafer, J.A. Renal Function, Little, Brown and Company, 1995 Situada na porção mais interna do rim entre o córtex renal e a pelve renal, a Medula renal contém diversos tubos coletores de urina e milhares de néfrons, os quais são os encarregados da filtração da urina.
A hipertonicidade presente na medula renal encontrada em animais em situação de restrição aquosa revelou acúmulo de soluto e ureia, em maior quantidade o NaCl (Cloreto de Sódio).
Werner e Kuhn desenvolveram uma hipótese a partir dos solutos que eram depositados no interstício medular da existência de um Sistema Multiplicador Contracorrente na Alça de Henle (partes em U). Tal sistema causaria um aumento gradual da osmolaridade da medula renal com baixo gasto de energia.
Essa recirculação da ureia realizada entre o final do túbulo coletor e a porção ascendente da alça fina de Henle é necessária para a formação da medula hipertônica e a uma excreção com o maior nível de concentração possível.
O gradiente irá se restabelecer após um período;
Quanto mais longo o percurso da alça de Henle mais concentrada ficará a curva; Caso haja aumento de fluxo parte da capacidade de haver concentração será perdida;esquerda|miniaturadaimagem|500x500px
Mecanismo contracorrente de concentração da medula renal
A disposição anatômica das alças de Henle e do vaso reto descendente irá influenciar no mecanismo contracorrente;
A osmolaridade do líquido intersticial em quase todas as partes o corpo é semelhante à do plasma (300mOsm/L), mas na medula renal essa osmolaridade é muito mais alta entre 1200 a 1400 mOsm/L.
Os principais fatores que contribuem para alta concentração na medula são principalmente, o transporte ativo de íons Na e co-transporte de K, Cl e outros íons do ramo ascendente espesso da alça de Henle para o insterstício, o transporte ativo de íons dos ductos coletores e a difusão facilitada de grande quantidade e ureia dos ductos coletores.miniaturadaimagem|400x400px
O Lúmen e o interstício possuem um padrão morfológico o qual é vantajoso ao equilíbrio osmótico, epitélio simples escamoso (pavimentoso) que possui poucas mitocôndrias. Este epitélio está presente tanto nos ramos finos da alça ascendente quanto da descendente, não sendo favorável a um transporte ativo que teria gasto de energia.
Irá ocorrer reabsorção de Sódio, Cloro e Potássio na membrana luminal em conseguinte um co-transporte, “secundariamente ativo” ativo ao transporte do sódio da bomba de sódio e potássio. Tal transporte ativo é favorável a um gradiente eletroquímico que é oportuno a entrada de Sódio na célula.
No momento em que o Sódio passa do túbulo para o interstício, é retratado o Efeito Unitário do efeito multiplicador contracorrente. O fluido no início do túbulo distal é hipotônico sobre o filtrado glomerular, que se relaciona com a existência de uma reabsorção ativa de NaCl, na ausência de um transporte de água no ramo ascendente da alça de Henle.
A porção espessa ascendente é uma região importante para o mecanismo de concentração urinária e é o local de ação dos chamados diuréticos de alça, como a furosemida que age no trocador Na/K/2Cl.
Este túbulo se aprofunda em direção a medula, terminando seu trajeto na porção descendente da alça de Henle, um tubo em forma de “U”, que pode ter uma alça curta se esta pertencer a um néfron cortical, ou uma alça mais profunda se esta pertencer a um néfron justamedular, que neste ultimo caso pode ser tão profundo que a alça se aproxima da papila renal.
Além disso, pode-se notar o aumento da osmolaridade da medula externa em direção à papila é proporcional ao comprimento da alça e Henle.
Primeiramente, a Alça de Henle está carregada de líquido com concentração de 300mOsm/L, depois a bomba ativa do ramo ascendente reduz a concentração tubular de 200mOsm/L e eleva a concentração do interstício para 400mOsm/L.
Sendo assim a função da porção ascendente da alça de Henle está relacionada com a reabsorção de sais, diluindo assim o fluído luminal,pois o epitélio é impermeável a água.
Há um rápido equilíbrio entre o líquido no ramo descendente da alça e o líquido intersticial devido ao movimento de osmose da água. Devido o transporte ativo no ramo ascendente a osmolaridade intersticial é mantida em 400 mOsm/L, então o fluxo do túbulo proximal faz com que o líquido hiperosmótico formado no ramo descendente flua para o ramo ascendente e mais íons são bombeados para o interstício, com retenção de água no líquido tubular, aumentando a osmolaridade para 500mOsm/L. O líquido do ramo descendente atinge equilíbrio com o intersticial hiperosmótico e flui para o ramo ascendente onde mais íons são bombeados para o interstício medular.
Dois fatores são responsáveis pelo equilíbrio osmótico medular:
Circulação sanguínea lenta Entrada de ureia para a alça fina ascendente, conservando-a no néfron
Todas as etapas que foram citadas ocorrem várias vezes, levando a osmolaridade do líquido intersticial para 1200 a 1400 mOsm/L. Então, a reabsorção repetitiva de NaCl pelo ramo ascendente e influxo contínuo de novo NaCl do túbulo proximal recebe o nome de Efeito Multiplicador Contracorrente. esquerda|miniaturadaimagem|479x479px|1 - Sistema Multiplicador contracorrente miniaturadaimagem|481x481px|2 - Reabsorção de NaCl sem água em segmento espesso
esquerda|miniaturadaimagem|473x473px|3 - Reabsorção de água em segmento fino descendente miniaturadaimagem|483x483px|4 - Equilíbrio osmótico em fluido em descendente fino e insterstício medular
esquerda|miniaturadaimagem|482x482px|5 - Multiplicação pelo efeito pelo movimento do fluido tubular em contracorrente: fluido vindo do túbulo proximal
miniaturadaimagem|479x479px|6 - Equilíbrio osmótico
esquerda|miniaturadaimagem|474x474px|9 - Reabsorção de H2O em coletor faz com que o fluido tubular entre em equilíbrio osmótico com o instersticio medular miniaturadaimagem|475x475px|8 - Movimento e equilíbrio osmótico miniaturadaimagem|475x475px|10 - Sem o hormônio ADH: se não há reabsorção de água em duto coletor a urina sai muito diluída
esquerda|miniaturadaimagem|475x475px|7 - Restabelecimento do gradiente osmótico de 200 mOsm
Na saída, há uma maior quantidade de água e de solutos do que entrou, mantendo balanço entre o que entra e sai da medula. SEGMENTO TUBULARFUNÇÕESGLOMÉRULO/ CÁPSULA DE BOWMANFILTRAÇÃO DO PLASMATÚBULO PROXIMALREABSORÇÃO EM MASSA DE SOLUTOS E ÁGUAALÇA DE HENLE (RAMO DESCENDENTE)REABSORÇÃO DE ÁGUA
CRIAÇÃO DO GRADIENTE OSMÓTICO MEDULAR
SECREÇÃO DE UREIAALÇA DE HENLE (RAMO ASCENDENTE)REABSORÇÃO DE NaCl
CRIAÇÃO DO GRADIENTE OSMÓTICO MEDULAR
SECREÇÃO DE UREIATÚBULO DISTAL E DUCTO COLETOR CORTICALAJUSTE PRECISO NA REABSORÇÃO DE ÍONS E SECREÇÃO DE POTÁSSIODUCTO COLETOR CORTICAL E MEDULARREABSORÇÃO DE URÉIA
REABSORÇÃO DE ÁGUA INDUZIDA POR VP
SECREÇÃO DE AMÔNIO Ureia e concentração urinária O principal produto final do metabolismo proteico em humanos é a ureia, sendo o soluto mais abundante na urina de humanos.
Na evolução, a capacidade de evitar a perda excessiva de água foi essencial para a passagem do meio aquático para o terrestre. Isso ocorre graças a propriedade de concentrar urina, um mecanismo oferecido pela hipertonicidade medular que é formada por um fator de contracorrente que existe nos ramos da alça de Henle e seu sistema multiplicador, aumentando os solutos no interstício medular e a saída de ureia do ducto coletor, causando hipertonicidade no gradiente de concentração no interstício. O mecanismo de contracorrente nos vasos retos medulares e a recirculação da ureia mantém essa hipertonicidade.
Mecanismo de concentração da urina
Sistema multiplicador de contracorrente É de grande importância a formação em U da alca de Henle para a formação da hipertonia medular, em que as disparidades de osmolalidades criadas pelas duas alças propiciam a formação dessa hipertonia.
Ou seja, no ramo grosso ascendente da alca de Henle é formado o gradiente pelo NKCC2, que vai fazer um transporte tríplice de Na+, 2Cl- e K+ para dentro da célula. O K+ é reutilizado no lúmen do ROMK. O funcionamento do NKCC2 é inseparável da Na+/K+ ATPase basolateral que coloca Na+ dentro do interstício. O Cl- irá sair do interstício pelos canais de CIC basolaterais. Assim formando uma DP Lúmen positiva, constituindo uma maior passagem paracelular de íons de sódio do fluido até o interstício. Nessa parte não tem reabsorção de água, assim o interstício se torna ainda mais concentrado, quando se compara com o fluido tubular. Desta forma, há o acumulo de NaCl no interstício de medula externa (efeito unitário). Já que se tem um fluxo continuo dentro do túbulo, o efeito unitário é multiplicado e virá se formar um gradiente de NaCl na medula externa, que vai torná-la muito hiperosmotica em relação ao meio que ela se localiza. Perde água por osmose o ramo fino descendente e o ramo fino ascendente, impermeável a água, por conta da concentração de fluido que ocorre no ramo anterior reabsorve solutos.