Fisiologia Renal - Métodos de concentração da urina (com foco no mecanismo de contracorrente)

Olá! Esse vídeo é uma iniciativa do departamento de biofísica e fisiologia do ICB da UFMG Neste vídeo, iremos abordar os mecanismos de concentração da urina, com enfoque no mecanismo de contracorrente Após a filtração que acontece na cápsula glomerular, já mencionada no vídeo anterior Agora é a hora da reabsorção e/ou secreção, o que faz com que a urina fique mais ou menos concentrada As estruturas responsáveis por estas etapas são: túbulo proximal, alça de Henle, túbulos distais e coletor Após ser filtrado o plasma segue para o túbulo proximal Neste local, são reabsorvidos cerca de 65% do volume

filtrado E 100% de alguns solutos que passam pela barreira de filtração são reabsorvidos Mas como, onde e qual a proporção isso acontece? A reabsorção de moléculas nos túbulos pode ocorrer de forma passiva ou ativa O que é determinado tanto pela permeabilidade da membrana Como pela presença de proteínas transportadoras das membranas apicais e basolaterais, capazes de realizar transporte transepitelial Diferente da filtração, a reabsorção é muito seletiva Glicose e aminoácidos são quase que completamente reabsorvidos pelos túbulos As outras substâncias que são filtradas, como sódio, cloreto, bicarbonato e água, também são reabsorvidos Mas isso depende da disponibilidade e

necessidade destas no organismo Resíduos de produtos como ureia e creatinina, ao contrário, são pouco reabsorvidos pelos túbulos sendo excretados em quantidade relativamente alta A substância, ao ser reabsorvida, é transportada para o líquido intersticial renal, e logo após para a luz do capilar Esse movimento de soluto, juntamente com a água, é denominado transporte por arraste Para que as células do corpo funcionem normalmente, elas devem estar banhadas por líquido extracelular com concentração relativamente constante de eletrólitos e outros solutos Os rins possuem mecanismos específicos que realizam a diluição e a concentração da urina Nesse vídeo, iremos focar nas

ações relacionadas à concentração, que podem ser divididas em dois A ação do hormônio ADH e geração do interstício renal hiperosmótico Antes de entrarmos nesses mecanismos, precisamos reconhecer que quando falamos de urina concentrada ou diluída Falamos basicamente de maior ou menor reabsorção de água, ou seja, movimento de água transepitelial E como tal, este movimento obedece aos princípios gerais de osmose Por exemplo, se consideramos dois compartimentos A e B preenchidos com água e separados por uma membrana Apenas haverá movimento de água de um lado para o outro se duas condições estiverem presentes ao mesmo tempo Condição 1:

um dos compartimentos deve estar mais concentrado do que outro, ou seja, garantido a existência de um gradiente de concentração, o que irá determinar a osmose E condição 2: A membrana que separa esses dois compartimentos deve ser permeável a água Se uma dessas condições estiver ausente, não haverá fluxo resultante de água de um compartimento para o outro Agora, com isso em mente, vamos ver como essas duas condições se fazem presentes nos rins E como determinam a capacidade dos rins de eliminar a urina mais concentrada ou mais diluída O hormônio ADH controla a concentração urinária, mecanismo que

atua por meio da excreção renal de água, independente da excreção de solutos Quando a osmolaridade dos líquidos corporais se eleva para valores acima do normal Receptores osmóticos hipotalâmicos são ativados e enviam estímulos para que a neuro-hipófise secrete ADH Este hormônio aumenta a permeabilidade das membranas a água nos túbulos distais e ductos coletores Mas como isso ocorre? Ao se ligar o receptor, uma via de sinalização intracelular é ativada e canais para a água, as aquaporinas, são inseridas nas membranas O que permite a osmose e pela via transcelular Geração do interstício renal hiperosmótico À medida que o

líquido flui para o túbulo proximal, os solutos e a água são reabsorvidos em proporção equivalente Ou seja, o leito do túbulo proximal permanece isosmótico ao plasma Com osmolaridade de aproximadamente 300 mOsm por litro Conforme o líquido chega ao ramo descendente da alça de Henle A água é reabsorvida por osmose e o líquido tubular atinge o equilíbrio com o líquido intersticial adjacente da medula renal, que é bastante hipertônico Então o líquido tubular fica mais concentrado à medida que flui para alça de Henle em direção à medula interna O líquido tubular é diluído no ramo ascendente da

alça de Henle, especialmente no ramo espesso Onde ocorre ávida reabsorção de sódio, potássio e cloreto Entretanto, essa porção do segmento é impermeável à água, mesmo em presença de grande quantidade de ADH Portanto o líquido tubular fica mais diluído à medida que flui pelo ramo ascendente da alça de Henle até o túbulo distal Ocasionando redução progressiva da osmolaridade para cerca de 100 mOsm por litro quando ele chega no túbulo distal Quando o líquido diluído no túbulo distal inicial passa para o túbulo contorcido distal final, segmento conector, ducto coletor cortical e ducto coletor medular Ocorre reabsorção adicional

de cloreto de sódio Na ausência de ADH, essa parte é impermeável à água e a reabsorção de solutos faz com que o líquido tubular fique ainda mais diluído Para valores em torno de 50 mOsm por litro O rim humano conservará a água excretando urina concentrada até uma quantidade máxima de 1200 a 1400 mOsm por litro Quatro a cinco vezes a osmolaridade do plasma O mecanismo de contracorrente gera o interstício medular renal hiperosmótico A osmolaridade do líquido intersticial em quase todas as partes do corpo é de cerca de 300 mOsm por litro Valor similar à osmolaridade

do plasma A osmolaridade do líquido intersticial medular renal aumenta progressivamente para 1200 a 1400 mOsm por litro no limite pélvico Assim, logo que a concentração do soluto for atingida na medula Ela será mantida pelo balanço entre a entrada e a saída dos solutos e água na medula Vamos entender como isso acontece? Um fator importante que determina a alta osmolaridade do interstício medular é o transporte ativo de sódio E o cotransporte de potássio, cloreto e outros íons do ramo ascendente espesso da alça de Henle para o interstício Como o ramo ascendente espesso é praticamente impermeável à

água Os solutos transportados não são acompanhados pelo fluxo osmótico de água para o interstício Esse transporte ativo de sódio e outros íons adiciona o soluto em excesso de água para o interstício medular renal O ramo descendente da alça de Henle, no entanto, é bastante permeável à água E a osmolaridade do líquido tubular torna-se rapidamente igual à osmolaridade da medula Portanto, a água se difunde para fora do ramo descendente da alça de Henle em direção ao interstício E a osmolaridade do líquido tubular eleva-se a medida que ele flui pelo ramo descendente da alça de Henle Os

vasos retos são fundamentais nesse processo, retirando a água do interstício de volta ao sangue Dito isso, agora vamos tentar entender o modo pelo qual a medula renal se torna hiperosmótica Vamos assumir que a alça de Henle seja cheia por líquido com concentração de 300 mOsm por litro, a mesma concentração que o filtrado deixa o túbulo proximal Em seguida, o cotransportador Na-K-2Cl do ramo ascendente espesso da alça de Henle, reduz a concentração tubular e eleva a concentração do interstício Esse transporte gera um fluido intratubular hipotônico em relação ao interstício e ao plasma, em torno de 200

mOsm por litro O líquido tubular fica com concentração de 200 mOsm por litro e o líquido intersticial com 400 mOsm por litro Neste momento, ocorrerá um rápido equilíbrio osmótico entre o líquido tubular no ramo descendente da alça de Henle e o líquido intersticial Devido ao movimento de água por osmose para fora do ramo descendente da alça A osmolaridade é mantida em 400 mOsm por litro pelo transporte contínuo de íons para fora do ramo ascendente espesso da alça de Henle Observação: é possível perceber no esquema que há um aumento da concentração no ramo descendente da alça

É importante destacar que esse aumento é resultado da saída de água e não aumento da concentração de soluto Na etapa seguinte, o fluxo adicional de líquido vindo do túbulo proximal para a alça de Henle Faz com que o líquido hiperosmótico, que agora está no ramo descendente, flua para o ramo ascendente Como se empurrasse o filtrado nessa parte Esse líquido, ao chegar ao ramo ascendente, ocorrerá processo semelhante ao início Íons adicionais são bombeados para interstício, com retenção de água no líquido tubular Até que seja estabelecido um gradiente de 200 mOsm por litro, aumentando para 500 mOsm

por litro a osmolaridade do líquido intersticial Observação: conseguimos perceber que à medida que nos aproximamos da medula, a concentração aumenta Gradiente horizontal Nessa etapa, mais uma vez o líquido no ramo descendente atinge o equilíbrio com o líquido intersticial medular hiperosmótico À medida que o líquido tubular hiperosmótico do ramo descendente da alça de Henle flui para o ramo ascendente, de novo mais soluto será bombeado para o interstício Esse processo ocorre várias vezes, apresentando o efeito real de adição crescente de soluto na medula renal Conforme já mencionamos, o rim humano é capaz de produzir urina com osmolaridade

máxima de 1200 a 1400 mOsm por litro O arranjo em U da alça de Henle faz com que o fluxo do fluido tubular seja paralelo, porém em direções opostas O que é essencial para gerar o aumento do gradiente progressivo Esse efeito é chamado de multiplicador de contracorrente Influência da ureia na hiperosmolaridade do meio intersticial A ureia também contribui para o interstício medular renal hiperosmótico em 40 a 50% Aproximadamente 600 mOsm por litro, em uma situação de produção de urina muito concentrada A ureia é permeável à membrana do túbulo e quando ocorre déficit hídrico, aumento da

osmolaridade dos tecidos e consequentemente aumento da concentração ADH Grande quantidade de ureia é reabsorvida por transportadores sensíveis ao ADH localizados nas membranas apicais e basolaterais dos ductos coletores medulares internos Como a ureia é permeável à membrana dos ramos finos da alça de Henle Ela se difunde no interstício para o interior da alça para ser reabsorvida novamente nos coletores medulares Essa recirculação auxilia na retenção de ureia, aumentando a osmolaridade do meio e a capacidade de concentrar a urina Fluxo sanguíneo medular Para manter a atividade metabólica das células medulares Há um baixo fluxo sanguíneo proveniente dos vasos

retos descendentes, situados entre o córtex e a medula renal E são ramos das arteríolas eferentes, e possuem formato de U, semelhante à alça de Henle A alta permeabilidade desses vasos aos solutos e à água gera aumento progressivo da osmolaridade do sangue À medida que o vaso reto adentra a medula, o sangue flui paralelamente ao ramo ascendente da alça de Henle, chegando a aproximadamente 1200 mOsm por litro, semelhante a do interstício medular Ao retornar ao córtex, o sangue flui paralelamente ao ramo descendente da alça de Henle E a osmolaridade diminui também progressivamente Já que os solutos

se difundem de volta para o interstício medular E, quanto mais alta a porção do vaso reto, menor a osmolaridade intersticial Gerando o gradiente de concentração, caracterizando o mecanismo de contracorrente Sendo assim, a hiperosmolaridade do meio intersticial é mantida graças às anastomoses em diferentes profundidades dos vasos retos Com estes mecanismos em mente, percebemos que a presença de ADH estabelece uma das condições essenciais Que é tornar a membrana da porção final do néfron permeável à água E percebemos também que o arranjo em U da alça de Henle e suas características de transporte torna o interstício medular concentrado,

hiperosmótico Ou seja, isso estabelece a outra condição para que ocorra o movimento de água O gradiente de concentração entre o interior do túbulo e o interstício renal Aplicação farmacológica Já que aprendemos sobre a reabsorção, que ocorre na alça de Henle, E a importância disso para a concentração e diluição da urina e do meio intersticial Vamos testar os conhecimentos Existe uma classe de medicamentos chamada diuréticos de alça, que são usados para tratar a retenção de líquido O que pode estar associado à hipertensão arterial, insuficiência renal, doenças pulmonares entre outras Como o próprio nome já diz, a

ação destes medicamentos se dá na alça de Henle Mais especificamente no ramo ascendente, inibindo o transportador que realiza absorção do íons Você consegue pensar como a inibição desses transportadores irá ser eficaz para o excesso de líquido? A inibição desses transportadores faz com que o meio intersticial renal fique menos concentrado Desfazendo o gradiente osmótico córtico-medular responsável pela reabsorção de água dependente do ADH Consequentemente haverá menor reabsorção de água no ramo descendente Aumentando a excreção de líquido, o que é o objetivo do medicamento Para mais informações, acesse o instagram do apartamento no @fisiologiabiofisicaufmg Se preferir, utilize o

QR code ao lado Fique ligado nas próximas aulas pois abordaremos mais conceitos importantes sobre fisiologia e também biofísica Bons estudos!