Funções dos rins no organismo Os rins eliminam os produtos do metabolismo, drogas exógenas, mas...

Funções dos rins no organismo

• Os rins eliminam os produtos do metabolismo, drogas exógenas, mas também

água, sódio, cloreto, cálcio, fósforo, magnésio, ânions orgânicos, íons H+....

Ao eliminar água e solutos como urina os rins regulam:• o volume extracelular• a pressão arterial• a osmolaridade• a excreção de potássio• a excreção de cálcio, fósforo e magnésio• o equilíbrio ácido-base

Funções dos rins no organismo

Funções endócrinas dos rins

• A regulação da pressão arterial, além de depender do balanço de

volume, depende de substâncias vasoativas secretadas nos rins

• Os rins secretam eritropoietina, essencial para estimular a

produção de eritrócitos na medula óssea

• Os rins produzem a forma ativa da vitamina D (1,25(OH)2-D3) e

outras substâncias relacionadas ao metabolismo de cálcio e

fósforo.

A formação da urina envolve dois processos distintos

• Filtração do plasma, exclusivamente nos glomérulos

• Função tubular

• Reabsorção tubular (do fluido tubular para o plasma de capilares peritubulares)

• Secreção tubular (do plasma de capilares peritubulares para a luz tubular)

Arteríola aferente Arteríola eferenteSangue que chega ao

glomérulo

Sangue que sai dos capilares peritubulares

Urina excretada

Capilares glomerulares

Capsula de Bowman

Capilares peritubulares

1) FILTRAÇÃO

2) REABSORÇÃO

3) SECREÇÃO

4) EXCREÇÃO

EXCREÇÃO = FILTRAÇÃO + SECREÇÃO - REABSORÇÃO

Os rins monitoram a composição do sangue instante a instante

Estrategicamente colocados próximos à aorta abdominal, recebem 25% do

débito cardíaco

Fluxo sanguíneo renal (FSR): ~ 1.200 mL/min (20 a 25% do débito cardíaco)

Rim direito Rim esquerdo

Aorta abdominal

Artéria renal

direita

Artéria renal

esquerda

Em ambos os rins, entram ~ 1.200 mL de sangue/min pelas artérias renais


Veia cava abdominal

Veia renal direita

Veia renal

esquerda

De ambos os rins, saem ~ 1.199 mL de sangue/min pelas veias renais


Veia cava abdominal

Veia renal direita

Veia renal

esquerda

Ureteres

Bexiga

De ambos os rins, sai ~ 1 mL de urina/min

Os túbulos reabsorvem > 99% da água filtrada

1.200 (Fluxo sanguíneo renal arterial) – 1.199 (Fluxo sanguíneo renal venoso) = 1 mL/min (fluxo urinário)

• O que será filtrado será o PLASMA

FLUXO PLASMÁTICO RENAL

Depende do hematócrito

Para hematócrito de 45%:

Fluxo plasmático renal = 0,55 x 1.200 mL/min = 660 mL/min

Arteríola aferente Arteríola eferenteSangue que chega

ao glomérulo

Plasma que chega ao glomérulo(Qa – nL/min)

1) FiltraçãoFiltração por nefro (FN - nL/min)

18-20% do plasma que entra no

glomérulo são filtrados

Fração de filtração: 18 – 20%

(FN/Qa = 0,18 – 0,20) Sangue que sai de capilares peritubulares

São filtrados: ~ 125 mL/min nos ~ 2 milhões de nefros de ambos os rins

180 L/24h

TODO O PLASMA É FILTRADO CERCA DE 60 VEZES DIA

A CADA HORA, O PLASMA É FILTRADO CERCA DE 2,5 VEZES

O QUE É FILTRADO?

ÁGUA E TODOS OS SOLUTOS PEQUENOS

PROTEÍNAS, QUE SÃO MACROMOLÉCULAS, NÃO SÃO FILTRADAS• A membrana filtrante não permite a passagem de proteínas > 60 kDa

• Peptídeos pequenos são filtrados

• As demais substâncias têm a concentração no plasma e no filtrado iguais

(ou quase iguais)

• Se a substância circula no sangue ligada a proteínas, ela não é livremente

filtrada

A membrana tem um tamanho de corte:

• moléculas com diâmetro efetivo maior que ~ 8 nm não passam

FiltraçãoArteríola aferente Arteríola eferente

Capilares glomerularesAlça capilar

Espaço de Bowman

Membrana filtrante

O filtrado cai no espaço de Bowman

PO = podócito; E = endotélio; M = mesângio; MM = matriz mesangial; GBM = membrana basal glomerular

InulinaCreatinina Para aminohipurato

(PAH)GlicoseAmino ácidos

UréiaNa+, K+ ...

FILTRADA FILTRADOS E REABSORVIDOS PARCIALMENTE

FILTRADOS E REABSORVIDOS TOTALMENTE

FILTRADO E SECRETADO TOTALMENTE

AS SUBSTÂNCIAS FILTRADAS SÃO TRANSPORTADAS ATRAVÉS DAS PAREDES DOS

TÚBULOS RENAIS, REABSORVIDAS OU SECRETADAS

Como calcular a massa (carga) filtrada?

Ritmo de filtração glomerular (RFG – volume/tempo) x concentração plasmática da substância (massa/volume)- Isso é válido para substâncias livremente filtradas no glomérulo

Concentração plasmática de Na+ - [Na+]plasma = 140 mmol/L

[Cl-]plasma = 105 mmol/L

RFG: 125 mL/min ou 180 L/24h

Carga diária filtrada de Na+: 180 x 140 = 25.200 mmoles/dia

Carga diária filtrada de Cl-: 180 x 105 = 18.900 mmoles/dia

Concent.Plasma

(mmol/L) mmoles grama mmoles grama

%reabsorvida

Filtrado/24h Excretado

Sódio 140 25.200 507 175 4 + 99Cloreto 105 18.900 660 175 6 + 99

Quantidades diárias envolvidas na formação da urina em humanos

SÓDIO E CLORETO

Filtrado: 1.167 g de NaCl /dia

SAL

Você filtra mais de 1 Kg de NaCl por

dia

Excretado: ~10 g de NaCl/dia (igual ao ingerido)

... e excreta em torno de 10 g

Quantidades diárias envolvidas na formação da urina em humanos

Concent.Plasma (mM) mmoles grama mmoles grama

%reabsorvida

Filtrado Excretado

Glicose 5 900 160 0 0 100Ureia 5 900 50 360 20 60

GLICOSE E UREIA

MENSURAÇÃO DO RFG

O CONCEITO DE DEPURAÇÃO

(“CLEARANCE”)

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500

Conc

entra

ção,

mg/

dL

Tempo, min

A

B

C

D

Con

cent

raçã

o pl

asm

átic

a, m

g/dL

Injeção intravenosa da substância

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400 500

Conc

entra

ção,

mg/

dL

Tempo, min

A

B

C

D

Massa removida = Concentração plasmática x “Clearance”

M = P x “Clearance”

(M) (P)

1

10

100

0 100 200 300 400 500

Conc

entra

ção,

mg/

dL

Tempo, min

A

B

C

D

50

5

20

2

Clearance é o coeficiente angular

“CLEARANCE” NÃO É IGUAL A MASSA REMOVIDA !

Massa removida = Concentração plasmática x Clearance

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 50 100 150 200 250 300

500

400

300

200

100

Clearance, mL/minMassa removida, mg/min

Concentração plasmática, mg/mL

Para um dado valor de “clearance, a massa excretada aumenta com o aumento da concentração plasmática

O “clearance” tem dimensão de fluxo:

É o volume de plasma depurado na unidade de tempo

USINA PURIFICADORA IDEAL

Rio sujo equivale

ao sangue arterial

que chega aos rins

Rio limpo equivale ao sangue venoso que sai dos rins

A usina equivale aos rins

Líquido concentrado em detritos equivale à urina

EM UMA USINA PURIFICADORA IDEAL:

depuração total: toda sujeira que chega é eliminada

Numa usina ideal, todo o fluxo do rio é limpo na usina

Volume limpo/min (clearance) = fluxo total do rio

USINA PURIFICADORA NÃO IDEALNem tudo que chega é removido

Resta sujeira no rio, após passagem pela usina

A taxa de depuração (clearance) tem dimensão de fluxo (mL/min ou L/dia)

A TAXA DE DEPURAÇÃO EQUIVALE AO FLUXO DEPURADO DE DETRITOS

Concentração inicial de detritos (mg/mL)

Taxa de Depuração

Massa excretada/tempo (mg/mim)=

FLUXO

Massa excretada

Depuração (clearance) = Fluxo depurado

Usina purificadora

Depende do tamanho...

Usina purificadora

Depende do tamanho...

A insuficiência renal (aguda ou crônica) equivale a colocar rins de um animal pequeno em um ser humano

• Hiperpotassemia• Acidose metabólica• Retenção de fluidos• Uremia• Coma• Morte

CONSEQÜÊNCIAS DA PERDA DA FUNÇÃO RENAL

Concentração de detritos (massa/volume)

Clearance =Massa excretada/tempo

Px

Clearance =Ux x V

FLUXO

Ux = Concentração da substância “x” na urina

V = Fluxo urinário (L/min ou mL/min)

Px = Concentração da substância “x” no plasma

O CLEARANCE É UMA PROPRIEDADE INTRÍNSECA DOS RINS EM RELAÇÃO A UM DETERMINADO SOLUTO

ClearanceGlicose = 0

ClearanceAlbumina 0,00002 mL/min

ClearanceBicarbonato 0,0003 mL/min

ClearanceSódio 0,7 mL/min

ClearancePotássio 12 mL/min

ClearanceFósforo 21 mL/min

ClearanceUreia 40 mL/min

Princípio de Fick (Conservação da massa)

Massa que entra = Massa que sai

Por onde entra? Pelo sangue arterial

QA = massa que entra pela artéria renal por tempo (PA x FPRA)

Por onde sai? Pelo sangue venoso e pela urina

QV = massa que sai pela veia renal por tempo (PV x FPRV)

QU = massa que sai pela urina por tempo (U x VU)

Se há conservação da massa: PA x FPR = PV x FPR + UxVU

FPR (PA-PV)= U x VU ÷ PA

FPR (PA-PV)/PA= UVU/PA

FPR(1-PV/PA) = Clearance

PA = concentração no plasma arterial (massa/volume); PV = concentração no plasma venoso (massa/volume);

FPRA = fluxo plasmático renal arterial (volume/tempo); FPRV = fluxo plasmático renal venoso, sendo FPRA ≈ FPRV

U = concentração na urina; VU = fluxo urinário

Massa entrando no órgão (artéria) = QA

Massa saindo do órgão (veia) = QV

QU= U x VU

QA= PA x Fluxo

Concentração no plasma arterial:PA

Concentração no plasma venoso:PV

Massa Removida (excreatada)

U x VU

PA

Clearance =


(FPR) QV= PV x Fluxo

(FPR)


Massa entrando no órgão (artéria)

Massa saindo do órgão (veia)


Se PV = PA

Clearance = 0,

Nenhuma massa é removida

Ex : Glicose

QA= PA x Fluxo QV= PV x Fluxo

Massa removida

QU= U x VU = 0

U x VU

PA

Clearanceglicose = = 0


Concentração no plasma venoso:PV

U = 0



Massa removida

QU= U x VU


= 0

Totalmente romovido

U x VU

PA

Clearance = = FPRPAH


Se PV = 0,

Clearance = FPR

Todo o FPR é depurado

Ex: para-amino-hipuratoConcentração no plasma venoso:

PV





Massa removida (carga excretada)

QU= U x VU

Nem secreção, nem reabsorção. Só filtração


U x VU = PA x RFG

UVU/PA = RFG

Clearance = RFG

Ex: Inulina, Creatinina ()

Se carga excretada = carga filtrada

Clearance creatinina

Inulina

= UCr/In x V

PCr/In

= RFG

CLEARANCE RENAL EM DOIS CASOS ESPECIAIS

Clearance de Para-amino-hipurato = FPR

(FPR = Fluxo plasmático renal)

(PAH é totalmente excretado)

Clearance de Creatinina = RFG

(RFG = Ritmo de Filtração Glomerular)

NA PRÁTICA CLÍNICA:

O único clearance utilizado na prática médica é o de creatinina

(como medida do RFG)

Padrão-ouro: inulina (só para pesquisa)

Fração de excreção = massa removida/massa filtrada

ou

Fração de excreção = (U x VU) / (PA x RFG)

Clearancelink

Qual substância tem a fração de excreção mais elevada?

( ) Glicose

( ) Creatinina

( ) Para-amino-hipurato

( ) Sódio

INTERVALO!

Balanço

Quantidade que entra no organismo:

Ingestão e/ou produção

Igual a

Quantidade eliminada do organismo:

excreção urinária + excreção por outras vias + metabolização

É possível restaurar o balanço porque aumenta o nível do tanque

O processo de excreção renal de creatinina envolve, além da filtração,

uma pequena secreção de creatinina em túbulos proximais.

Balanço de creatinina

Como o balanço de uma substância eliminada por filtração

se mantém quando a filtração glomerular cai?

Quando ocorre redução da função renal, o indivíduo entra em balanço

positivo transitório para algumas substâncias. Para estas substâncias, o

balanço zero é restaurado passivamente, apenas como consequência do

aumento da concentração no plasma.

Exemplo: creatinina.

Solutos não regulados

A secreção creatinina em túbulos proximais:

( ) Faz com que o fluxo plasmático renal seja superestimado.

( ) Faz com que a fração de reabsorção da creatinina diminua.

( ) Faz com que o ritmo de filtração glomerular seja superestimado.

( ) Não interfere com a excreção urinária de creatinina.

• Para alguns solutos, a concentração no plasma não deve variar com

a redução da taxa de filtração: Solutos Regulados

• O balanço é mantido, mesmo com diminuição da carga filtrada,

porque os túbulos reabsorvem menos.

• A regulação da taxa de transporte tubular é um processo complexo,

que envolve mecanismos neurais, endócrinos e parácrinos.

Solutos Regulados

No caso do sódio, o aumento do ralo deve-se à redução na reabsorção

tubular, com aumento da fração de excreção de sódio.

Soluto regulado

Exemplo: Sódio

Quando há queda do RFG, o indivíduo entra em balanço positivo transitório ,

que leva a retenção de água para manter a osmolaridade. A expansão do

volume extracelular desencadeia os ajustes tubulares para recuperação do

balanço, por mecanismos que envolvem os sistemas nervoso autônomo e

endócrino.

Solutos regulados

FILTRAÇÃO GLOMERULAR

FPN = Kf (P - )

P = Pcap – Ptub

= cap - tub

Kf = constante de permeabilidade da membrana

FPN = Filtração por Néfron

RFG = ∑ FPNRFG = Ritmo de filtração glomerular

Forças envolvidas na filtração glomerular

Se ∆P = não há filtração

Dinâmica da microcirculação glomerular

Resistênciaaferente

RA RE

Resistênciaeferente

Representação esquemática do tufo glomerular e das resistências

FPN = kf (P - )

Pressão de ultrafiltraçãoPUF

P é praticamente constante

não é constante - se eleva ao longo do capilar

PUF diminui a cada ponto ao longo do capilar enquanto ocorre filtração

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 0.2 0.4

P

PUFPUF total é esta área

O fluxo plasmático glomerular e a pressão hidrostática em

capilar glomerular são determinantes essenciais da taxa de

filtração glomerular

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 0.2 0.4

PUF = (P - )

Se P, aumenta PUF

Se diminui, aumenta PUF

Se o fluxo plasmático aumenta, aumenta menos, e aumenta PUF

P

HEMODINÂMICA GLOMERULAR

FSG = (Pressãoa-Pressãoe) / (Resistênciaa+Resistênciae)

FLUXO SANGUÍNEO GLOMERULAR (FSG)

Quando alteramos Ra, pressão e fluxo variam no mesmo sentido mesmo sentido

• Redução no fluxo

• Redução em Pcap

• Aumento no fluxo

• Aumento em Pcap

Aumento de Ra

Diminuição de Ra

Resistêcias arteriolares

0

50

100

150

0.0 1.0 2.0 3.0

Ra

FPN

RA

A arteríola aferente é especialmente adequada a um papel

de regulação da FPN e, consequentemente, do RFG

Quando alteramos Re, pressão e fluxo variam em sentidos opostos

• Aumento em Pcg

• Redução no fluxo

• Redução em Pcg

• Aumento no fluxo

Re

Aumento de Re

Diminuição de Re

0

10

20

30

40

50

0.0 1.0 2.0 3.0

Re

FPN

FPN

, nL/

min

Efeito bifásico com aumento de Re

Aumento acentuado de Re leva a redução de FPN, apesar do aumento em ΔP, devido ao efeito da redução no fluxo

Se Re cai muito, ΔP cai a valores menores que π e não há filtração.

0

10

20

30

40

50

0.0 1.0 2.0 3.0

Re

FPN

• A arteríola eferente é menos eficaz como reguladora, mas é essencial para

manter a PCG elevada.

• É a arteríola eferente que distingue um capilar glomerular de um capilar

sistêmico

Autorregulação do fluxo e da filtração

AUTORREGULAÇÃO

0

50

100

150

200

250

300

0 40 80 120 160 200PA, mmHg

RFG

, ml/m

in A

CBFP

N, n

L/m

in

PA, mmHg

Os rins regulam o FPR e o RFG mediante variações na PA

O aumento da pressão arterial sistêmica leva a aumento linear do

fluxo plasmático renal? NÃO

REFLEXO MIOGÊNICO DA ARTERÍOLA AFERENTE

020406080

100120140160180

0 50 100 150 200PA, mmHg

RA,

% n

orm

al

Ra

Re

Pressão arterial

Distensão contração

Aparelho justaglomerular

REALIMENTAÇÃO (FEEDBACK) TÚBULO-GLOMERULAR

Ap. JG

Na+

-

020406080

100120140160180

0 50 100 150 200Na+ mácula, mmol/L

RA,

% n

orm

al

O mediador NÃO é renina

Re

Ra

Velocidade de fluxo ou carga de Na+

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