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Sistema Renal Organização Morfofuncional e Filtração
Organização Morfofuncional do Sistema Renal e sua
participação na manutenção da homeostasia
O Sistema Renal
• Introdução
• O sistema vascular renal
• A unidade funcional dos rins
• As funções do sistema renal
Introdução
O sistema cardiovascular produz fluxo, perfundindo o sangue pelos tecidos. A
intercomunicação do sistema circulatório com o sistema renal é vital para a
manutenção da homeostasia. Um indivíduo que apresente uma estenose renal vai
experimentar uma baixa perfusão renal, desencadeando uma série de eventos fisiológicos,
que acabarão por repercutir sistemicamente.
Os rins encontram-se situados na porção posterior da cavidade abdominal, estando
relacionados, na sua porção superior, com as últimas costelas e, posteriormente, com a
musculatura para-vertebral.
Associadas aos rins, encontram-se as glândulas supra-renais, que apresentam uma
fisiologia complexa, com uma região cortical e uma região medular, vastamente inervada e
irrigada.
O sistema vascular renal
O tecido renal apresenta um sistema de capilarização extremamente desenvolvido. Os
capilares dos rins são denominados glomérulos, cuja função primária é “filtrar” o sangue, ou
seja, comunicar o sistema circulatório com um sistema de canalículos extremamente
especializado, tanto na excreção, quanto na reabsorção de filtrados. A confluência destes
canalículos forma os ureteres, que desembocam na bexiga, localizada na pelve. A bexiga
tem como função armazenar a urina, para que se processe a micção.
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O processo de filtração glomerular é contínuo e extremamente fundamental para a
manutenção da homeostasia. Um indivíduo que apresente a função renal paralisada pode
evoluir ao óbito, em poucas horas.
As artérias que suprem os rins se subdividem, seqüencialmente, em:
• Artérias renais principais;
• Artérias sedimentares;
• Artérias lobares;
• Artérias lobulares.
As artérias aferentes se originam das artérias lobulares, e são estas que vão chegar até
os glomérulos.
Os cálices renais representam confluências de várias unidades funcionais
denominadas de néfrons.
A unidade funcional dos rins
O néfron é a unidade funcional básica dos rins. Ele é composto de um sistema
vascular e de um sistema tubular. Existem néfrons localizados na região cortical dos rins, e
outros localizados numa região intermediária, entre o córte
região justamedular.
As arter
x e a medula renal, denominada
íolas aferentes vão trazer sangue do
sistema arterial em direção aos glomérulos. O glomérulo
é uma região extremamente complexa, formada por um
enovelado capilar, que dá origem às arteríolas eferentes.
Sendo assim, há um sistema de arteríolas aferentes e um
complexo sistema capilar, denominado glomérulo, que
conflui para formar um sistema de arteríolas eferentes. Há
um aspecto interessante nesta configuração, onde, a partir
de um sistema aferente, ocorre uma capilarização que, em seguida, forma novamente outro
sistema arterial, denominado de arteríolas eferentes. Este sistema é particularmente
organizado, desta maneira, pelo fato de não haver ocorrido hematose, ou seja, não houve
troca de oxigênio ou gás carbônico, quando se processou a capilarização. Nos glomérulos,
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pode ser observado apenas um intenso fluxo de líquidos e solutos, entre os capilares e o
sistema de canalículos renais, não havendo troca gasosa entre tecidos.
Obviamente, o tecido renal necessita realizar estas trocas gasosas; porém, a
capilarização que responde pelo suprimento tecidual renal, somente vai ocorrer depois da
arteríola eferente.
O sistema glomerular pode, desta forma, ser considerado um sistema porta vascular,
pois, a partir de uma capilarização, há uma confluência destes capilares que, novamente,
sofrem outro processo de capilarização. Categoricamente, o sistema de dupla capilarização
renal não deveria ser chamado de um sistema porta, pois não há hematose no nível
glomerular.
O glomérulo está envolto por uma cápsula especializada, denominada cápsula de
Bowman, onde se encontra, no seu interior, o espaço de Bowman, que se continua com os
canalículos.
O sistema canalicular é formado pelas seguintes estruturas:
• Cápsula de Bowman;
• Tubo contornado proximal;
• Alça de Henle;
• Tubo contornado distal;
• Ducto coletor.
A região denominada justaglomerular é uma região de contato entre a arteríola
aferente e o tubo contornado distal, que responde pela produção de renina. Além disso, se
especializam na capacidade de perceber a carga de sódio que está correndo no tubo
contornado distal.
Os podócitos conferem uma alta seletividade ao filtrado glomerular, ou seja, ao
filtrado presente no espaço de Bowman. Uma pequena molécula, ou mesmo os íons sódio,
vão atravessar o endotélio, a membrana basal, o podócito, e o folheto visceral da cápsula de
Bowman, para ganhar o espaço de Bowman.
As funções do sistema renal
Além da eliminação de excretas, o sistema renal tem como funções complementares:
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• O controle da osmolaridade do plasma;
• O controle da volemia e, conseqüentemente,
• Regulação da pressão arterial;
• O equilíbrio ácido-básico;
• O equilíbrio da eritropoiese, pois os rins secretam eritropoietina, um hormônio
liberado quando há baixa perfusão, e atuam na medula óssea, estimulando a eritropoiese.
Apenas uma pequena porção do sangue que circula no rim perfunde o órgão, com o
intuito de suprir as necessidades metabólicas deste órgão. Sendo assim, os rins recebem um
volume de sangue muitas vezes maior que a sua necessidade metabólica, indicando a sua
posição estratégica no controle da homeostasia.
O capilar glomerular
• A organização do capilar glomerular
• A taxa de filtração glomerular
A organização do capilar glomerular
Nem todo o sangue que passa pelos capilares glomerulares é filtrado. Nos glomérulos,
pode ser encontrada uma tripla camada, composta pelo endotélio, pela membrana basal e
pelo podócito. Esta barreira atua na seleção de compostos e moléculas por meio da carga
elétrica e pelo tamanho destas partículas. Como esta barreira é carregada negativamente,
moléculas ou compostos de mesma carga têm uma maior dificuldade em ganhar o
espaço de Bowman.
Quando esta barreira se encontrar comprometida, poderá se instalar no indivíduo um
quadro de proteinúria, provocado por uma perda excessiva de proteínas do plasma,
desencadeando uma manifestação generalizada de edema.
No estado fisiológico, é possível encontrar no filtrado glomerular os seguintes
componentes:
• Água;
• Íons sódio, potássio e cloreto;
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• Não podem ser encontrados íons cálcio, pois estes se encontram fortemente carreados
por proteínas;
• Compostos hidrogenados, como a uréia e o ácido úrico;
• Moléculas orgânicas, tais como a glicose e aminoácidos.
Desta forma, pode-se perceber que a composição do filtrado glomerular é muito
parecida com a do plasma sanguíneo, com exceção das proteínas, eritrócitos e ácidos graxos.
As forças que vão interferir na filtração glomerular são as mesmas encontradas em
qualquer outro capilar, na sua relação com os demais tecidos. Porém, ao longo do capilar
glomerular, há um relativo aumento da pressão coloidosmótica, pois à medida que vai se
processando a filtração, a pressão coloidosmótica vai aumentando.
Em algumas situações, esta pressão coloidosmótica pode estar alterada, como pode
ser demonstrado em pacientes desidratados, onde esta pressão vai estar aumentada,
produzindo uma força que age contra a filtração glomerular.
Existe um conceito, relacionado à área filtrante dos capilares glomerulares, como se
fosse uma medida da permeabilidade capilar dentro do glomérulo. Esta medida pode ser
afetada por vários fatores; dentre eles, podem ser destacados os traumas onde há uma perda
de uma determinada área renal, diminuindo, conseqüentemente, a área filtrante, e o diabetes.
A taxa de filtração glomerular
A taxa de filtração glomerular é o resultado da ação das forças hidrostáticas e
coloidosmóticas, que atuam através da membrana glomerular, e pelo coeficiente de filtração
capilar Kf. A taxa de filtração glomerular pode ser medida pelo produto entre Kf e a pressão
efetiva de filtração. A pressão efetiva de filtração corresponde ao somatório das forças
hidrostáticas e coloidosmóticas, que favorecem a filtração através dos capilares glomerulares,
ou se opõem a ela. Estas forças incluem:
• A pressão hidrostática no interior dos capilares glomerulares (Pg), que promove a
filtração;
• A pressão hidrostática na cápsula de Bowman (Pb), que se opõe à filtração;
• A pressão coloidosmótica exercida pelas proteínas plasmáticas no interior dos
capilares glomerulares (πg), que se opõe à filtração;
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• A pressão coloidosmótica das proteínas no interior da cápsula de Bowman (πb), que
promove a filtração;
Em condições fisiológicas, a pressão das proteínas, no interior da cápsula de
Bowman, pode ser considerada nula. Sendo assim, a relação que define a taxa de filtração
glomerular poderia ser definida a partir da seguinte relação:
FG = Kf x (Pg – Pb - πg + πb)
Um aumento no coeficiente de filtração faz com que haja um aumento na taxa de
filtração glomerular. De maneira inversa, um aumento da pressão no interior da cápsula de
Bowman faz com que haja uma diminuição na taxa de filtração glomerular, como pode ser
observado em pacientes que apresentem obstrução da função renal, tal qual se pode observar
nos quadros de cálculos renais.
Um aumento da pressão coloidosmótica dos capilares glomerulares faz com que haja
uma diminuição da taxa de filtração glomerular, enquanto um aumento na pressão
hidrostática faz com que haja uma maior taxa de filtração glomerular.
Controle do fluxo sangüíneo renal e filtração glomerular
• O controle fisiológico da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal
• A ativação do sistema nervoso simpático faz diminuir a taxa de filtração glomerular
• O controle da circulação renal por hormônios e autacóides
• O papel do óxido nítrico derivado do endotélio
• As prostaglandinas e a bradicinina como elevadoras da taxa de filtração glomerular
O controle fisiológico da filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal
Dentre as variáveis que influem de forma determinante na taxa de filtração
glomerular, podem ser destacadas a pressão coloidosmótica dos capilares glomerulares, e a
pressão hidrostática glomerular. Estas duas variáveis sofrem influência direta do sistema
nervoso simpático, de hormônios, dos autacóides (substâncias vasoativas liberadas nos rins e
que atuam localmente) e por um controle intrínseco renal, denominado controle por feedback.
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A ativação do sistema nervoso simpático faz diminuir a taxa de filtração glomerular
Praticamente todos os vasos sanguíneos renais são ricamente vascularizados pelo
sistema nervoso simpático. Uma ativação simpática faz com que se promova uma
vasoconstrição das arteríolas renais, diminuindo-se, conseqüentemente, a taxa de filtração
glomerular. Uma estimulação simpática moderada pouco altera a taxa de filtração
glomerular, como pode ser observada nas alças reflexas barorreceptoras, que pouco alteram o
fluxo sanguíneo renal, ou mesmo a taxa de filtração glomerular. Mesmo porque, os
barorreceptores têm, como tendência, se adaptarem a variações persistentes na pressão
arterial, de modo a justificar a sua pouca influência sobre o fluxo e a taxa de filtrado
glomerular. Sendo assim, o sistema simpático atua promovendo a diminuição da taxa de
filtração renal, quando diante de estímulos agudos ou distúrbios graves. Como estímulos
agudos, podem ser destacados os mecanismos de luta ou fuga, a isquemia cerebral ou em um
quadro hemorrágico grave. Desta forma, num indivíduo sadio, o tônus simpático é
extremamente diminuído.
O controle da circulação renal por hormônios e autacóides
Existem diversos hormônios e autacóides que podem atuar sobre a taxa de filtração
glomerular, bem como sobre o fluxo sanguíneo renal, conforme pode-se perceber no quadro
abaixo:
Hormônios ou autacóides Efeito sobre a taxa de filtração glomerular
Norepinefrina Diminui
Epinefrina Diminui
Angiotensina II Aumenta
Óxido nítrico derivado de endotélio Aumenta
Prostaglandinas Aumenta
A angiotensina pode ser considerada, ao mesmo tempo, um hormônio e um autacóide.
Esta substância causa a vasoconstrição das arteríolas eferentes, reduzindo o fluxo sanguíneo
renal que sai dos glomérulos. Como conseqüência, há um aumento da pressão hidrostática
glomerular, e uma maior taxa de filtração. Ao mesmo tempo em que há uma redução no
fluxo sanguíneo renal, há também um aumento na reabsorção de sódio e de água. Por
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conseguinte, uma dieta pobre em sódio, ou em casos de depleção de volume, há uma maior
liberação de angiotensina II, no sentido de se preservar a taxa de filtração glomerular, para
que seja possível a manutenção da excreção normal de resíduos metabólicos, tais como a
uréia e a creatinina, que dependem da filtração glomerular para a sua eliminação.
Paralelamente, a constrição das arteríolas eferentes, induzida pela angiotensina II, promove o
aumento da reabsorção de sódio e de água, o que contribui na restauração do volume
sanguíneo e da pressão arterial.
O papel do óxido nítrico derivado do endotélio
O óxido nítrico é um autacóide que tem como função diminuir a resistência vascular
periférica renal. Há um nível basal de liberação de óxido nítrico, que atua no sentido de evitar
a vasoconstrição excessiva dos rins, permitindo uma boa excreção de sódio e água. A
administração de fármacos que inibem a formação do óxido nítrico faz com que haja um
aumento da resistência vascular periférica renal, diminuindo, conseqüentemente, a taxa de
filtração glomerular, bem como a excreção urinária de sódio que, por fim, acaba por
repercutir na pressão arterial, elevando-a.
As prostaglandinas e a bradicinina como elevadoras da taxa de filtração glomerular
Estas substâncias atuam como promotoras de vasodilatação, causando,
conseqüentemente, o aumento da taxa de filtração glomerular, e o aumento do fluxo
sanguíneo renal; porém, em circunstâncias normais, estas substâncias pouco interferem
nestas variáveis. Em condições estressantes, como na depleção de volume sanguíneo pós-
cirúrgico, a administração de antiinflamatórios não-esteróides, como a aspirina, podem inibir
a síntese de prostaglandinas, causando reduções significativas na taxa de filtração
glomerular.
Auto-regulação
• A auto-regulação da taxa de filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal
• A importância da auto-regulação da taxa de filtração glomerular
• O papel do feedback túbulo-glomerular na auto-regulação da taxa de filtração
glomerular
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• A auto-regulação miogênica do fluxo sanguíneo renal e da taxa de filtração
glomerular
A auto-regulação da taxa de filtração glomerular e do fluxo sanguíneo renal
Os mecanismos intrínsecos ao rim normalmente mantém constantes o fluxo
sanguíneo renal e a taxa de filtração glomerular, independentemente das oscilações de
pressão arterial. Estes mecanismos ainda funcionam em rins perfundidos com sangue, após
serem retirados do corpo, ou seja, eles atuam independentemente de interferências sistêmicas.
A esta constância interna é que se denomina auto-regulação.
Para os demais tecidos, com exceção dos rins, os mecanismos de auto-regulação estão
diretamente associados às demandas de nutrientes e oxigênio, e à remoção dos resíduos do
metabolismo destes tecidos. No entanto, no caso dos rins, o fluxo sanguíneo é muito superior
à demanda metabólica tecidual. Desta forma, os mecanismos de auto-regulação atuam no
sentido de preservar a taxa de filtração glomerular e o fluxo sanguíneo renal em valores
constantes, para que se possa realizar com precisão a excreção renal de água e solutos.
A importância da auto-regulação da taxa de filtração glomerular
Estes mecanismos não podem ser considerados 100% eficientes no controle da taxas
de filtração glomerular e na excreção renal de água e solutos. Porém, pode-se medir a sua
importância, ao avaliar os impactos na taxa de filtração glomerular, e na excreção de água e
solutos, frente à existência destes mecanismos.
Em condições normais, a taxa de filtração glomerular é de 180 l/dia, enquanto a
reabsorção tubular é de 178,5 l/dia, com a excreção de 1,5 l/dia de líquido pela urina. Na
ausência de uma auto-regulação, uma pequena alteração da pressão arterial, de 100 mmHg
para 125 mmHg, faria com que a taxa de filtração glomerular fosse elevada para 225 l/dia, ou
seja, um aumento idêntico de 25%. No entanto, caso a reabsorção tubular também
permanecesse constante em 178,5 l/dia, haveria um aumento considerável no fluxo de urina,
que chegaria a 46,5 l/dia, ou seja, um aumento de mais de 30 vezes na produção de urina.
Na realidade, um aumento de pressão desta magnitude pouco altera o volume de urina
produzida, pelos seguintes motivos:
• A auto-regulação renal impede variações bruscas na taxa de filtração glomerular;
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• Existem, nos túbulos renais, mecanismos adaptativos adicionais, que permitem
aumentar a reabsorção, quando há um aumento na taxa de filtração glomerular, fenômeno
denominado balanço túbulo-glomerular.
O papel do feedback túbulo-glomerular na auto-regulação da taxa de filtração glomerular
Os rins dispõem de um mecanismo de auto-regulação, que estabelece uma ligação
entre as concentrações de cloreto de sódio, na mácula densa, e o controle da resistência
arteriolar renal.
O feedback túbulo-glomerular conta com dois mecanismos de controle sobre a taxa de
filtração glomerular:
1. O mecanismo de feedback arteriolar aferente;
2. O mecanismo de feedback arteriolar eferente.
Estes mecanismos dependem de disposições anatômicas especiais do complexo
justaglomerular.
O complexo justaglomerular é composto por células da mácula densa, localizadas na
porção inicial do túbulo distal, e pelas células justaglomerulares, que se encontram nas
paredes das arteríolas aferentes e eferentes.
A mácula densa é um conjunto especializado
de células epiteliais dos túbulos distais, que entram
em contato íntimo com as arteríolas aferentes e
eferentes, de maneira que estas células podem
secretar substâncias para estas arteríolas.
As células da mácula densa detectam, através
de mecanismos ainda não totalmente elucidados, a
ocorrência de alterações no volume que chega ao
túbulo distal. Estudos experimentais sugerem que
uma diminuição da taxa de filtração glomerular faz com que haja uma maior reabsorção de
íons sódio e cloreto, reduzindo, então, a concentração destes íons, quando o filtrado chega até
a mácula densa, desencadeando a produção de dois efeitos:
• Diminuição da resistência vascular das arteríolas aferentes, elevando a pressão
hidrostática glomerular, auxiliando na regularização da taxa de filtração glomerular.
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• Aumento na produção de renina pelas células justaglomerulares das arteríolas
aferentes e eferentes, que constituem nos principais locais de armazenamento de renina.
Com a liberação de renina, há a conseqüente formação de angiotensina II, que atua
como um potente vasoconstritor das arteríolas eferentes. Desta forma, haverá o aumento da
pressão hidrostática glomerular, normalizando a taxa de filtração glomerular.
A utilização de drogas inibidoras da angiotensina II, sem que haja um controle
adequado, pode levar a um quadro de insuficiência renal aguda, em pacientes que
apresentam hipertensão, devido à estenose da artéria renal. Isto por que estas drogas
produzem uma redução da taxa de filtração glomerular abaixo dos níveis normais.
A auto-regulação miogênica do fluxo sanguíneo renal e da taxa de filtração glomerular
A capacidade dos vasos sanguíneos de resistirem ao estiramento, provocado por um
aumento de pressão, desencadeando uma contração da musculatura lisa, ajuda a manter
constantes, tanto o fluxo sanguíneo renal, quanto a taxa de filtração glomerular, fenômeno
este denominado de mecanismo miogênico. O estiramento das paredes vasculares promove
uma maior entrada de íons cálcio para o interior das fibras musculares lisas das paredes dos
vasos, induzindo a sua contração.
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