Fisiologia

FUNÇÃO TUBULAR

• INTRODUÇÃO

A secrecao, absorcao e excrecao no rim é dependente dos mecanismos tubulares e do adequado trabalho destes. A analise do clearance renal ’e o mé-todo mais comumente utilizado e permite verificar a resultante final dos proces-sos de transporte tubular renal sofridos por determinada substância. A seguir discutiremos esses conceitos bem como as ações de cada segmento dos túbulos renais nesse ebook.

• CLEARANCE RENAL

O clearance de uma substância indica o volume virtual de plasma que fica livre da substância, em determinado tempo, também sendo chamado de depu-ração plasmática da substância. Para o seu cálculo, deve-se ter em mente a quantidade absoluta da subs-tância excretada na urina por minuto e relacioná-la com sua concentração plas-mática

Clearance = depuração plasmática da substância, em ml/min; U = concentração urinária da substância, em mg/ml; V = fluxo urinário, em ml/min; P = concentração plasmática da substância, em mg/mI. Macromoléculas, pelo seu grande tamanho, não podem ser filtradas pelos

glomérulos nem ser secretadas do plasma para a luz dos túbulos renais. Por-tanto, as macromoléculas não são eliminadas na urina, tendo assim um clearance nulo, uma vez que o plasma não fica depurado delas. Já uma substância de baixo peso molecular é filtrada no glomérulo, passa a ter igual concentração no filtrado

Clearance = U x V

P

glomerular e no plasma. Posteriormente, a fração filtrada da substância poderá ser totalmente eliminada na urina ou, então, sofrer reabsorção tubular completa ou parcial. Por outro lado, a parte da substância que não foi filtrada irá percorrer os capilares peritubulares, podendo ser total ou parcialmente secretada para a luz tubular. Logo, o valor do clearance de uma substância de baixo peso molecu-lar é dependente dos mecanismos de transporte tubular.

• CLEARANCE DE SUBSTÂNCIA QUE NÃO É REABSORVIDA NEM SECRE-TADA PELOS TÚBULOS

Quando a porção filtrada da substância for totalmente eliminada na urina, sem reabsorção ou secreção tubular, a carga filtrada da substância será igual à sua carga excretada. Nesse caso, todo plasma filtrado fica livre da substância. Portanto, o volume virtual de plasma que é depurado dessa substância por mi-nuto corresponde a taxa de filtração glomerular do indivíduo.

O clearance de uma substância com tais características não depende da sua concentração plasmática, apresentando-se sempre constante qualquer que seja seu valor no plasma. Isto acontece porque, quando ocorre aumento de sua concentração plasmática, haverá correspondente elevação de sua concentração no filtrado e, consequentemente, sua concentração urinária também estará pro-porcionalmente elevada.

A depuração plasmática de tal substância também é independente do fluxo urinário. Quando o fluxo urinário diminuir, a concentração da substância na urina aumentará, e quando o fluxo aumentar, sua concentração urinária diminu-irá, mantendo-se sempre constante o seu clearance.

• CLEARANCE DE SUBSTÂNCIA REABSORVIDA PELOS TÚBULOS

Quando a substância é totalmente reabsorvida pelos túbulos renais, sua carga excretada é zero e sua concentração urinária é nula. Não ocorrendo

excreção urinária da substância, o plasma do indivíduo não fica depurado da substância e seu clearance é zero. Sua carga filtrada é totalmente reabsorvida e volta ao plasma. Como exemplo: glicose e aminoácidos.

Já as substâncias que são parcialmente reabsorvidas pelos túbulos renais apresentam clearance menor que o de substâncias que são apenas filtradas, pois após serem filtradas elas voltam, em parte, ao sangue. Assim a razão entre o clearance da substância e o clearance da inulina (substancia filtrado mas nao secretada nem reabsorvida) deve ser menor que um:

• CLEARANCE DE SUBSTÂNCIA SECRETADA PELOS TÚBULOS

Secreção tubular é o transporte de uma substância do sangue dos capila-res peritubulares para a luz tubular. O volume de plasma depurado de tal subs-tância por minuto, é maior que o volume de plasma depurado de inulina nesse mesmo tempo (apenas por filtração glomerular). Ou seja, a substância que é se-cretada tem clearance maior que o da inulina. Portanto, a razão entre o clearance da substância e o clearance da inulina deve ser maior que um.

No caso em que a substância, além de ser filtrada, é totalmente secretada pelos túbulos, o seu clearance corresponde ao fluxo plasmático renal. Este é o valor máximo de clearance, pois o rim não pode depurar mais plasma do que o total que circula por ele. Um exemplo de substância é o paraamino-hipurato de sódio (PAH), sendo seu clearance usado, em clínica, para indicar uma medida aproximada do fluxo plasmático renal.

Se a substância foi secretada através de mecanismo que necessita de um carregador, elevando-se sua concentração plasmática dentro dos limites da ca-pacidade máxima de secreção, o plasma renal será totalmente depurado da substância. Entretanto, atingido o valor máximo de transporte, posteriores au-mentos da concentração plasmática da substância não ocasionarão elevação correspondente da sua secreção tubular, havendo, consequentemente, queda do seu clearance.

• CLEARANCE EM FUNÇÃO DO FLUXO URINÁRIO

O clearance de substâncias que apresentam mecanismo de transporte passivo varia em função do fluxo urinário. Tal fato ocorre porque o transporte passivo de uma substância depende do seu gradiente de concentração transe-pitelial. • Substância que é reabsorvida passivamente: quanto maior o fluxo urinário,

menor é a sua reabsorção. Assim, o clearance aumenta com a elevação do fluxo urinário.

• Substância secretada passivamente: o aumento do fluxo urinário favorece sua secreção, pois aumenta a diluição na luz tubular. Assim, o clearance tam-bém aumenta com a elevação do fluxo urinário

• MEDIDA DO CLEARANCE

A medida do clearance é feita durante o tempo de coleta de urina, em geral de 30 a 60 minutos. A coleta de sangue, para a determinação da concentração plasmática da substância, deve ser feita no período correspondente. Como a concentração plasmática pode variar, deve-se determinar a concentração plas-mática média. O método de clearance é bastante utilizado, de modo que apresenta as seguintes vantagens: 1. Técnica fácil; 2. Não requer alteração do estado fisiológico do indivíduo: não necessita de anestesia, cirurgia ou manipulação do rim, necessitando de poucos recursos; 3. Pode ser feito durante longos períodos, com possibilidade de repetições; 4. Informa a respeito do funcionamento do rim como um todo

Entretanto, tal metodologia possui algumas limitações, dentre as quais es-tão o fato de não permite distinguir a variação funcional entre néfrons e impos-sibilitar o estudo do funcionamento específico de determinado segmento tubular.

Além disso, no caso de substância que é reabsorvida e secretada, indica somente a resultante final de ambos, sem a separação dos processos.

OBS: dentre os métodos que permitem o estudo da função tubular, podemos citar as técnicas de micropunção, patch clamp, microperfusão, cultura de células, túbulo isolado em vitro e análises de biologia molecular.

• ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO DO FLUIDO TUBULAR

Com base na inulina, substância que tem sua concentração no fluido glome-rular (FG) contido no espaço de Bowman idêntica à do plasma (ou seja, relação FG/Plasma = 1). Como a inulina não é reabsorvida nem secretada ao longo dos túbulos, sua concentração no fluido tubular aumenta à medida que a água vai sendo reabsorvida pelos vários segmentos tubulares. A concentração de inulina no fluido tubular é, pois, uma função da quantidade de água reabsorvida até o ponto em que foi feita a análise. Sendo assim, a análise da concentração de inu-lina permite o estudo da função tubular, visto que sua relação é proporcional a quantidade de água reabsorvida.

Ao longo do túbulo proximal, a concentração total de solutos praticamente não varia, indicando que grande parte dos solutos filtrados são reabsorvidos. Tal fato revela que o fluido reabsorvido no túbulo proximal é praticamente isotônico em relação ao plasma. O mesmo acontece com o íon sódio nesse segmento tu-bular, indicando que o sódio e a água são reabsorvidos em iguais proporções.

Ao longo do túbulo proximal, há elevação da razão Fluido Tubular/Plasma (ou seja, aumento na concentração do fluido tubular em comparação a quantidade no plasma) de paraamino-hipurato. Entretanto, a elevação da concentração de determinado soluto no fluido tubular não indica, obrigatoriamente, que a subs-tância esteja sendo secretada; pode ser que o aumento seja devido à reabsorção

de água. O oposto acontece no caso da queda da concentração da substância no fluido tubular, que nem sempre indica reabsorção tubular, pois é possível que se dê pela diluição em água.

Para corrigir as variações das concentrações de soluto na luz tubular devidas ao transporte de água, basta relacionar a razão FTIP do soluto com a razão FTIP da inulina, visto que esta última avalia a reabsorção tubular de água.

• MECANISMOS DE TRANSPORTE NO TÚBULO PROXIMAL

O túbulo proximal é dividido em três segmentos: SI, S2 e S3, sendo que as porções iniciais possuem uma área maior de membrana apical bem como mais mitocôndrias, apresentando, assim, uma taxa elevada de reabsorção de solutos.

O túbulo proximal é classificado como um epitélio permeável. Em contra-posição, os epitélios que apresentam resistência alta, como o do túbulo distal e do ducto coletor, são denominados de epitélios tight ou impermeáveis.

Em media o túbulo proximal reabsorve em tomo de 67% do ultrafiltrado glomerular. Esse processo ocorre basicamente sem variação na concentração lu-minal de sódio e na osmolalidade. Na membrana luminal das celulas nos tubulos proximals o sodio atua como co-transportador de outras substancias. A energia para a reabsorção proximal é derivada da bomba Na+/K+, localizada na mem-brana basolateral.

A reabsorção de solutos pelo túbulo proximal de mamíferos compreende duas fases: a primeira fase efetua, principalmente, a reabsorção de glicose, ami-noácidos, solutos orgânicos neutros e bicarbonato de sódio. Já na porção final do túbulo proximal (segmento S2), a concentração de cloreto é mais elevada e a diferença de potencial positiva, promovendo a reabsorção de NaCl, na segunda fase de reabsorção. O túbulo proximal reabsorve a maior parte do potássio fil-trado pela via paracelular.

Aproximadamente 50% da uréia filtrada é reabsorvida ao longo do túbulo proximal. A reabsorção desse soluto é passiva por sua solubilidade relativamente elevada em lipídios, que permite a uréia atravessar a bicamada lipídica das mem-branas celulares.

Os peptídeos são quebrados pelas peptidases da borda em escova e en-tram na célula na forma de aminoácidos. Já as proteínas entram através de me-galina e cubilina, transportadores inespecíficos. A proteína é endocitada for-mando um endossomos com pH ácido. Proteinúria também pode ser causada por lesões no ducto proximal ou defeitos genéticos em que não sintetiza esses transportadores. A reabsorção de glicose é feita com SGLT2 (transportador de sodio e glucose na membrana luminal) no início do túbulo saindo do lúmen e entrando na célula junto com sódio e é reabsorvida para o sangue pelo GLUT 2 na membrana basolateral. O SGLT2 reabsorve 90% da glicose, apesar da baixa especificidade tem alta afinidade. Já na parte final tem SGLT1 que também re-absorve glicose com sódio e é reabsorvida pelo sangue com GLUT1. O SGLT1 tem alta afinidade e especificidade pela glicose (10%), evitando ao máximo que seja excretado na urina.

• PRIMEIRA FASE DA REABSORÇÃO PROXIMAL

A filtração glomerular contém, predominantemente, solutos orgânicos neutros e sais de sódio. Para reabsorção de glicose e aminoácidos é necessário que haja em conjunto transporte de sódio. Cujos mecanismos principais são: a) co-transporte de sódio com solutos orgânicos, como açúcares e aminoácidos; b) contratransporte neutro de Na + IH+ (isoforrna NHE-3), responsável pela reab-sorção de bicarbonato pela membrana basolateral, e c) co-transporte neutro de sódio com ânions orgânicos.

A energia para o complexo soluto-carregador-sódio atravessar a mem-brana luminal é proveniente do gradiente de sódio entre luz tubular e interior

celular, criado pela Na + /K+ -ATPase na membrana basolateral (por transporta ativo secundário).

• SEGUNDA FASE DA REABSORÇÃO PROXIMAL

No segmento final do tubulo proximal a concentração luminal de cloreto é elevada e a de bicarbonato é baixa. O cloreto se concentra na luz tubular, pois no segmento inicial do proximal há a reabsorção preferencial de NaHC03 - com água (e não de NaCl). Assim, a concentração de bicarbonato é baixa em virtude de sua reabsorção preferencial na porção anterior.

A reabsorção de sódio e cloreto pela membrana luminal é tanto transce-lular como paracelular.

• REABSORÇÃO PROXIMAL DE FLUIDOS

Ao longo de todo o túbulo proximal, a reabsorção de soluto e de água ocorrem juntas e são proporcionais entre si. Visto que soluto e água são filtrados em iguais proporções, a igualdade da reabsorção proximal de água e soluto faz com que o fluido intratubular se mantenha quase isosmótico ao plasma por todo esse segmento tubular, da mesma forma com que o fluido reabsorvido é em re-lação ao fluido tubular.

A reabsorção de água não é ativa, indicando que a água segue passiva-mente a reabsorção de Na+. A reabsorção de água pelo epitélio proximal se dá através de vias transcelular e paracelular, especialmente pela presença de canais de água (aquaporinas tipo 1-AQP1, não sensíveis ao ADH), presentes nas mem-branas celulares apical e basolateral. Após reabsorvidos, soluto e água são de-positados no espaço intercelular lateral, misturando-se rapidamente com o lí-quido intersticial. Para manter essa reabsorção, conforme aumenta a reabsorção, aumenta a taxa de filtração, assim como se diminui a reabsorção, diminui a taxa de filtração.

• SECREÇÃO TUBULAR PROXIMAL

O túbulo proximal secreta hidrogênio e íons orgânicos, além de NH3 e creatinina. A secreção proximal ocorre principalmente no segmento S2, com o epitéliorico em proteínas carregadoras.

• MECANISMOS DE TRANSPORTE NA ALÇA DE HENLE:

SEGMENTO FINO DESCENDENTE:

O epitélio da porção fina descendente possui poucas mitocôndrias e mi-crovilosidades, apresentando transporte de solutos passivo e paracelular. Esse segmento parece ser moderadamente permeável a Na+, CI- e uréia; porém, es-ses solutos são secretados para o interior desse túbulo e não reabsorvidos.

O segmento é bastante permeável à água e está exposto a um interstício medular progressivamente mais hipertônico, sendo responsável por reabsorver cerca de 20% da água filtrada. Essa reabsorção de água se dá em resposta à hipertonicidade do interstício e não é acoplada à reabsorção de soluto (diferen-temente do túbulo proximal). Devido às diferenças de pressão osmótica o fluido se concentra, por reabsorção de água e secreção de soluto. A osmolaridade do fluido intratubular vai de 290 mOsm até cerca de 1.400 mOsm. Esse segmento, portanto, concentra o fluido tubular.

SEGMENTO FINO ASCENDENTE:

Esta porção tubular possui células achatadas e pobres em mitocôndrias. Ao contrário do ramo fino descendente, este segmento apresenta um epitélio impermeável à água e altamente permeável a Na+, Cl- e uréia. A reabsorção de Na+ e Cl- é, possivelmente, inteiramente passiva e parace1ular. A uréia é

secretada passivamente para o interior do túbulo. O fluido, que antes estava bas-tante concentrado, à medida que caminha pela porção fina ascendente dilui-se, tomando-se cerca de 200 mOsm mais diluído que o interstício que o envolve.

SEGMENTO GROSSO ASCENDENTE:

O epitélio dessa porção do néfron mostra muitas mitocôndrias e espaços intercelulares. O segmento constitui um importante local de reabsorção de Na+ e com considerável reserva para reabsorver ainda mais. Na membrana luminal do segmento grosso ascendente existe uma proteína transportadora que se liga a Na+, K+ e Cl- (chamado de NKCC2), que atua pela energia gerada pela bomba de Na+/K+. Ele permite a reabsorção passiva de cloreto e potássio para o sangue. Esse túbulo reabsorve 25% do sódio e é altamente impermeável a água. Tem a capacidade de diluir o fluido tubular, podendo ser denominado segmento dilui-dor.

• MECANISMOS DE TRANSPORTE NO TÚBULO DISTAL:

TÚBULO DISTAL CONVOLUTO:

O túbulo distal convoluto e o segmento de conexão reabsorvem entre 5 e 10% do sódio filtrado. Como no ramo ascendente fino e grosso, o transporte de água não está acoplado ao de soluto nesse segmento, seu epitélio é virtualmente impermeável à água. Assim, o túbulo distal convoluto reabsorve soluto sem re-absorver água, o que leva à diluição do líquido. Por essa razão, essa porção tu-bular é denominada segmento diluidor cortical. Há secreção e reabsorção de po-tássio, que são balanceadas. Em sua membrana basolateral, encontramos Na+/K+ATPase que garantem o gradiente para que os outros transportes ocor-ram e também canais de cloreto.

TÚBULO DISTAL FINAL:

O gradiente de concentração permite a entrada de Na+ para o interior da célula. Esta porção tubular apresenta secreção de K+, por canais específicos lo-calizados na membrana luminal.

• MECANISMOS DE TRANSPORTE NO DUCTO COLETOR:

Seu epitélio possui junções oclusivas. Nesse trecho há reabsorção de só-dio e volume em atendimento às necessidades do organismo e não em função da quantidade de sódio que lhe é oferecida (diferentemente das demais áreas). Assim, o túbulo coletor tem importante papel na regulação final da excreção uri-nária de Na+, K+, H+, uréia e água.

Possui peculiaridades, inclusive celulares, sendo 70% formado por células principais e 30% formado por células intercalares alfa e beta.

Nas células principais há reabsorção de Na + com difusão para o interior da célula através de canais tipo ENaC (epithelial Na+ channel). O Na+ sai ativa-mente da célula para o fluido peritubular via a Na+/K+ ATPase. O Cl- é reabsor-vido passivamente, pela via paracelular. O K+ entra na célula principal pela bomba de sódio e potássio, deixando a célula via canais localizados tanto na membrana luminal.

A reabsorção de água pelas células principais depende da concentração plasmática do hormônio antidiurético, que regula a permeabilidade à água nesse segmento, nesses canais predominam aquaporinas tipo 2. Na membrana baso-lateral das células principais estão presentes aquaporinas do tipo 3, não

sensíveis ao hormônio. Essa propriedade hormonal, será essencial na determi-nação da osmolaridade da urina.

Já as células intercalares alfa atuam basicamente na reabsorção de bicar-bonato, no interior da célula é gerado bicarbonato pela ação da anidrase carbô-nica e isso faz com que haja transporte através do trocador HCO3/Cl- e do trans-portador Na+.

As células intercaladas reabsorvem ainda K+ em situações em que há de-pleção deste. O processo é transcelular e envolve captação ativa de K+ na mem-brana apical, através da H+K+ -ATPase, e saída passiva de K+ pela membrana basolateral, por canais.

As células intercalares beta por sua vez, secretam HCO3- para a luz tu-bular e reabsorvem íons H+. A proporção de células intercalares alfa e beta, de-terminam a existência de fluxo resultante de ácidos ou bases para a luz tubular, depende da espécie e do estado ácido-básico.

O movimento de uréia no ducto coletor é sempre passivo, e a alta perme-abilidade do ducto coletor papilar, permite que esse soluto penetre no interstício e facilite a concentração do ramo ascendente da alça de Henle. No ducto coletor, o transporte dos principais sais é controlado por mineralocorticóides, como a al-dosterona. Este hormônio estimula a reabsorção de sódio e a secreção de potás-sio e hidrogênio.