Fisiologia

Papel do rim na regulação do volume e da tonicidade do fluido extracelular

INTRODUÇÃO: Uma das principais funções dos rins é a manutenção do volume e da tonicidade do fluido extracelular (FEC), apesar das variações na ingestão de sal e água. No geral, a regulação de volume é relacionada primariamente com modificação no balanço de sódio, enquanto a regulação da tonicidade compreende modificações no balanço de água. A regulação do volume dos fluidos é essencial para manter a pressão sanguínea, e consequentemente a adequada perfusão dos tecidos. Vale ressaltar ainda que tanto a hipotonicidade quanto a hipertonicidade com-prometem a função celular, especialmente no sistema nervoso central. REGULAÇÃO DO FLUÍDO EXTRACELULAR (FEC): Deve-se ter em mente que o conteúdo de Na+ total, que é controlado pelos rins, é o principal determinante do volume de FEC. Várias situações podem alterar o volume do fluído onde importantes agentes atuarão na sua regulação. Uma dieta com sódio elevado é caracterizada por um aumento de volume do FEC e da ex-creção de sódio, e, em contrapartida, uma dieta com sódio baixo, pela queda de volume do FEC e da excreção de sódio. Essas constatações sugerem que as va-riações de volume de FEC constituem o sinal que permite à excreção urinária de sódio variar apropriadamente de acordo com as flutuações da sua ingestão. As modificações estão envolvidas em diversas vias, que incluem as alterações no volume circulatório efetivo que são sentidas pelos barorreceptores, que sao me-canosensores, localizados em áreas circulatórias de alta pressão (seio carotídeo e arco aórtico), que mandam informação sensorial aferente para SNA e recebem informação eferente motora neuronais. Tambem recebem influencia endocrina. • No primeiro dos sinais, a queda do volume circulatório efetivo (como na hem-

orragia) estimula a via hormonal do sistema renina-angiotensina-aldoste-rona.

• A segunda e a terceira via efetora são neurais. A queda do volume circulatório

é percebida por neurônios que detectam à redução do fluxo sanguíneo renal, levando a diminuição da excreção renal de Na+. Em um outro caminho efetor, a neuro-hipófise aumenta a secreção de ADH, elevando a retenção renal de

água. Entretanto, esta última via torna-se ativa somente após queda de 10% ou mais do volume circulatório efetivo.

• A quarta via efetora é hormonal. A queda do volume circulatório efetivo

diminui a liberação do peptídeo atrial natriurético, reduzindo a excreção renal de Na+.

Todas as quatro vias efetoras, paralelamente, modulam a excreção renal de Na +, corrigindo a modificação inicial do volume circulatório efetivo.

SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA-ALDOSTERONA:

A arteríola aferente de cada glomérulo contém células especializadas, as chama-das células justaglomerulares, que secretam renina quando a pressao esta baixa. Esta, reagindo com o seu substrato (o angiotensinogênio produzido pelo figado), forma a angiotensina I (ANG I) que por sua vez, é convertido em angiotensina II. Como vimos, o principal fator controlador do nível de ANG II circulante é a libe-ração de renina pelas células granulares do aparelho justaglomerular (AJG), que se manifesta na:

1. Queda da pressão sanguínea sistêmica: a queda do volume circulatório efetivo sinaliza para o sistema nervoso central aumentar a ativação da inervação simpática do AJG, com consequente aumento da liberação de renina.

2. Queda da pressão de perfusão renal: receptores sensíveis ao estiramento detectam a diminuição do estiramento da parede vascular, devido à queda de pressão que acompanha a redução do volume circulatório efetivo. A diminuição do estiramento desses receptores promove a liberação de re-nina e inicia uma série de eventos para aumentar a pressão sanguínea.

3. Acredita-se que a mácula densa também seja responsável pela liberação

de renina. Quando a concentração de NaCl no início do túbulo distal con-voluto é baixa, é ativada a liberação de renina pelas células granulares da arteríola aferente.

AÇÕES DA ANGIOTENSINA II:

A ANG II tem múltiplas ações, que podem ser resumidas em:

• Elevação do volume de FEC e do débito cardíaco, devido à retenção de sódio e água no organismo por: (1) efeito direto no aumento da reabsorção de sódio por estimular o trocador Na+H+ e por estimular canais para Na+ (canais ENaC); (2) efeito indireto na elevação da reabsorção de sódio e fluido no tú-bulo proximal, por meio do aumento da fração de filtração e (3) aumento da reabsorção de sódio no túbulo distal, ducto coletor e órgãos extra-renais, por estimulação da liberação de aldosterona pelas células glomerulosas do córtex da glândula adrenal.

• Aumento da resistência periférica total pela potente ação vasoconstritora re-nal e periférica e ação no tônus simpático e vagaI.

• Aumento da ingestão e retenção renal de água, com conseqüente elevação do volume de FEC devido ao estímulo a sede e a secreção do hormônio anti-diurético e queda do fluxo sanguíneo medular, que causa aumento da con-centração de uréia no interstício medular e da reabsorção de sódio pelo ramo fino ascendente da alça de Henle.

Vale notar que os níveis aumentados de ANG II resultam em vasoconstrição re-nal, com queda no fluxo sanguíneo renal. Entretanto, a ANG II causa maior cons-trição da arteríola eferente que da aferente, com consequente aumento da pres-são hidrostática nos capilares glomerulares, o que leva a manutenção do ritmo de filtração glomerular. Portanto, a ANG II causa aumento da fração de filtração. Este, por sua vez, provocará elevação da pressao coloidosmotica (concentração de proteínas) no sangue que deixa o glomérulo e se dirige para os capilares pe-ritubulares. O aumento da resistência vascular renal e a queda da pressão hi-drostática peritubular, juntamente com a elevação da pressão oncótica peritubu-lar, são responsáveis pelo efeito indireto da ANG II na elevação da reabsorção proximal de sais e água.

INERVAÇÃO SIMPÁTICA:

As terminações nervosas simpáticas renais liberam noraepinefrina, que mani-festa três principais efeitos na reabsorção de Na+: (1) reduz o fluxo sanguíneo renal e o ritmo de filtração glomerular, em conseqüência, devido ao balanço

glomérulo-tubular e à queda de fluxo intratubular nas porções distais do néfron, cai a excreção renal de Na+; (2) a norepinefrina estimula a liberação de renina pelas células granulares, ativando o sistema renina-angiotensina-aldosterona e (3) a baixa estimulação simpática ativa receptores a-adrenérgicos das células tu-bulares renais que aumentam a reabsorção de Na+, independentemente de qual-quer efeito hemodinâmico. Esse aumento resulta da ativação do trocador Na+/H+ e da Na+/K+ -ATPase, no túbulo proximal.

Assim, em conjunto, as múltiplas ações da inervação simpática renal retêm Na+, e como água segue o Na+, então aumenta o volume circulatório efetivo. Na vida diária normal (em situação não estressante), o papel da atividade da inervação simpática na função renal é mínimo. Entretanto, a inervação simpática pode ter um papel relevante durante as modificações de volume do FEC.

PEPTÍDEO ATRIAL NATRIURÉTICO:

O peptídeo atrial natriurético (ANP) é liberado em resposta ao estiramento atrial induzido por expansão do volume de sangue circulante. Assim, a queda do vo-lume circulatório efetivo inibe a liberação do ANP e reduz a excreção de Na+.

O principal papel do ANP é normalizar a volemia e a pressão sanguínea através dos seguintes mecanismos: (1) vasodilatação generalizada por ação direta ou por meio da reversão do efeito de um vasoconstritor; (2) aumento da permeabilidade vascular à água que favorece a saída de água dos capilares para o interstício; (3) vasodilatação renal; (4) aumento da filtração glomerular pelo aumento do fluxo sanguíneo renal, elevação da pressão hidrostática e do coeficiente de ultrafiltra-ção (Kf); (5) diurese e natriurese por inibição do efeito estimulador da angioten-sina II na reabsorção proximal de sódio; inibição direta da reabsorção de sódio no ducto coletor, vasodilatação medular e redução da liberação de renina, aldos-terona e hormônio antidiurético.

Em conclusão pode ser dito que o ANP tem muitos efeitos sinérgicos que pro-movem a excreção renal de Na+ e de água, com repercussões hemodinâmicas. O ANP, causando vasodilatação renal, aumenta muito o fluxo sanguíneo renal, tanto cortical como medular, o que aumenta a taxa de filtração glomerular. O aumento do fluxo sanguíneo medular resulta na lavagem papilar com conse-quente queda da reabsorção de NaCI no segmento fino ascendente.

BICARBONATO:

O bicarbonato de sódio é também um soluto extracelular que pode participar na manutenção do volume de FEC. Isso acontece devido ao fato de que na contra-ção de volume ocorre estimulação da reabsorção de Na+, com aumento da reab-sorção de bicarbonato. Em circunstâncias normais, a concentração de bicarbo-nato é regulada para manter o equilíbrio ácido-base do organismo. Todavia, quando ocorre marcada contração do volume, o rim retém bicarbonato de sódio, conservando água indiretamente. Essa retenção de água diminui o grau de con-tração de volume, porém leva à alcalose metabólica, denominada alcalose de contração.

PROSTAGLANDINAS:

Em vista das prostaglandinas diminuírem o tônus das arteríolas aferente e efe-rente, elas aumentam o fluxo sanguíneo renal e diminuem a fração de filtração, o que secundariamente eleva a pressão sanguínea e diminui a pressão oncótica nos capilares peritubulares. Esses dois efeitos inibem a reabsorção proximal de sais e água. Além disso, devido ao seu papel vasodilatador, aumentam o fluxo sanguíneo medular, diminuindo a osmolaridade do interstício medular, depri-mindo conseqüentemente a reabsorção de água e de NaCI em alguns segmen-tos.

EFEITOS HEMODINÂMICOS NA EXCREÇÃO RENAL DE NA+: Considerando que o balanço glomérulo-tubular funcione perfeitamente, deve-se haver diminuição proporcional entre a queda na filtração glomerular e a excreção de Na+. Entretanto, a queda na excreção renal de Na+ é muito mais acentuada, e, isso se deve à persistência da reabsorção desse íon nas porções mais finais do néfron, apesar da redução na oferta. Por outro lado, o aumento significativo e persistente da pressão arterial aumenta a perda renal de Na +, por um meca-nismo denominado diurese pressórica.

A hipertensão leva ao aumento da filtração glomerular, elevando a carga filtrada de Na+, o que por si só já aumenta a excreção de sódio. Além disso, ocorre inibi-ção da reabsorção tubular de Na.

REGULAÇÃO DA TONICIDADE DO FLUIDO EXTRACELULAR (FEC):

O valor normal da osmolaridade plasmática é cerca de 290 mOsm, sendo tal va-lor mantido dentro de estreitos limites, pois pequenas alterações são sentidas por células osmorreceptoras hipotalâmicas. Dentre os mecanismos reguladores estão: alteração da ingestão de água (sede) e modificação da excreção renal de água (promovida pelo ADH). O funcionamento não adequado do mecanismo da sede, da secreção do hormônio antidiurético ou da concentração urinária leva à elevação ou redução da tonicidade do fluido extracelular, com sérios distúrbios neurogênicos.

BALANÇO DE ÁGUA: Na situação de equilíbrio, a ingestão de água se iguala a sua eliminação. A última envolve as perdas obrigatórias na urina e fezes e a evaporação pela pele e trato respiratório. As perdas por evaporação têm um papel importante na termorregu-lação. O suor é um fluido hipotônico, secretado por glândulas sudoríparas situa-das na pele, pode ser considerado como uma perda sensível. No estado basal, a produção de suor é baixa, porém ela pode aumentar na presença de febre ou hipertireoidismo, por exemplo. A perda de água renal é insensível e está diretamente relacionada com a excre-ção de soluto. Para permanecer em equilíbrio, o indivíduo tem de excretar na urina cerca de 700 mOsm de soluto por dia. Somente pequena quantidade de água é normalmente perdida nas fezes, sendo aumentadas apenas em situações patológicas de vômitos ou diarreias. Para manter o balanço de água no organismo, é necessário que haja ingestão ou geração de água para repor suas perdas. A água ganha pelo organismo é prove-niente de três fontes: (1) ingerida, (2) contida em alimentos e (3) produzida pela oxidação de carboidratos, proteínas e gorduras. Em termos de balanço de água, sua retenção reduz a Posm, e, sua perda eleva a Posm. O organismo responde à sobrecarga de água suprimindo a secreção de

hormônio antidiurético e a sede, resultando na diminuição da reabsorção de água no coletor e na excreção do excesso de água. Quando ocorre hiperosmolaridade plasmática, a correção da deficiência de água requer a ingestão e a retenção renal de água exógena. Isto é conseguido pelo aumento da sede e secreção de hormônio antidiurético, ambos mecanismos in-duzidos pelo aumento da Posm. Ao contrário da resposta à hiposmolaridade plasmática, em que o principal efeito é a elevação da excreção renal de água, o aumento da sede é a maior defesa contra a hiperosmolaridade plasmática.

SEDE: Quando ocorre elevação da Posm, ou quando o volume e/ou pressão do sangue são diminuídos, o indivíduo sente sede. Desses estímulos, a hiperosmolaridade plasmática e o mais potente. Na presença de um mecanismo de sede normal e de livre acesso à água, a Posm pode ser mantida em níveis próximos do normal, a despeito de maiores defeitos na liberação do hormônio antidiurético e/ou na capacidade de concentração urinária. Um exemplo da eficiência do mecanismo da sede ocorre em pessoas com com-pleto diabetes insipidus central, que, devido à incapacidade de secretar hormônio antidiurético, podem excretam altos volumes de água por dia. A Posm desses indivíduos só consegue permanecer próxima do normal, porque o mecanismo da sede aumenta a ingestão de água, igualando-a à sua eliminação. Enquanto o córtex cerebral pode influenciar o comportamento de beber, osmor-receptores hipotalâmicos específicos são críticos na regulação da sede. Esses osmorreceptores estão localizados no hipotálamo, em áreas que não sofrem as restrições da barreira hematoencefálica: o órgão vascular da lâmina terminal e o órgão subfornical do hipotálamo (mesmas envolvidas na produção do hormônio antidiurético). Os osmorreceptores que provocam a sede são sensíveis à retração celular causada pela hiperosmolaridade extracelular e são distintos dos seus ad-jacentes osmorreceptores do hormônio antidiurético. Portanto, a sede é estimu-lada nessas áreas pelo aumento da osmolaridade do fluido extracelular, sendo inibida pela sua redução. A angiotensina II não participa normalmente da regulação da sede, apenas em situações com reduções isotônicas do volume extracelular, como nas hemorra-gias.

Após a detecção da alteração do meio interno, centros hipotalâmicos são esti-mulados. Os mecanismos efetores envolvem áreas cerebrais corticais, com inte-gração dos processos que levam à consciência da necessidade de ingerir água e a comportamentos que resultem na satisfação dessa necessidade. REABSORÇÃO E EXCREÇÃO RENAL DE ÁGUA:

Concentração urinária

A maior parte da carga de água filtrada no rim é reabsorvida passivamente no túbulo proximal, a favor do gradiente osmótico criado pela reabsorção proximal de soluto. Adicionalmente, o rim contribui para a estabilidade da osmolaridade plasmática pela possibilidade de reabsorção de água independente de soluto, no ducto coletor, função que é mediada pela presença do hormônio antidiurético ou pela ausência do hormônio. A propriedade que o rim apresenta de variar ampla-mente o volume e a concentração da urina é devida, primordialmente, a três ca-racterísticas da função renal:

1. Formação da hipertonicidade medular 2. Equilíbrio osmótico entre o fluido do coletor e o interstício que o envolve 3. Conservação da hipertonicidade medular

Formação da hipertonicidade medular

A formação da hipertonicidade medular deve-se a duas propriedades do ramo ascendente da alça de Henle: a reabsorção de cloreto de sódio e impermeabili-dade à água. O mecanismo de reabsorção de NaCI sem reabsorção de água pelo ramo ascendente é chamado de efeito unitário do sistema contracorrente. Usando os diversos mecanismos de transporte de NaCI, o ramo ascendente gera o efeito unitário, que corresponde a um gradiente de cerca de 200 mOsm entre a luz tubular e o interstício que o envolve. Como na luz tubular existe fluxo de fluido, haverá a multiplicação desse efeito unitário. A alça de HenIe é um sistema contracorrente multiplicador: o fluido tubular, ao caminhar pelo ramo descendente, vai se concentrando em direção à curvatura da alça e, ao atingir a porção ascendente, vai se diluindo até a hipotonicidade, atingida no túbulo distal convoluto. Assim, a alça de Henle estabelece dois tipos de gradiente osmótico: a) um no sentido horizontal, referente ao efeito unitário

do sistema contracorrente, entre o ramo ascendente da alça e o interstício me-dular, que está em equilíbrio com o ramo descendente; b) outro no sentido verti-cal, devido à multiplicação do efeito unitário, entre a junção corticomedular e a papila renal. Este último gradiente é maior quanto mais longa for a alça e de-pende da velocidade do fluido intratubular, que não deve ser nem muito rápido nem muito lento. Além do cloreto de sódio, a uréia é também um soluto importante na formação da hipertonicidade medular, uma vez que, concentra-se no interstício medular, de onde se distribui passivamente para os dois ramos finos da alça de Henle.

Equilíbrio osmótico entre o fluido do coletor e o interstício A partir do início do ducto coletor, a osmolaridade do fluido tubular vai depender do nível de hormônio antidiurético circulante. Em condições em que há liberação de hormônio antidiurético, o ducto coletor torna-se permeável à água. Nas situ-ações em que a liberação do hormônio antidiurético está inibida, o fluido intratu-bular não se concentra, pois não há mais reabsorção de água, uma vez que esse segmento está impermeável. Vale ressaltar que os efeitos do hormônio antidiurético não são do tipo tudo ou nada, e sim dependem do nível de sua concentração na circulação. Isto é impor-tante, pois as situações diárias normais, usualmente, não requerem concentração ou diluição máxima.