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
Rim direito Rim esquerdo
Veia cava abdominal
Veia renal direita
Veia renal
esquerda
De ambos os rins, saem ~ 1.199 mL de sangue/min pelas veias renais
Rim direito Rim esquerdo
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(1-PV/PA) = Clearance
(FPR) QV= PV x Fluxo
(FPR)
FPR(1-PV/PA) = Clearance
Massa entrando no órgão (artéria)
Massa saindo do órgão (veia)
FPR(1-PV/PA) = Clearance
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 arterial:PA
Concentração no plasma venoso:PV
U = 0
Massa entrando no órgão (artéria)
Massa saindo do órgão (veia)
Massa removida
QU= U x VU
QA= PA x Fluxo QV= PV x Fluxo
= 0
Totalmente romovido
U x VU
PA
Clearance = = FPRPAH
FPR(1-PV/PA) = Clearance
Se PV = 0,
Clearance = FPR
Todo o FPR é depurado
Ex: para-amino-hipuratoConcentração no plasma venoso:
PV
Concentração no plasma arterial:PA
Massa entrando no órgão (artéria)
Massa saindo do órgão (veia)
QA= PA x Fluxo QV= PV x Fluxo
Massa removida (carga excretada)
QU= U x VU
Nem secreção, nem reabsorção. Só filtração
Concentração no plasma arterial:PA
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
Resistêcias arteriolares
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
Resistêcias arteriolares
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+