Filtração Glomerular

Descrição Geral da Anatomia e Fisiologia Renal

Descrição geral

A TFG é a taxa de filtração do plasma através da membrana glomerular. A filtração é 1 dos 4 mecanismos primários envolvidos na regulação da água, eletrólitos e excreção de resíduos:

1. Filtração: O plasma é filtrado nos capilares glomerulares, criando um filtrado que passa pelos túbulos renais.
2. Reabsorção: Os solutos e a água desejáveis são reabsorvidos dos lúmens dos túbulos de volta ao sangue.
3. Secreção: Os produtos residuais são secretados intencionalmente.
4. Excreção: O filtrado restante é excretado como urina.

Outras funções renais:

• Regulação hemodinâmica (renina, prostaglandinas, bradicinina)
• Produção de eritrócitos (eritropoietina)
• Metabolismo ósseo

Camadas do rim

• Córtex:
  • Camada externa
  • Localização dos glomérulos e túbulos contornados proximal e distal
  • Osmolalidade mais baixa (aproximadamente 300 mOsm/kg)
• Medula externa: camada média, entre o córtex e a medula interna
• Medula interna:
  • Camada mais profunda
  • Contém as ansas de Henle
  • Maior osmolalidade (até 1200 mOsm/kg)

Corrente sanguínea

O fluxo sanguíneo renal é o seguinte (por ordem):

• Aorta → artéria renal → artéria interlobar → artéria arqueada → artéria interlobular
• Arteriola aferente
• Capilares glomerulares:
  • O sangue é filtrado nos capilares glomerulares.
  • O filtrado entra no espaço de Bowman (torna-se urina).
• Arteríola eferente
• Capilares peritubulares e vasos retos:
  • Capilares peritubulares: circundam os túbulos proximal e distal
  • Vasa recta: rodeia as ansas de Henle
  • Os capilares peritubulares e dos vasos retos são o início da circulação venosa.
• Veia interlobular → veia arqueada → veia interlobar → veia renal → veia cava

Nefrónios

Os nefrónios são as unidades funcionais do rim

• Segmentos dos nefrónios (na ordem em que o filtrado flui):
  • Cápsula de Bowman
  • Túbulo contornado proximal
  • Túbulo reto proximal
  • Ansa de Henle, dividida em:
    • Ramo descendente fino
    • Ramo ascendente fino
    • Ramo ascendente espesso
  • Túbulo contornado distal
  • Ducto coletor
• Tipos de nefrónios:
  • Cortical (ou superficial): As ansas de Henle penetram tão profundamente quanto a medula externa.
  • Justamedular:
    • Nefrónios cujas ansas penetram em toda a espessura até à medula interna
    • Permitem o ↑ da concentração da urina (devido ao ↑ da osmolalidade na medula interna)

Definições

• Fluxo sanguíneo renal (FSR):
  • Taxa na qual o sangue sistémico é entregue ao rim
  • Aproximadamente igual a 1000 mL/min, ou 20%–25% do débito cardíaco
  • Todo o volume de sangue é entregue aos rins a cada 5 minutos.
• Fluxo de plasma renal (FPR) :
  • Porção de FSR que é apenas plasma (não células ou proteínas)
  • Esta porção do sangue é filtrada através da membrana glomerular.
  • FPR (aproximado) = FSR × (1 – hematócrito)
  • Aproximadamente 600 mL/min (assumindo um RBF de 1000 mL/min e um hematócrito de 40%)
• Fração de filtração (FF) :
  • Fração do FPR que realmente se move através da membrana glomerular
  • FF = TFG / FPR
  • Aproximadamente 20% em circunstâncias normais

Taxa de Filtração Glomerular

Taxa de filtração glomerular

A TFG é o volume de plasma filtrado pelo glomérulo por unidade de tempo. É o indicador laboratorial mais importante da função renal.

• TFG normal = 90–120 mL/min em pessoas saudáveis
  • Varia com a idade, sexo e massa muscular
  • Frequentemente padronizada conforme a área de superfície corporal
  • É a soma de todas as taxas de filtração em todos os nefrónios funcionais:
    • É uma avaliação aproximada do número de nefrónios funcionais
    • ↓ TFG indica doença renal.
• Processo:
  • O plasma move-se dos capilares glomerulares através da barreira glomerular.
  • O filtrado resultante (a urina primária) acumula-se no espaço de Bowman e sai pelo lúmen tubular.
  • O sangue restante dentro dos capilares sai pela arteríola eferente.
• Equação 1: TFG = FPR × FF
  • Suponha parâmetros normais:
    • FPR = 600 mL/min
    • FF = 20%
  • TFG = FPR× FF → 600 mL/min × 20% = 120 mL/min
• A TFG é uma função de:
  • Forças capilares renais (forças de Starling): pressão hidrostática e oncótica dentro dos capilares e espaço de Bowman
  • Propriedades da barreira glomerular

Forças de Starling

Equação 2: TFG = K _f [ (P_GC – P_BS) – (π_GC – π_BS) ]:

• _Kf : barreira de filtração; medida da área de superfície e permeabilidade glomerular
• P_GC : pressão hidrostática capilar glomerular
• P_BS : pressão hidrostática do espaço de Bowman
• π_GC : pressão oncótica capilar glomerular
• π_BS : pressão oncótica espacial de Bowman

Barreira glomerular

A barreira glomerular é a estrutura de filtração do nefrónio que envolve os capilares glomerulares e inclui as seguintes 3 camadas:

• Endotélio capilar:
  • Paredes dos vasos capilares
  • Fenestrado: contém pequenas “janelas”, com aproximadamente 100 nm de tamanho
  • Revestido com glicosaminoglicanos aniónicos e glicoproteínas
• Membrana basal glomerular (MBG):
  • Camada intermediária formada pelas lâminas basais do endotélio capilar e do podócito
  • Carregada negativamente → favorece a filtração de catiões
• Epitélio (podócitos):
  • Anexado à MBG com vários processos podocitários
  • Os processos interdigitam-se, formando lacunas (ou poros) de aproximadamente 40 nm de tamanho.
  • Os poros são cobertos por uma membrana chamada diafragma de fenda:
    • Uma forma única de junção intercelular
    • Consiste em várias proteínas, incluindo nefrina
    • Auxilia na função de filtração

Regulação da Taxa de Filtração Glomerular

O rim tem vários níveis de mecanismos reguladores na TFG:

• Autoregulação do fluxo sanguíneo renal em geral
• Constrição relativa e dilatação das arteríolas aferentes e eferentes
• Feedback tubuloglomerular
• Mecanismos de ajuste fino: parácrino, endócrino e neural

Autorregulação do fluxo sanguíneo renal

O fluxo sanguíneo renal é autorregulado através de um processo reflexivo localizado chamado de resposta miogénica.

• Resposta miogénica: ↑ PA estira arteríolas aferentes → ativa canais iónicos direcionados para dentro → despolarização → contração de arteríolas
  • ↑ PA sistémica → vasoconstrição da arteríola aferente → ↓ FSR
  • ↓ PA sistémica → vasodilatação da arteríola aferente → ↑ FSR
• Mantém o FSR relativamente constante dentro de uma faixa de PAs arteriais médias normais (a faixa autorreguladora)
• Um FSR estável permite que outros mecanismos regulatórios (em vez da PA sistémica) regulem a TFG.

Hemodinâmica glomerular

A regulação primária da filtração glomerular ocorre dentro do próprio glomérulo pela constrição e dilatação das arteríolas aferentes e eferentes. Isto afeta a pressão hidrostática dentro dos capilares glomerulares.

• Parâmetros principais:
  • FSR
  • Pressão do ultrafiltrado (P_UF), que se correlaciona com a pressão hidrostática capilar glomerular (P_GC)
  • TFG
  • Fluxo tubular: refere-se à urina primária filtrada que sai do espaço de Bowman
• Arteríola aferente:
  • Pensar em termos de como a mudança do fluxo de sangue afeta a pressão para a frente.
  • Constrição:
    • Diminui todos os parâmetros
    • ↓ Influxo → ↓ FSR→ ↓ P_UF →↓ TFG → ↓ fluxo tubular
  • Dilatação:
    • Aumenta todos os parâmetros
    • ↑ Influxo → ↑ FSR→ ↑ P_UF → ↑ TFG → ↑ fluxo tubular
• Arteríola eferente:
  • Pensar em termos de como a mudança do fluxo de saída afeta a pressão para trás
  • Constrição: ↓ influxo → ↑ P_UF → ↑ TFG → ↑ vazão tubular mas ↓ FSR
  • Dilatação: ↑ efluxo → ↓ P_UF  → ↓ TFG→ ↓ fluxo tubular mas ↑ FSR
• Sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA):
  • ↓ PA → ↓ estiramento da arteríola aferente → desencadeia a libertação de renina das células justaglomerulares dentro das arteríolas aferentes
  • ↑ Renina → ↑ angiotensina I → ↑ angiotensina II:
    • Vasoconstrição sistémica → ↑ PA para manter o FSR
    • Vasoconstrição das arteríolas aferente e eferente, mas com mais constrição do eferente → ↑ P _GC → ↑ TFG mas ↓ em FSR
    • Estimula a aldosterona → ↑ Na e reabsorção de água → ↑ na PA sistémica e FSR
  • ↑ PA tem os efeitos opostos.

Feedback tubuloglomerular

As células da mácula densa dentro dos túbulos podem sentir o fluxo tubular e ajustar a secreção de substâncias que afetam a TFG. Este processo é chamado de retroalimentação tubuloglomerular.

• Células da mácula densa (localizadas nos túbulos distais):
  • Sentem o fluxo relativo de NaCl, que se correlaciona diretamente com a TFG
  • ↑ fluxo de NaCl = ↑ TFG
  • As células da mácula densa podem:
    • Secretar adenosina
    • Estimular independentemente as células justaglomerulares para secretar renina (ativar o SRAA)
• Adenosina: ↓ TFG
  • Contrai as arteríolas aferentes
  • Dilata as arteríolas eferentes
• Renina: ↑ TFG (ver SRAA acima)
• Exemplos:
  • ↑ TFG → ↑ fluxo tubular de NaCl → células da mácula densa sentem ↑ fluxo → libertam adenosina (e inibem a renina) → TFG ↓ (normaliza)
  • ↓ TFG → ↓ fluxo tubular de NaCl → as células da mácula densa sentem ↓ fluxo → estimulam a libertação de renina (e inibem a adenosina) → TFG ↑ (normaliza)

Mecanismos de ajuste fino

• Mecanismos parácrinos:
  • Vasoconstritores arteríolas (↓ FSR):
    • Endotelinas
    • Leucotrienos
  • Vasodilatadores arteríolas (↑ FSR):
    • ON
    • Prostaglandinas
• Mecanismos endócrinos:
  • Angiotensina II: ↑ pressão hidrostática glomerular por constrição preferencial da arteríola eferente → ↑ TFG mas ↓ FSR
  • Peptídeo natriurético atrial (ANP, pela sigla em inglês): vasodilatação da arteríola aferente → ↑ TFG e ↑ FSR
• Mecanismos neurais:
  • Vasoconstrição das arteríolas mediada pelo sistema nervoso simpático → ↓ FSR
  • Epinefrina, norepinefrina

Clearance

A clearance descreve a quantidade de volume de plasma que é completamente depurada de uma determinada substância por unidade de tempo. A clearance é igual à TFG com substâncias que são filtradas livremente (não bloqueadas pela barreira glomerular), não reabsorvidas e não secretadas.

Fórmula de clearance renal

C_x = U_x ⋅ V/P_x

• C_x é a clearance da substância x (por exemplo, creatinina).
• U_x é a concentração urinária da substância x.
• P_x é a concentração plasmática da substância x.
• V é a taxa de fluxo de urina.

Substâncias usadas para medição da clearance

• Inulina:
  • Um polissacarídeo não endógeno (deve ser administrado IV)
  • Um indicador ideal para TFG porque é:
    • Filtrada livremente
    • Não reabsorvida
    • Não secretada
  • Usada para fins de investigação, não frequentemente usada na prática clínica

• Creatinina:
  • Um subproduto do metabolismo muscular
  • Bom indicador para TFG:
    • Filtrada livremente
    • Não reabsorvida
    • Pequena quantidade secretada: leve tendência a sobreestimar a TFG (porque parte é eliminada por secreção em vez de filtração)
  • Padrão clínico para estimativa de TFG e função renal geral:
    • Produto endógeno do metabolismo muscular
    • Facilmente medida em análises sanguíneas de rotina (por exemplo, estudo metabólico básico)
    • Pode facilmente ajustar para uma ligeira imprecisão do efeito de secreção
• Hipurato de para-amino (HPA):
  • Indicador ideal para FPR (filtrado livremente, não reabsorvido, totalmente secretado)
  • Não endógeno (deve ser administrado IV)
  • Não é frequentemente usado na prática

Avaliação Clínica da TFG

Colheita de urina de 24 horas para clearance da creatinina

• Parâmetro “gold standard” para avaliação da TFG
• Pode ser impraticável:
  • O doente deve ser motivado a colher toda a urina por 24 horas.
  • Leva vários dias para obter resultados
  • Comum ter coleções de urina incompletas, difíceis de interpretar
• Às vezes feito se for desejada uma medição de TFG muito precisa (por exemplo, antes de iniciar a diálise)

Creatinina sérica

A creatinina sérica é normalmente a medida usada para a determinação da TFG, devido à sua facilidade de colheita e tempo de resposta rápido.

• Existe uma relação logarítmica inversa entre a creatinina sérica e a TFG.
  • Aumento na Cr de 1 para 2 = aproximadamente 50% de redução na TFG, mas
  • Aumento no Cr de 4 para 5 = diminuição relativamente pequena na TFG
  • Implicações clínicas:
    • Pequenas alterações na creatinina sérica devem ser observadas com atenção.
    • Diálise/transplante são frequentemente considerados quando a creatinina sérica é consistentemente > 4 mg/dL.
• A creatinina sérica pode estar falsamente elevada: não tem ↑ correspondente no soro BUN
  • ↓ Secreção tubular de creatinina: trimetoprima, cimetidina
  • Interferência na análise laboratorial: acetoacetato (na cetoacidose diabética (CAD)), cefoxitina, flucitosina
  • ↑ Produção de creatinina: ingestão excessiva de creatina (suplemento alimentar), lesão do músculo esquelético
• A creatinina sérica pode ter alterações verdadeiras em várias circunstâncias comuns além da LRA ou DRC:
  • Gravidez:
    • Diminui ligeiramente durante o 1º e 2º trimestres
    • Retorna ao valor pré-gestacional no 3º trimestre
  • Envelhecimento:
    • Aumenta muito lentamente com a idade
    • A TFG pode diminuir em 0,5–1 mL/min/ano em adultos saudáveis.
  • Diabetes:
    • A creatinina sérica diminui no início do curso da doença devido à hiperfiltração.
    • Com o tempo, a hiperfiltração causa danos e resulta em creatinina sérica elevada.
  • Massa muscular muito baixa: cirrose, desnutrição, amputação:
    • Frequentemente têm creatinina sérica < 0,5 na linha de base
    • As equações da TFG sobreestimaram a verdadeira função renal.
    • Pequenas alterações (por exemplo, creatinina sérica 0,5 → 1) representam LRA grave nestes doetes (frequentemente não percebida pelos médicos).

Taxa de filtração glomerular estimada da creatinina sérica

• Indicador clínico mais comum de TFG
• Várias fórmulas foram desenvolvidas e validadas:
  • Cockcroft-Gault, Modification of Diet in Renal Disease (MDRD), Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration (CKD-EPI)
  • Variáveis de entrada: creatinina sérica, idade, sexo, raça (correlaciona-se com a massa muscular)
  • Nota: a equação CKD-EPI revista em 2021:
    • Já não introduz a raça
    • É recomendada atualmente pela National Kidney Foundation para estimar a TFG
  • As fórmulas são precisas apenas em condições de estado estacionário:
    • Precisas na DRC
    • Sem precisão na LRA
  • Na prática, são usadas calculadoras online simples para esta fórmula.
• eTFG é usada para encenar a doença renal crónica:
  • Estádio 1: TFG ≥ 90 mL/min/1,73 m²
  • Estádio 2: TFG 60–89 mL/min/1,73 m²
  • Estádio 3: TFG 30–59 mL/min/1,73 m²
  • Estádio 4: TFG 15–29 mL/min/1,73 m²
  • Estádio 5: TFG< 15 mL/min ^/ 1,73 m²
• eTFG também é frequentemente usada para ajustar as doses de fármacos para a função renal.

Relevância Clínica

A filtração glomerular é mais frequentemente usada para avaliar a função renal geral e estratificar a DRC em estádios. Além disso, existem processos patológicos específicos do glomérulo que prejudicam a filtração. As doenças são tipicamente categorizadas como nefróticas (principalmente proteinúria) ou nefríticas (principalmente hematúria).

• Vasculite ANCA: vasculite necrotizante que afeta pequenos vasos, incluindo os capilares do glomérulo.
• Síndrome de Alport: condição genética que resulta na produção de colágeno tipo IV anormal, que afeta a MBG, além da cóclea e do olho, levando a disfunção renal progressiva, perda auditiva neurossensorial e anomalias oculares.
• Doença anti-MBG (doença de Goodpasture): vasculite rara de pequenos vasos com anticorpos policlonais circulantes dirigidos contra antigénios dentro da MBG que resulta em glomerulonefrite rapidamente progressiva e/ou hemorragia alveolar.
• Doença de lesões mínimas: uma das principais causas de síndrome nefrótica causada pela fusão (retração, alargamento e encurtamento) dos processos podocitários: A causa subjacente da doença de lesões mínimas não é clara, mas as evidências sugerem que a disfunção das células T pode desempenhar um papel causal. O tratamento geralmente envolve glicocorticoides.
• Nefropatia membranosa: causa comum de síndrome nefrótica resultante do espessamento da MBG devido a depósitos imunes de anticorpos IgG direcionados contra antigénios nos processos podocitários.