Filtração Glomerular

Os rins são os principais responsáveis pela manutenção da homeostase da água e dos solutos através dos processos de filtração, reabsorção, secreção e excreção. A filtração glomerular é o processo de conversão do suprimento sanguíneo sistémico num filtrado, que acabará por se tornar na urina. Processos regulatórios complexos garantem que apenas as substâncias apropriadas no sangue sistémico sejam perdidas na urina e que o fluxo urinário seja satisfatoriamente equilibrado para manter o estado de volume sistémico adequado. Anomalias do glomérulo podem causar várias condições clinicamente importantes.

Última atualização: Jun 28, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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
Visão geral do glomérulo

Descrição geral do glomérulo:
O sangue e o filtrado fluem através do glomérulo. O sangue entra pela arteríola aferente e, à medida que se move pelos capilares glomerulares (que estão intimamente associados aos podócitos filtrantes), uma porção do plasma é filtrada através da barreira glomerular para o espaço de Bowman. O filtrado (que se torna a urina) então sai pelo túbulo proximal, enquanto o sangue que não foi filtrado (e permanece nos vasos) sai pela arteríola eferente.

Imagem por Lecturio.

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)
Circulação renal (diagrama)

Circulação renal

Imagem por Lecturio.

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
Circulação renal

Circulação renal

Imagem por Lecturio.

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)
Anatomia do néfron

Anatomia do nefrónio

Imagem por Lecturio.

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 [ (PGC – PBS) – (πGC – πBS) ]:

  • Kf : barreira de filtração; medida da área de superfície e permeabilidade glomerular
  • PGC : pressão hidrostática capilar glomerular
  • PBS : pressão hidrostática do espaço de Bowman
  • πGC : pressão oncótica capilar glomerular
  • πBS : 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
Barreira glomerular

Diagrama da barreira glomerular:
A: Endotélio fenestrado dos capilares glomerulares
B: Membrana basal
C: Camada epitelial que demonstra os processos podocitários e proteínas estruturais que criam o diafragma em fenda

Imagem por Lecturio.

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.
Impacto da pressão arterial média na taxa de fluxo de sangue renal (rbf) e taxa de filtração glomerular (tfg)

Impacto da pressão arterial média na taxa de fluxo do fluxo sanguíneo renal (FSR) e na taxa de filtração glomerular (TFG):
Observar que dentro da faixa de autorregulação, TFG e FSR permanecem relativamente constantes.

Imagem por Lecturio.

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 (PUF), que se correlaciona com a pressão hidrostática capilar glomerular (PGC)
    • 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→ ↓ PUF →↓ TFG → ↓ fluxo tubular
    • Dilatação:
      • Aumenta todos os parâmetros
      • ↑ Influxo → ↑ FSR→ ↑ PUF → ↑ TFG → ↑ fluxo tubular
  • Arteríola eferente:
    • Pensar em termos de como a mudança do fluxo de saída afeta a pressão para trás
    • Constrição: ↓ influxo → ↑ PUF → ↑ TFG → ↑ vazão tubular mas ↓ FSR
    • Dilatação: ↑ efluxo → ↓ PUF  → ↓ 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)
Respostas metabólicas do rim ao fluxo tubular alto e baixo

Respostas metabólicas do rim ao fluxo tubular alto e baixo
AA: arteríola aferente
EA: arteríola eferente
JG: justaglomerular

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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

Cx = Ux ⋅ V/Px

  • Cx é a clearance da substância x (por exemplo, creatinina).
  • Ux é a concentração urinária da substância x.
  • Px 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
Propriedades da inulina como medida de depuração

Propriedades da inulina como medida de clearance

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Vídeos recomendados

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).
Relationship between creatinine and gfr

Relação entre creatinina e TFG
eGFR: estimativa de TFG

Imagem por Lecturio.

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.

Referências

  1. Inker LA, Astor BC, Fox CH, et al. (2014). KDOQI US commentary on the 2012 KDIGO clinical practice guideline for the evaluation and management of CKD. American Journal of Kidney Diseases 63:713–735. https://doi.org/10.1053/j.ajkd.2014.01.416
  2. Inker LA, Perrone RD. (2020). Assessment of kidney function. UpToDate. Retrieved March 7, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/assessment-of-kidney-function
  3. Inker LA, Perrone RD. (2020).  Drugs that elevate the serum creatinine concentration. UpToDate. Retrieved March 7, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/drugs-that-elevate-the-serum-creatinine-concentration
  4. Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO). (2012). Clinical Practice Guideline for the Evaluation and Management of Chronic Kidney Disease (CKD). https://kdigo.org/guidelines/ckd-evaluation-and-management/
  5. Renal functions, basic processes, and anatomy. (2018). In Eaton DC, Pooler JP (Eds.), Vander’s Renal Physiology, 9th ed. McGraw-Hill. 
  6. Renal blood flow and glomerular filtration. (2018). In Eaton DC, Pooler JP (Eds.), Vander’s Renal Physiology, 9th ed. McGraw-Hill.
  7. Schwandt A, Denkinger M, Fasching P, et al. (2017). Comparison of MDRD, CKD-EPI, and Cockcroft-Gault equation in relation to measured glomerular filtration rate among a large cohort with diabetes. Journal of Diabetes and Its Complications 31:1376–1383. https://doi.org/10.1016/j.jdiacomp.2017.06.016
  8. Thadhani RI, Maynard SE. (2020). Maternal adaptations to pregnancy: renal and urinary tract physiology. UpToDate. Retrieved March 7, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/maternal-adaptations-to-pregnancy-renal-and-urinary-tract-physiology

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