Os rins regulam a homeostasia da água e dos solutos através dos processos de filtração, reabsorção, secreção e excreção. Após a filtração do sangue através dos glomérulos, o sistema tubular assume o controlo e é responsável pelo ajuste da composição da urina em todo o nefrónio restante. A reabsorção, a secreção e a excreção ocorrem através de mecanismos de transporte ativos e passivos e respondem dinamicamente às necessidades atuais do corpo para manter a homeostasia da composição plasmática e do volume sanguíneo. Os segmentos primários do sistema tubular incluem o túbulo proximal, a ansa de Henle, o túbulo contornado distal e os ductos coletores. Cada segmento tem transportadores e funções únicos.
Localizada na membrana basolateral das células dos túbulos
Transporta:
3 Na+ para fora da célula
2 K+ para dentro da célula
Cria um gradiente de concentração de Na+ e um gradiente de voltagem:
O lúmen do túbulo torna-se eletronegativo na porção inicial do túbulo contornado proximal (no entanto, a eletronegatividade altera-se à medida que as substâncias são absorvidas ao longo do nefrónio).
Os mecanismos de transporte ativo e passivo dependem destes gradientes.
Estabelecimento do gradiente de concentração de Na+ e gradiente de voltagem pela ATPase Na+/K+
A água move-se através das junções apertadas epiteliais (subtipo de junções apertadas “permeáveis”).
O movimento da água é ditado pela osmolaridade (osmose).
Transcelular:
A água move-se de e para a célula através de canais específicos conhecidos como aquaporinas.
As aquaporinas localizam-se em:
TP
Porção descendente fina da ansa de Henle
Ductos coletores
Arrastamento do solvente:
Alguns solutos são “arrastados” à medida que a água se move.
Os solutos movem-se através de correntes de conveção criadas pelo movimento da água.
Mecanismos do movimento da água através da célula: O caminho superior mostra o movimento paracelular da água através de junções apertadas com arrasto de solvente. O percurso de baixo mostra o movimento transcelular da água através dos canais de aquaporina.
A reabsorção capilar peritubular difere da reabsorção capilar regular, de forma a maximizar a reabsorção das substâncias de volta à corrente sanguínea.
Os capilares normais filtram ao longo da 1ª metade e reabsorvem ao longo da 2ª metade:
Metade arterial: maior pressão hidrostática capilar e menor pressão oncótica → filtração
Metade venosa: menor pressão hidrostática capilar e maior pressão oncótica → reabsorção
Os capilares peritubulares reabsorvem o fluido em todo o seu comprimento:
Menor pressão hidrostática capilar e maior pressão oncótica capilar em todo o seu comprimento
Não há nenhuma área de filtração
Forças de Starling de um capilar normal (esquerda) e de um capilar peritubular (direita). Em ambas as imagens, as linhas pontilhadas representam a pressão oncótica, enquanto a linha sólida representa a pressão hidrostática.
A filtração glomerular é um processo muito pouco específico, resultando na filtração de grandes quantidades de substâncias importantes que o corpo precisa de reter (por exemplo, Na+, HCO3–). A função principal do TP é reabsorver o máximo possível dessas substâncias. Posteriormente, os outros segmentos de nefrónio otimizam a composição da urina.
Anatomia do TP
Dividido em 2 partes: túbulo contornado proximal e TRP
Túbulo contornado proximal: local primário para reabsorção do TP
TRP: importante para a secreção no TP
Células de bordadura de escova delimitam o lúmen do túbulo para aumentar a área de superfície para reabsorção.
A ATPase Na+/K+ está localizada na membrana basolateral das células epiteliais.
Reabsorção de potássio, cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) no TP
Porção inicial do TP: reabsorção paracelular via arrasto pelo solvente
Porção final do TP: paracelular via gradiente de voltagem
Devido à reabsorção a montante do Cl– na porção inicial do TP, a polaridade na porção final do TP altera-se.
Na porção final do TP, o lúmen tubular torna-se mais eletropositivo, e o interstício basolateral torna-se mais eletronegativo.
Eficiência:
80% do K+ filtrado é reabsorvido no TP.
65% do Ca2+ filtrado é reabsorvido no TP.
15% do Mg2+ filtrado é reabsorvido no TP.
Transporte de potássio no túbulo proximal: Na porção inicial do túbulo proximal, a reabsorção de potássio ocorre principalmente através do arrasto pelo solvente com a reabsorção de água. Na porção final do TP, o gradiente de voltagem altera-se (devido à reabsorção a montante de Cl–) e o potássio é reabsorvido através de difusão paracelular através das junções apertadas que seguem o gradiente elétrico.
A secreção ocorre principalmente no TRP (ou seja, na porção final do TP) e permite a eliminação de substâncias endógenas e exógenas, como toxinas e drogas.
Aniões orgânicos
Os aniões orgânicos (OA–s) são movidos do lado basolateral para as células por transportadores de aniões orgânicos (OATs).
Transportados para o lúmen do túbulo por 2 proteínas:
Transportador multirresistente (MRP2)
Trocador OAT4
Exemplos de OA–s secretados no TP: sais biliares, urato, certos fármacos (ver tabela abaixo)
Secreção aniónica orgânica na porção final do túbulo proximal MRP2: transportador multirresistente NaDC: Transportador de dicarboxilato dependente de Na+ OA–: anião orgânico OAT: transportador de aniões orgânicos
α-KG: α-ketoglutarate
Secreção orgânica de catiões (OC+) no túbulo proximal MDR1: transportador multirresistente OCT: transportador de catiões orgânicos OCTN: transporte de catiões orgânicos e zwitteriões
A ansa de Henle é um segmento complexo do nefrónio com 2 objetivos principais: manter o gradiente corticomedular e reabsorver quantidades moderadas de Na+ e água. Estes 2 processos estão ligados através do sistema multiplicador de contracorrente nas porções finas da ansa, e a absorção adicional de Na+ ocorre através do transporte ativo na porção ascendente espessa.
A teoria do multiplicador de contracorrente explica como o movimento de fluidos e solutos cria um gradiente corticomedular significativo. Este processo ocorre principalmente nas porções finas da ansa de Henle e através da reciclagem da ureia.
Dentro das porções finas da ansa de Henle:
Porção descendente fina:
Permeável apenas à água e não a solutos.
Quantidades crescentes de água saem dos túbulos à medida que o fluido desce pelos túbulos através das áreas do interstício com uma osmolalidade cada vez mais elevada (conhecida como “deslocamento do fluido”).
O fluido tubular torna-se concentrado.
Porção ascendente fina:
Permeável apenas a solutos (via transporte passivo) e não a água.
Quantidades crescentes de solutos saem do túbulo à medida que o fluido do túbulo ascende através de áreas do interstício com osmolalidade decrescente (conhecido como um “efeito único“).
O fluido tubular torna-se novamente quase isotónico na extremidade da porção ascendente fina.
A repetição do “deslocamento do fluido” seguida de um “efeito único” múltiplas vezes gera e mantém o gradiente corticomedular.
Efeito do gradiente corticomedular no transporte de água e sódio na porção descendente fina (PDF)
O túbulo contornado distal (TCD) é outro “segmento de diluição” do nefrónio, onde o cotransportador de NaCl sensível aos tiazidas ajuda a gerar fluido tubular hipotónico devido ao facto de o TCD não ser permeável à água. O transporte de K+, Mg+2, e Ca2+ também ocorre neste segmento.
Reabsorção de cálcio
Reabsorvido através de canais apicais TRPV5:
O TRPV5 é regulado positivamente pela ação da PTH.
↑ PTH → ↑ adeniliclase e fosfolipase C → ↑ fosforilação do canal TRPV5 → ↑ probabilidade de abertura do canal TRPV5 → ↑ reabsorção de Ca2+
Dentro da célula, o Ca2+ está ligado à proteína calbindina:
Necessária devido aos efeitos citotóxicos de uma concentração de Ca2+ intracelular elevada
Transporta Ca2+ para a membrana basolateral
O Ca2+ é movido para o interstício basolateral através de 2 mecanismos:
Não requer uma proteína de transporte citosólica (como a calbindina)
Desconhece-se o mecanismo de movimentação para o interstício basolateral.
Reabsorção de sódio
Ocorre através de 2 mecanismos:
Cotransportador NaCl:
O Na+ e Cl– são reabsorvidos.
Local de ação dos diuréticos tiazídicos
Canais epiteliais de sódio (ENaC):
O Na+ é reabsorvido por si só.
Cria um gradiente de voltagem porque não há transporte combinado de outros iões com carga (ou seja, não é trocado por outro catião, ou cotransportado com um anião)
Também encontrado nos ductos coletores
Local de ação do amilorido (diurético poupador de K+)
Reabsorção no túbulo contornado distal (TCD): O sódio e o cloreto são reabsorvidos no TCD, mas o TCD não é permeável à água, permitindo a diluição da urina.
O K+ não é reabsorvido no TCD, mas é secretado na porção final do TCD.
A secreção ocorre através dos canais ROMK das células principais (localizadas principalmente nos ductos coletores, mas também presentes na porção final do TCD):
Potenciado pelo lúmen electronegativo pela ação dos ENaC (o mesmo que na reabsorção de Cl–)
Os canais ROMK são regulados positivamente pela aldosterona.
A secreção de K+ através dos ROMK aumenta se a atividade dos ENaC aumentar.
Os ductos coletores são os pontos onde vários nefrónios se juntam durante as fases finais da formação da urina. As células intercaladas e as células principais atuam para ajustar a composição final e a concentração da urina, antes da sua eliminação.
Células intercaladas
As células intercaladas são ainda divididas em subtipos α e β, cada um com uma composição ligeiramente diferente de transportadores e outras proteínas.
Proteínas apicais:
ATPase H+/K+:
1 H+ para fora da célula, 1 K+ para dentro da célula
Envolvido no ajuste ótimo da reabsorção de K+
ATPase H+:
1 H+ fora da célula
Envolvido na secreção ácida
Trocador Cl–/HCO3– (células β-intercaladas)
Canais Cl–
Proteínas basolaterais:
ATPase Na+/K+
ATPase H+ (células β-intercaladas):
Emparelhada com o permutador apical Cl–/HCO3–
Envolvido com homeostasia ácida
Trocador Cl–/HCO3– (células α-intercaladas):
Emparelhado com o canal apical Cl–
Envolvido na reabsorção de Cl–
Células principais
As células principais são responsáveis pelo ajuste ótimo do Na+ e do K+ na urina, que muitas vezes é em resposta à hormona aldosterona. As células principais são também o local do canal apical de aquaporina AQP2, que é um componente chave no ajuste da concentração de urina.
Proteínas apicais:
Canal ENaC: 1 Na+ move-se para dentro da célula
A reabsorção de Na+ é potenciada pelo gradiente Na+ gerado pela ATPase Na+/K+.
Para cada Na+ que se move para dentro da célula, 1 Cl– é deixado no lúmen tubular.
Cria um gradiente elétrico onde o lúmen é mais negativo.
Regulação:
↑ Expressão/probabilidade de abertura com aldosterona
↑ Resultados da entrega distal de Na+ no ↑ da atividade do canal ENaC
Canal ROMK: 1 K+ move-se para fora da célula
A secreção de K+ é potenciada por gradientes químicos e elétricos de K+ gerados pela ATPase Na+/K+ e canais ENaC.
Os canais ROMK podem abrir e fechar; há um ↑ da probabilidade de abertura com:
Aldosterona
↓ Intracellular ATP (indica que o ATP acabou de ser usado pela ATPase Na+/K+ para trazer o K+ para a célula)
Aquaporina 2 (AQP2): canal de água passivo
A água na medula renal é hipertónica em comparação com a urina devido ao sistema multiplicador de contracorrente e aos segmentos diluidores.
A água deixa os ductos coletores seguindo o seu gradiente osmótico para permitir o efluxo se os canais de aquaporina estiverem presentes.
A ADH estimula a produção e a inserção de aquaporinas:
↑ níveis de ADH → ↑ aquaporinas → ↑ reabsorção de água → urina concentrada
↓ níveis de ADH → ↓ aquaporinas → ↓ reabsorção de água → urina diluída
Via do canal de aquaporina: A hormona antidiurética (ADH) liga-se ao seu recetor (V2), estimulando a adenilato ciclase, aumentando assim o AMPc e iniciando uma cascata de fosforilação proteica que termina com o aumento da transcrição e da tradução dos canais AQP2.
A tabela seguinte resume a reabsorção, a secreção e as moléculas reguladoras importantes em todo o sistema tubular. As moléculas reguladoras são anotadas entre parênteses, e “+” e “-” indicam estimulação e inibição, respetivamente.
Tabela: Moléculas reabsorvidas e secretadas ao longo do nefrónio
Segmentos/moléculas
Túbulo proximal (túbulo contornado proximal e TRP)
Consumo normal de K: 10%–100% do consumo dietético secretado (+Ald)
Dieta baixa em K: 2% reabsorvido
Consumo normal de K: 5%–50% do consumo dietético reabsorvido
Dieta baixa em K: 6% reabsorvido
Consumo normal de K: 10%–100% do consumo dietético
Dieta baixa em K: 2%
Sódio
67% reabsorvido (+Ang-II)
25% reabsorvido (+Ang-II)
5% reabsorvido (+Ald, -ANP)
3% reabsorvido (+Ald, -ANP)
1%
Água
67% reabsorvida
15% reabsorvida
–
18% reabsorvida (+ADH, -ANP)
1%
*O somatório das percentagens é superior a 100% devido à reciclagem da ureia.
PTH: hormona paratiroideia
TRP: túbulo reto proximal
Ang-II: angiotensina-II
Ald: aldosterona
ADH: hormona antidiurética
ANP: peptídeo natriurético auricular
Carcinoma de células renais: a doença maligna renal primária mais comum que tem origem nas células tubulares renais (mais frequentemente no TP).
Inibidores SGLT2: uma classe de fármacos orais utilizados no tratamento da diabetes mellitus tipo 2. Os inibidores SGLT2 bloqueiam a reabsorção de glucose através do transportador SGLT2 no TP, fazendo com que a glucose seja excretada na urina em vez de ser reabsorvida. Os nomes dos inibidores SGLT2 terminam em -gliflozina (por exemplo, empagliflozina) e são considerados opções de segunda linha. Um efeito secundário importante é o aumento do risco de infeções do trato geniturinário.
Diuréticos da ansa: uma classe de diuréticos usados frequentemente (incluindo furosemida, bumetanida e torsemida) que exercem os seus efeitos ao bloquear o cotransportador NKCC2 na porção ascendente espessa da ansa de Henle. Os iões de sódio permanecem no lúmen do túbulo e obrigam a água a permanecer com ele, resultando em ação diurética. A hipocaliemia é um efeito colateral comum devido à ação do aumento da entrega distal de Na+ nos canais ROMK.
IECA: uma classe de fármacos anti-hipertensores usada frequentemente que inibe o eixo RAA ao nível da ECA. Os nomes dos fármacos desta classe terminam em -pril (por exemplo, lisinopril, enalapril) e são usados frequentemente no tratamento da insuficiência cardíaca e da proteinúria, além da hipertensão. Estes fármacos são clinicamente intercambiáveis com os antagonistas dos recetores da aldosterona.
Antagonistas dos recetores deAngiotensina II: uma classe de fármacos anti-hipertensores frequentemente utilizados, que inibe o eixo RAA ao nível do recetor. Os nomes dos medicamentos desta classe terminam em -artan (e.g., losartan, candesartan) e são normalmente utilizados para o tratamento da insuficiência cardíaca e da proteinúria, para além da hipertensão. Estes fármacos são clinicamente permutáveis com os inibidores da ECA e são frequentemente utilizados quando os inibidores da ECA não são tolerados devido ao efeito secundário, relativamente comum, da tosse (que não é uma característica dos antagonistas dos recetores da angiotensina II).
Diabetes insipidus (DI): doença resultante da ausência de secreção de ADH (DI central) ou da resistência à ADH (DI nefrogénica). A falta de estimulação da ADH nas células tubulares resulta na diminuição dos canais de aquaporina nos ductos coletores, o que, por sua vez, leva a uma diminuição da reabsorção de água, a uma diluição inadequada da urina e à poliúria. O tratamento inclui a administração de desmopressina (ddAVP), um analógico da ADH.
Antagonistas de recetores V2: também conhecidos como “vaptanos”, esta classe de fármacos inibe a ação da ADH ao nível do recetor. Os antagonistas dos recetores V2 são utilizados no tratamento do SIADH, que provoca hiponatremia por reabsorção inadequada da água dos canais de aquaporina nos ductos coletores. O tolvaptano é o fármaco oral desta classe usado com maior frequência.
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