Regulação Renal de Sódio e Água

Conceitos de Base

Compartimentos de fluidos

Para entender a regulação do sódio renal e da água, é importante entender como a água é normalmente distribuída no corpo.

Água corporal total (ACT):

• Uma percentagem do peso da massa magra corporal
• A ACT é responsável por:
  • 60% do peso magro nos homens
  • 50% de peso magro nas mulheres

Fluido intracelular (FIC):

• Todo o fluido contido dentro das células pelas suas membranas plasmáticas.
• ⅔ da ACT

Fluido extracelular (FEC):

• Todo o fluido fora das células
• ⅓ da ACT
• Dividido em 2 sub-compartimentos:
  • Líquido intravascular:
    • O componente fluido do sangue (também conhecido como plasma)
    • ¼ do FEC
    • Aproximadamente 8% dos ACT (⅓ x ¼)
  • Fluido intersticial:
    • O fluido que envolve as células que não estão dentro do sangue.
    • ¾ do FEC
    • Aproximadamente 25% da ACT (⅓ x ¾)

Osmolalidade

A osmolalidade plasmática refere-se à concentração combinada de todos os solutos no sangue.

• Determinantes da osmolalidade plasmática:
  • Determinado principalmente pelo Na⁺ sérico (sNa⁺)
  • A glicose e o nitrogénio ureico (BUN) contribuem, mas num grau muito menor quando presentes em valores normais.
  • Todos os outros solutos contribuem apenas com uma percentagem insignificante → não incluídos na fórmula
• Equação: osmolalidade plasmática = (2 x sNa⁺) + (glucose/18) + (BUN/2.8)
• Valores normais: 275-295 mOsm/kg H₂O
• Regulação:
  • Osmorecetores no hipotálamo sentem a osmolalidade.
  • Importante para a regulação da água

Tonicidade

A tonicidade plasmática refere-se à concentração apenas dos solutos osmoticamente ativos no sangue e é muitas vezes referida como osmolalidade efetiva.

• Solutos osmoticamente ativos:
  • Não se equilibram através de uma membrana semipermeável (estes solutos não se movem livremente através das membranas celulares)
  • Diferença nas concentrações em cada lado da membrana → cria uma força osmótica
  • Estes solutos são chamados “osmoles eficazes”.
• Solutos não-omoticamente ativos:
  • Equilibram-se através de uma membrana semipermeável (estes solutos podem mover-se livremente através das membranas celulares)
  • Concentrações iguais em cada lado da membrana → sem força osmótica
  • Estes solutos são chamados “osmoles ineficazes”.
• Equação: osmolalidade plasmática efetiva = (2 x sNa⁺) + (glucose/18)
  • O Na⁺ e a glicose são osmoles eficazes:
    • A tonicidade plasmática é maioritariamente determinada pelo sNa⁺.
    • As concentrações normais de glicose não contribuem muito para a tonicidade.
  • A ureia (por exemplo, BUN) é um omole ineficaz → não considerado para a equação de tonicidade
  • Outros osmoles eficazes contribuem apenas com uma percentagem insignificante → não incluídos na fórmula
• Regulação:
  • Osmorecetores no rim sentem a tonicidade.
  • Importante para a regulação de Na⁺
• A tonicidade determina como a água se desloca entre os compartimentos de fluidos do corpo.
• Em comparação com o plasma normal, um fluido pode ser:
  • Hipertónico: contendo mais solutos osmoticamente ativos no fluido
  • Isotónico: contendo a mesma quantidade de solutos osmoticamente ativos no fluido
  • Hipotónico: solutos menos osmoticamente ativos no fluido
• A tonicidade pode ser discordante com a osmolalidade plasmática:
  • Insuficiência renal → BUN elevado → ↑ osmolalidade plasmática mas tonicidade normal
  • Intoxicação por etanol (omole ineficaz) → ↑ osmolalidade plasmática mas tonicidade normal

Distúrbios do equilíbrio hídrico

• O Na⁺ total no corpo determina o volume do FEC:
  • Hipovolemia: há depleção de volume → ↓ Na⁺ corporal total
  • Hipervolemia: há sobrecarga de volume → ↑ Na⁺ corporal total
  • Avaliado no exame físico, e não nos níveis de sNa⁺
• Os distúrbios do equilíbrio hídrico são caracterizados por anomalias na concentração de sNa⁺:
  • Hiponatremia: demasiada água
  • Hipernatremia: muito pouca água
  • Ambos os distúrbios podem existir com qualquer nível de Na⁺ total do corpo.

Balanço Renal de Sódio e Água

Um nefrónio é a unidade funcional do rim através da qual o fluido e os solutos, incluindo o Na⁺, são filtrados, reabsorvidos e secretados.

Glomérulo e túbulo proximal

• Glomérulo: A água e o Na⁺ são filtrados livremente.
• Túbulo proximal:
  • Aproximadamente ⅔ da água e do Na⁺ filtrados são reabsorvidos.
  • O fluido tubular é isotónico ao plasma.

Porção ascendente espessa da ansa de Henle (PAE)

• Localização do cotransportador de cloreto-sódio-potássio 2 (NKCC2 cotransporter)
  • O Na⁺, o K⁺, e o Cl^– são reabsorvidos.
  • A PAE não é permeável à água.
  • A água não segue os solutos (Na⁺, K⁺, Cl^–) até à medula.
  • Gera um gradiente osmótico entre o fluido tubular e a medula renal
• O fluido tubular é hipotónico em relação ao plasma.
• Conhecido como um “segmento de diluição” (a urina é diluída)

Túbulo contornado distal (TCD)

• Localização do cotransportador de NaCl sensível aos tiazídicos
  • O Na⁺ e o Cl^– são reabsorvidos.
  • O TCD não é permeável à água.
  • A água não segue os solutos (Na⁺, Cl^–) até à medula.
  • Gera um gradiente osmótico ainda mais forte entre o fluido tubular e a medula renal.
• O fluido tubular é ainda mais hipotónico para o plasma neste ponto.
• Outro “segmento de diluição”.

Ductos coletores

• O segmento principal responsável pela manutenção da osmolalidade plasmática através da concentração ou diluição da urina
• Contém os canais de aquaporina:
  • Permite a passagem de água do fluido tubular para a medula renal por difusão
  • A medula renal é hipertónica devido à reabsorção do soluto nos segmentos de diluição (PAE e TCD).
• A hormona antidiurética (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

Regulação do Sódio

Descrição Geral

O organismo regula o equilíbrio de Na⁺ através da deteção de alterações no volume de circulação efetivo (VCE), também conhecido como volume de sangue arterial efetivo (VSAE).

• O VCE é a porção do volume intravascular que se encontra apenas no lado arterial.
• As alterações no balanço de Na⁺ resultam em alterações no VCE.
• As alterações no VCE são transmitidas ao rim principalmente através de:
  • Eixo RAA
  • Peptídeos natriuréticos

Eixo renina-angiotensina-aldosterona

O eixo RAA é estimulado por um VCE baixo:

• O aparelho justaglomerular e os barorrecetores dos seios carotídeo e aórtico desencadeiam a libertação de renina dos rins quando o VCE é ↓
• Renina (rins) → converte angiotensinogénio (fígado) em angiotensina I
• ECA (pulmões) → converte angiotensina I em angiotensina II
• Angiotensina II:
  • Provoca vasoconstrição
  • Estimula a libertação de aldosterona (a partir do córtex adrenal)

Efeitos da aldosterona:

• Estimula a produção das seguintes proteínas dentro das células principais dos ductos coletores:
  • ATPase Na⁺/K⁺ na membrana basolateral
  • Canais epiteliais de sódio (ENaC) na membrana luminal: permite a reabsorção de Na⁺ do lúmen para as células principais
  • Canais externos renais de potássio medular (ROMK) na membrana luminal: permitem a excreção de K⁺ para a urina
• Estimula a reabsorção de Na⁺ a partir dos túbulos renais
  • A água segue o Na⁺.
  • Cria um gradiente elétrico negativo através do lúmen promovendo a secreção de K⁺ e H⁺ para a urina.
• Resultado final com ↑ aldosterona:
  • ↑ Na⁺ sérico (↓ excreção urinária de Na⁺)
  • ↑ TA (↑ reabsorção de água nos rins)
  • ↓ K⁺ sérico (↑ excreção urinária de K⁺)
  • ↑ pH sérico (↑ excreção urinária de H⁺)

Peptídeos natriuréticos

• Os peptídeos natriuréticos incluem:
  • Peptído natriurético auricular (ANP)
  • BNP
• Regulação:
  • Os barorreceptores cardíacos sentem um ↑ no VEC
  • Desencadeia a libertação de peptídeos natriuréticos das aurículas e ventrículos
• Funções dos peptídeos natriuréticos:
  • Estimulam a excreção urinária de Na⁺ (conhecida como “natriurese”)
  • A água segue o Na⁺.
  • O ANP também tem ações contrarregulatórias para inibir o eixo RAA.

Sumário

As alterações no VEC são detetadas pelo aparelho justaglomerular, barorrecetores do seio carotídeo e do arco aórtico e barorrecetores cardíacos.

• ↑ Na⁺ causa ↑ VEC (↑ estiramento), o que resulta em:
  • ↓ Libertação de renina
  • ↑ Libertação do peptídeo natriurético
  • Resultado final: ↑ Na⁺ e excreção de água
• ↓ Na⁺ causa ↓ VEC (↓ estiramento), o que resulta em:
  • ↑ Libertação de renina
  • ↓ Libertação do peptídeo natriurético
  • Resultado final: ↑ Na⁺ e retenção de água

Regulação da Água

Descrição Geral

• Para excretar a água, a urina é diluída, o que requer:
  • Entrega de solutos e líquido ao rim
  • Segmentos de diluição em funcionamento
  • Supressão da ADH
• Para reter a água livre, a urina é concentrada, o que requer:
  • ↑ Reabsorção de soluto na porção ascendente espessa da ansa
  • Presença de ADH
  • Capacidade dos ductos coletores para responder à ADH através da inserção de canais de aquaporina
• A ADH pode ser libertada em resposta à regulação osmótica e não osmótica.

Regulação da ADH osmótica

A regulação da água é principalmente controlada por osmorecetores no hipotálamo, que mantêm a osmolalidade plasmática numa faixa de valores estreita. Alterações muito pequenas na osmolalidade plasmática resultam em alterações na libertação de ADH e na sensação de sede.

• Osmorecetores:
  • Localizados no hipotálamo
  • Detetam alterações na osmolalidade do plasma (causadas por alterações no equilíbrio hídrico)
• ↑ Osmolalidade plasmática percebida pelos ativadores do hipotálamo:
  • Libertação de ADH da hipófise posterior
  • Sede
• A ADH liga-se a:
  • Recetores V₂ na membrana basolateral das células do ducto coletor → estimulam a inserção de canais de aquaporina na membrana apical
  • Os recetores V_1A na vasculatura → causam vasoconstrição
• Efeito geral:
  • ↑ osmolalidade plasmática → ↑ ADH → ↑ aquaporinas → ↑ reabsorção de água
  • ↓ osmolalidade plasmática → ↓ ADH → ↓ aquaporinas → ↑ excreção de água
• Níveis normais de ADH:
  • Normalmente mínimos quando a osmolalidade do plasma está em valores normais.
  • A secreção de ADH aumenta linearmente quando a osmolalidade do plasma é elevada.

Libertação não osmótica de ADH

Diminuições muito grandes no VEC podem causar a libertação de ADH independentemente, numa tentativa de preservar o volume.

• Pode ocorrer mesmo que a tonicidade plasmática não esteja elevada.
• Ocorre apenas em ambientes extremos, onde as perdas de VEC são elevadas o suficiente para causar hipotensão:
  • Hemorragia grave aguda
  • Diarreia severa
• Constitui um mecanismo de salvamento:
  • O corpo reabsorve o máximo de água possível para suportar a TA quando outros mecanismos (por exemplo, funcionamento do eixo RAA) não são suficientes.
  • ↓ volume suplanta uma ↓ da osmolalidade: se o volume já for suficientemente baixo, há libertação de ADH mesmo que o paciente já esteja hiposmótico.
• ↓ VEC é detetada por:
  • Células da macula densa
  • Arteríolas renais aferentes
  • Barorrecetores auriculares e dos seios carotídeos
• ↓ VEC desencadeia:
  • Ativação do eixo RAA
  • Libertação de norepinefrina
  • Supressão do ANP
  • Libertação de ADH
• Efeito final:
  • Vasoconstrição
  • ↑ Volume

Relevância Clínica

• Hipernatremia: concentração elevada de sNa⁺, definida como níveis de Na⁺ > 145 mmol/L. A fisiopatologia envolve com maior frequência a falta de acesso a água (por exemplo, alteração do estado mental, demência, paciente sob ventilação mecânica). Outra etiologia importante é a diabetes insipidus (DI). A hipernatremia ligeira é caracterizada por um aumento da sensação de sede, enquanto que a hipernatremia mais grave pode resultar em alteração do estado mental. A etiologia da hipernatremia é muitas vezes fácil de determinar com base na história clínica. O tratamento envolve principalmente a substituição do défice de água livre.
• DI: uma causa de hipernatremia devido ao aumento das perdas urinárias de água. A diabetes insipidus pode ser central, devido à diminuição da libertação de ADH, ou nefrogénica, devido à resistência renal à ADH. Sem uma ADH eficaz, a água não consegue ser absorvida eficazmente nos ductos coletores, levando a uma concentração urinária reduzida e a uma diluição inadequada da urina. Os pacientes irão apresentar poliúria, noctúria, polidipsia, hipernatremia e aumento da osmolalidade. O tratamento pode incluir desmopressina (para a DI central), uma dieta baixa em Na⁺/baixa em proteínas, diuréticos, e AINEs.
• Hiponatremia: diminuição da concentração de Na⁺, definida como níveis de Na⁺ < 135 mmol/L. A fisiopatologia é mais variada do que a hipernatremia, mas envolve mais frequentemente uma diluição do Na⁺ corporal total devido a um aumento da água corporal total. A apresentação clínica varia muito de assintomática a défice cognitivo subtil, convulsões e morte. O tratamento é orientado pela acuidade e gravidade dos sintomas, e geralmente envolve uma combinação de restrição de fluidos orais e fluidos hipertónicos intravenosos. A correção excessivamente rápida da hiponatremia pode levar a uma complicação neurológica irreversível conhecida como síndrome de desmielinização osmótica.
• Hipervolemia: aumento do volume de FEC que ocorre devido a um aumento do Na⁺ corporal total. A apresentação clínica inclui hipertensão, edema pulmonar, ascite, edema depressível nas extremidades inferiores e ganho de peso. As etiologias comuns incluem insuficiência cardíaca, cirrose e insuficiência renal. Nestas doenças, os mecanismos de regulação do Na⁺ são perturbados e o aumento do Na⁺ corporal total não é excretado. O tratamento é com diuréticos de ansa, o que resulta em aumento do Na⁺ urinário e perdas de água.
• Hipovolemia: diminuição do volume de FEC que ocorre devido a uma diminuição do Na⁺ corporal total. A apresentação clínica inclui hipotensão, diminuição do turgor cutâneo, mucosas secas, sinais vitais ortostáticos e perda de peso. As etiologias comuns incluem diarreia, uso de diuréticos, hemorragia, ingestão oral reduzida e líquidos no 3º espaço. O tratamento inclui a administração de líquidos isotónicos intravenosos, como NaCl a 0,9% ou concentrado eritrocitário.