Nefrologia/Rim/Rins - Descrição do sistema excretor
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Nefrologia/Rim/Rins

Descrição do sistema excretor

29/10/2003

A excreção é responsável pela manutenção do volume e da composição do líquido extracelular do indivíduo dentro de limites compatíveis com a vida.

A excreção nos seres humanos ocorre de duas formas: através do suor e da urina.

A função principal do suor não é a mesma que a da urina. O suor está relacionado à perda de calor pelo corpo, funcionando como uma forma de refrigeração.

A formação do suor é regulada pela temperatura do corpo e não pela composição química do sangue ou dos líquidos que banham as células. Pelo suor é eliminado ácido úrico, uréia, sais minerais, aminoácidos, algumas vitaminas e água.

Já a quantidade e composição da urina eliminada depende da regulação renal. A composição da urina difere da do líquido extracelular em alguns aspectos: enquanto 95% dos solutos do fluido extracelular são constituídos por íons, a urina tem altas concentrações de moléculas sem carga, particularmente uréia.

A quantidade de solutos e água da urina é bastante variável e depende da alimentação variada. Isto significa que existe uma relação estreita entre a ingestão diária e a excreção urinária.

Um indivíduo normal quando ingere uma quantidade excessiva de sal na alimentação, apresenta na urina mais sódio que o normal. Quando a ingestão de água é grande, o volume urinário é bem maior. Ocorrendo o contrário, quando o indivíduo passa por uma restrição de água.

Cerca de 20% do fluxo plasmático renal são convertidos em urina final por ultrafiltração através dos capilares glomerulares. A urina primária é semelhante ao plasma, exceto por conter pequena quantidade das maiores proteínas plasmáticas.

Neste programa iremos estudar os mecanismos responsáveis pela excreção renal, ou seja, a eliminação dos produtos finais do metabolismo celular através da urina final.

Funções da Excreção Renal

Regulação do volume de água do organismo: por dia, são filtrados 180 litros de plasma dos cerca de 1600 litros de sangue que entram nos rins. Porém, são eliminados pelos rins apenas 1 a 2 litros de urina, devido a grande reabsorção de água que ocorre ao longo dos túbulos renais. Tal mecanismo tem um importante papel na manutenção do volume do líquido extracelular.

Controle do balanço de eletrólitos: é feito através de diferentes mecanismos de transporte tubular de íons, como, sódio, hidrogênio, potássio, cloreto, bicarbonato, cálcio, fósforo, magnésio, etc.

Regulação do equilíbrio ácido-base: como foi visto no texto de Sistema Respiratório, o rim tem importante papel na manutenção do pH. Os rins facilitam a excreção de produtos ácidos (produtos do catabolismo, ácido lático, por exemplo) e na conservação de produtos básicos, o que é feito através da secreção tubular de hidrogênio e amônia e da reabsorção de bicarbonato, regulando a sua concentração plasmática.

Conservação de nutrientes: o rim ajuda na conservação da glicose, aminoácidos e proteínas no organismo. Estas substâncias após serem filtradas nos glomérulos são reabsorvidos pelos túbulos renais, voltando ao sangue.

Excreção de resíduos metabólicos: feita, principalmente, através da excreção renal de uréia, ácido úrico, creatinina, etc.

Participação na produção dos glóbulos vermelhos: os rins produzem a eritropoetina, hormônio que age diretamente nos precursores dos glóbulos vermelhos da medula óssea.

Participação na regulação do cálcio e fósforo no metabolismo ósseo: o rim converte a 25- hidroxicolicalciferol circulante em 1,25- diidroxicolicalciferol (1,25 DOHCC), um esteróide que é a forma mais ativa de vitamina D, responsável pela absorção óssea e gastrointestinal de cálcio.

Estrutura do Sistema Urinário e a Micção

O sistema excretor é composta de rins, ureteres, que ligam os rins à bexiga, e uretra, que liga a bexiga à parte externa do corpo.

Resumidamente, a micção ocorre devido a contração do esfíncter interno, músculo liso na junção da uretra com a bexiga, acompanhada pela abertura do esfíncter externo (músculo esquelético, localizado na base da bexiga).

Receptores de estiramento estão presentes na bexiga e também no músculo do esfíncter interno. O enchimento da bexiga é detectado pelos receptores de estiramento da bexiga. A excitação desses receptores desencadeia contração reflexa do músculo liso, e cada contração ocasiona outra contração porque os receptores de estiramento são intensamente excitados cada vez que a bexiga contrai mas não esvazia.

Quanto maior for o volume de urina na bexiga, mas fortes serão suas contrações. O reflexo é modulado por vias que vêm do encéfalo e permitem o controle voluntário.

Estímulos assustadores, por exemplo, interrompem a manutenção do controle do esfíncter externo pelo encéfalo e ativam igualmente a contração da bexiga, podendo haver, então, micção involuntária.

Os Rins

Cada rim humano tem cerca de 200 a 300g. possui uma borda convexa e outra côncava, é nesta que se encontra o hilo, região que contêm os vasos sangüíneos, nervos e cálices renais.

O rim é revestido por uma cápsula de tecido conjuntivo denso frouxamento ligada ao parênquima renal, a cápsula renal.

Os rins são divididos em 2 zonas:

- zona cortical, a mais externa, onde ocorrem as etapas iniciais de formação e modificação da urina;

- zona medular, a mais interna. É nesta zona que se encontra de 10 a 18 estruturas cônicas denominadas pirâmides de Malpighi.
A zona cortical é contínua e ocupa o espaço compreendido entre as bases das pirâmides e a cápsula renal. Além de vasos sangüíneos, contém glomérulos, túbulos proximais e distais de todos os néfrons e túbulos intermediários e coletores dos néfrons mais superficiais.

De um modo geral, a região medular possui, além dos vasos sangüíneos, as seguintes porções dos néfrons mais profundos: segmentos retos proximais, túbulos intermediários, túbulos distais retos e túbulos coletores.

Os rins desempenham duas funções importantes: a excreção dos produtos finais do metabolismo, e o controle das concentrações da maioria dos constituintes da parte líquida do organismo.

Néfrons

Cada rim humano contém cerca de 1,5 milhão de néfrons.

Os néfrons são classificados quanto sua localização em: corticais (situados na porção externa da zona cortical); medicorticais (situados na parte interna da zona cortical) e justamedulares (situados na zona de transição entre as zonas corticais e medular). Cada néfron é formado pelo corpúsculo renal e uma estrutura tubular. O corpúsculo renal compreende o glomérulo e sua cápsula chamada cápsula de Bowman, uma porção oca do néfron que circunda o glomérulo .

Todos os corpúsculos renais estão na zona cortical do rim. É no glomérulo que ocorre a filtração do plasma.

A estrutura tubular é formada, seqüencialmente, pelo: túbulo proximal, túbulo intermediário(ou alça de Henle), túbulo distal e ducto coletor.

O túbulo proximal é formado por um segmento curvo e outro reto.

O túbulo intermediário começa no fim da parte reta do túbulo proximal e possui uma alça fina descendente e outra alça fina ascendente (anteriormente denominadas de alça de Henle).

Depois da alça fina ascendente aparece a parte grossa da alça ascendente que atualmente é chamada túbulo distal reto.

No final da alça ascendente grossa (túbulo distal reto), já na região cortical, inicia-se o túbulo distal convoluto, cujas paredes ficam em contato com o glomérulo do qual se originou e com as respectivas arteríolas aferente e eferente.

A região de contato destas estruturas forma o aparelho justaglomerular, que é o principal local de controle do ritmo da filtração glomerular e do fluxo sangüíneo renal. No aparelho justaglomerular existem células especializadas que secretam a enzima renina, envolvida no controle da pressão arterial sangüínea.

Após o aparelho justaglomerular, existem os seguimentos corticais: continuação do túbulo distal convoluto, segmento de conexão (considerado por alguns como parte inicial do ducto coletor) e ducto coletor cortical.

Os segmentos de conexão de muitos néfrons drenam para um único ducto coletor cortical. Desse local o fluido caminha seqüencialmente para os ductos coletores medulares, cálices, pélvis renal, ureteres e bexiga.

Filtração

A formação da urina inicia-se no glomérulo, onde cerca de 20% do plasma que entra no rim através da artéria renal são filtrados. Após sua formação, o filtrado glomerular caminha pelos túbulos renais e sua composição e volume vão sendo modificados através da reabsorção e secreção tubular existentes ao longo do néfron.

Reabsorção tubular renal é o processo de transporte de uma substância do interior do túbulo para o sangue que envolve o túbulo. Graças à reabsorção tubular muitas substâncias depois de filtradas voltam ao sangue que percorre os capilares peritubulares entrando de novo na circulação sistêmica pela veia renal que sai do órgão.

Já o mecanismo inverso é denominado secreção tubular, os solutos que passaram pelos glomérulos e não foram filtrados vão atravessar uma segunda rede capilar, peritubular, formada a partir das arteríolas eferentes, e/ou serão transportadas do interior celular para a luz tubular.

Durante o processo de filtração glomerular, o plasma atravessa 3 camadas: endotélio capilar, membrana basal e parede interna da cápsula de Bowman.

Solutos com tamanhos até 14 , passam livremente através da membrana filtrante, acima desse valor, para as moléculas atravessar essa barreira vai depender de sua forma, tamanho e carga iônica.

Tanto os capilares renais como os extra-renais permitem a passagem de molécula pequenas como as da água (2 de diâmetro), uréia (3,2 , sódio (4 ), cloreto (3,5 ) e glicose (7 ). Porém, não permitem a passagem de partículas grandes como os eritrócitos (80000 ) e/ou a maioria das proteínas plasmáticas.

As macromoléculas que atravessam a parede capilar e não conseguem atravessar a membrana basal são fagocitadas por macrófagos circulantes.

O fluido que atravessa a membrana glomerular e entra no espaço de Bowman é um filtrado do plasma e contém todas as substâncias que existem no plasma exceto a maioria das proteínas e substâncias que se encontram ligadas a proteínas, como no caso do cálcio circulante (cerca de 40% ).

Quando o sangue entra nos rins, através das artérias renais, ele é filtrado pelos néfrons. Boa parte do líquido, após passar pela cápsula de Bowman e de desembocar nos túbulos renais, é reabsorvida para corrente sangüínea. O fluido filtrado retorna pelas veias renais e a urina formada flui para os ductos coletores das pirâmides renais. Daí a urina flui para os cálices renais, para a pélvis renal e, finalmente, por meio dos ureteres, chega a bexiga onde fica armazenada até ser excretada pela uretra.

Resumo da principais contribuições dos diferentes segmentos do néfron na regulação dos solutos e água:

- Glomérulo: formação do ultrafiltrado plasmático.

- Túbulo proximal: reabsorção de 80% de água filtrada; reabsorção de 70% do Na+ filtrado; reabsorção de potássio, bicarbonato, fosfato, magnésio, uréia e ácido úrico; reabsorção total de glicose (tipicamente por um processo acoplado ao gradiente de Na+)e aminoácidos filtrados; secreção ativa de H+, que livra o organismo de sua produção diária de ácidos fixos e recupera o bicarbonato filtrado que será convertido em CO2, que se difunde novamente para os capilares peritubulares.

- Alça de Henle:

ramo descendente; reabsorção de água; secreção passiva de sais e uréia.

ramo ascendente: impermeável à água; elevada reabsorção de sais; segmento responsável pela regulação e excreção renal de magnésio.

- Túbulo Distal convoluto: reabsorção de pequena fração do Na+ filtrado; segmento responsável pela regulação e excreção renal de cálcio.

- Ducto Coletor: reabsorção de NaCl; sem ADH - impermeável à água, dilui a urina; com ADH - permeável à água, concentra a urina; secreta hidrogênio e amônia.

coletor cortical: secreta potássio, sendo a principal fonte do potássio urinário.

coletor medular: reabsorve ou secreta potássio, dependendo da situação metabólica; reabsorve uréia.

Qual é o conteúdo da urina?

Cerca de 90% da urina é água. Outras substâncias dependem da dieta, podendo ser: ácido fosfórico, uréia, sódio, cloro, potássio, ácido úrico.

Como os néfrons produzem a urina ?

O filtrado glomerular passa à capsula de Bowman, onde recebe o nome de urina primária.

Dos 180 litros/dia de urina primária, apenas cerca de 60 litros/dia saem dos túbulos proximais e passam à alças de Henle.

Nos túbulos proximais há a reabsorção de água e solutos. Para muitas substâncias (monossacarídios, aminoácidos, íons de sulfato e fosfato), a energia para a reabsorção é proporcionada pelo gradiente de concentração de Na+ através da membrana apical das células dos túbulos renais, este processo é denominado co-transporte acoplado ao gradiente de Na+.

A reabsorção ativa impulsionada diretamente pelo ATP ou secundariamente pelo gradiente de Na+ , é necessária para o rim realizar reabsorção quase completa de um soluto filtrado.

A reabsorção de água e a reabsorção ativa de soluto tendem a aumentar a concentração dos solutos que não são ativamente reabsorvidos. Estes solutos são reabsorvidos por difusão passiva. A uréia, um produto nitrogenado do catabolismo protéico, é um exemplo desses solutos passivamente reabsorvidos.

Pequenas proteínas conseguem passar pelo filtro glomerular em quantidade significativa. Porém, grande parte das proteínas filtradas é reabsorvida no túbulo proximal. A reabsorção ocorre por endocitose e posteriormente essas proteínas são metabolizadas nas células tubulares proximais.

Embora muitas proteínas plasmáticas filtradas sejam reabsorvidas, há uma pequena perda de proteínas pela urina, cerca de 100 mg/dia. Em indivíduos sadios, isso é compensado pela ingestão de proteínas. Em algumas doenças renais, a recuperação normal das proteínas filtradas é impedida, e quantidades anormalmente elevada de proteínas aparece na urina final (proteinúria).

Esses níveis plasmáticos de glicose anormalmente elevados são característicos de doenças que afetam o metabolismo dos carboidratos, a diabetes mellitus, ou em indivíduos sadios em condições de estresse ou após refeição rica em carboidratos.

Quase todos os hormônios protéicos têm tamanho que lhes possibilita serem filtrados. A filtração e metabolização posterior dos hormônios protéicos pelo rim reduz significativamente seu tempo de permanência no sangue.

Quando um hormônio protéico apresenta alta taxa no sangue, uma parte das moléculas do hormônio deixa de ser reabsorvida e pode ser detectada na urina. É por esse motivo que se usa a urina nos testes de gravidez doméstico, este teste detecta a gonadotrofina coriônica humana, hormônio protéico produzido pelo embrião após implantar-se no útero.

A alça de Henle e túbulo distal na produção da urina diluída

O ramo ascendente grosso da alça de Henle e os segmentos do túbulo distal têm papel importante na reabsorção de solutos sem a reabsorção proporcional de água.

Isso é possível, porque esses segmentos, diferente do túbulo proximal, são praticamente impermeáveis à água.

O principal processo de transporte do ramo ascendente grosso e da parte inicial do túbulo distal (a região contornada) é a reabsorção de Na+ e Cl-.

Na primeira etapa da reabsorção de sal, os íons Na+ e K+ são retirados através da membrana das células tubulares acompanhados de dois íons Cl-. Esse processo é denominado co-transporte de Na+, K+, 2Cl- . O gradiente de Na+ proporciona a energia necessária à captação os íons K+ e Cl- .

A parte média do túbulo distal (a região de conexão) é a responsável pela reabsorção do Ca++ filtrado.

Na parte final do túbulo distal (a região coletora) ocorre a reabsorção do NaCl, além da secreção de H+ e da absorção como a secreção de K+.

A alça de Henle e o ducto coletor na formação da urina concentrada
A formação da urina final mais concentrada que o plasma possibilita ao organismo livrar-se de produtos finais tóxicos do metabolismo e do excesso de íons com perdas mínimas de água.

Quatro fatores são necessários para a concentração da urina:

a alça de Henle tem de mergulhar profundamente na medula renal e depois dobrar-se agudamente para cima para que o ramo ascendente fique perto do ramo descendente,

os ramos descendente e ascendente têm de ter permeabilidade diferente à água,

o transporte de NaCl tem de ocorrer apenas no ramo ascendente,

os capilares do vasos retos têm de acompanhar as alças de Henle.

As alterações da composição da urina que ocorrem com sua passagem pelo ramo descendente são conseqüentes à troca passiva com o líquido intersticial.

O ramo descendente é altamente permeável à água, mas menos permeável ao sal. Já o ramo ascendente fino tem baixa permeabilidade à água mas alta permeabilidade ao sal.

A urina que chega à alça de Henle a partir do túbulo proximal tem concentração de NaCl e osmolaridade semelhantes às do plasma, e como no plasma, o NaCl é soluto mais abundante da urina.

Ao passar para o ramo descendente da alça de Henle, a urina atravessa regiões do rim com líquido intersticial cada vez mais concentrado. Como a parede do ramo descendente é permeável à água, há a remoção osmótica de água, com isso, a urina começa a entrar em equilíbrio osmótico com o líquido intersticial, ou seja, torna-se mais concentrada.

A parede do ramo ascendente fino é permeável ao NaCl mas não à água, por isso, à medida que a urina sobe, o equilíbrio osmótico é atingindo graças ao movimento de NaCl para fora da urina.

No ramo ascendente grosso, o NaCl é ativamente transportado para fora da urina e a água não pode segui-lo. A urina que sai da alça tem concentração de NaCl inferior à do plasma.

Quando a urina passa pelo túbulo distal, mais NaCl é ativamente transportado para fora dela. O transporte ativo de NaCl para fora, através do ramo ascendente grosso e do túbulo distal, faz com que outros solutos se tornem mais abundantes.

Um desses solutos é a uréia. Quando a urina chega ao ducto coletor, a uréia já se tornou um de seus principais solutos.

A parede do ducto coletor absorve ativamente NaCl, porém com baixa intensidade.

O hormônio antidiurético (ADH)

A permeabilidade à água do segmento final do túbulo distal e do ducto coletor é regulada pelo hormônio antidiurético (ADH).

O hormônio antidiurético (ADH) é um hormônio protéico produzido no hipotálamo e armazenado na hipófise. A partir da neuro-hipófise o ADH é liberado para o sangue.

A principal ação do ADH é regular a tonicidade do fluido extracelular, aumentando a permeabilidade do ducto coletor cortical e medular à água.

O ADH aumenta a permeabilidade à água pela abertura dos poros nas células epiteliais do ducto coletor. Pode-se dizer que o ADH é o hormônio da conservação da água.

Quando o ADH está presente, a água pode equilibrar-se através das paredes do túbulo distal e do ducto coletor e a urina descendente torna-se mais concentrada, pois a água é reabsorvida. Como a parede do ducto coletor é muito permeável à uréia, alguma uréia é reabsorvida. Assim, a urina final que sai do ducto coletor é reduzida em seu volume e altamente concentrada.

Na ausência de ADH, a porção coletora do túbulo distal e o ducto coletor não são permeáveis à água e a recuperação de água a partir da urina no ducto coletor é mínima.

Os 20% da carga filtrada de água que ficam sem ser reabsorvidos na ausência do ADH correspondem a um débito urinário de cerca de 20ml/min, um pouco menos de 30 litros/dia.

Essa quantidade elevada de urina diluída pode ser mantida por breve período pelo indivíduo normal após beber rapidamente vários litros de água. Porém, uma lesão da hipófise ou do hipotálamo pode ocasionar a doença denominada diabetes insipidus, devido ao pouco ou nenhum ADH secretado. Nesta doença há uma produção elevada de urina diluída.

Níveis normais de ADH levam à produção de cerca de 1litro/dia de urina concentrada. Quando há pouca ingestão de água ou a sudorese é alta, os níveis plasmáticos de ADH se elevam e o fluxo de urina diminue, chegando até 0,2 ml/min ou 300 ml/dia.

Quando mais elevados os níveis plasmáticos de ADH, mais água pode ser recuperada, e a urina fica mais concentrada.

Quando os níveis de ADH diminuem, a água que passa pelo ducto coletor não é reabsorvida, produzindo, assim, grande volume de urina diluída.

Algumas substâncias podem atuar como inibidora da secreção do hormônio antidiurético, tais como, o álcool, a cafeína e a água. Entretanto, como o hormônio antidiurético atua sobre a região coletora do túbulo distal e do ducto coletor, a diurese daí resultante geralmente não afeta os níveis plasmáticos de H+ ou K+.

Uma das características da ressaca é a sede excessiva. Esta necessidade de água que o nosso corpo manifesta pela sede é compreensível, se considerarmos que durante o período de ingestão de álcool muita água foi eliminada pela urina.

Estímulos dolorosos, certas drogas (como barbitúricos), elevação da temperatura do hipotálamo e queda da PO2 do sangue provocam a liberação do ADH.

O ADH é rapidamente metabolizado no fígado e rins, com uma meia-vida na circulação de apenas 15 a 20 minutos. Após uma sobrecarga de água, a máxima diurese á alcançada depois de 90 a 120 minutos, tempo necessário para metabolização do hormônio previamente circulante.

A sede

A resposta ao ADH pelos rins é tão rápida que a ingestão voluntária excessiva de líquido não pode, normalmente, causar mais que diminuição transitória da osmolaridade plasmática.

A sede é a defesa principal contra as reduções do volume plasmática. Os rins podem, no máximo, apenas lentificar a perda de água.

O sistema do ADH e o sistema renina-angiotensina-aldosterona ( RAA ) parecem estar envolvidos no controle da sede. Os estímulos que evocam sede, a hipovolemia - volume sangüíneo anormalmente baixo - e o aumento da osmolaridade plasmática, são os mesmos que aumentam a secreção de ADH.

A angiotensina II é a mais poderosa substância causadora de sede que se conhece, de modo que o sistema do RAA afeta, não só a performace renal, mas também a ingestão de líquido.

A pessoa sadia mantém equilíbrio preciso entre a ingestão e a perda de água. A pessoa pode beber 800 a 1.500ml de água por dia e ingerir mais 500 a 700ml de água nos alimentos.

O metabolismo energético produz 200 a 300ml de água por dia. O ganho diário total de água é de cerca de 1,5 a 2,5 litros. Esse ganho de água é contrabalançado por perdas de líquidos de 800 a 1.500ml pela urina, de 100 a 150ml pelas fezes, além de 600 a 900ml de água perdidas por evaporação pelos pulmões e pela superfície da pele.

A desidratação ocorre quando as perdas de água corporal superam os ganhos. As causas mais comuns de desidratação são a sudorese excessiva em ambientes quentes, vômitos intensos ou diarréia grave e as doenças renais que levam à produção de grande quantidade de urina diluída.

A ingestão excessiva de álcool ocasiona desidratação porque o álcool inibe a secreção do hormônio antidiurético (ADH), causando a produção de grande volume de urina diluída.

Além da perda de água, há a perda de sal. O sal é perdido pela urina, pelo suor, pelas lágrimas e as secreções do tubo gastrintestinal. Perdas anormais de líquidos corporais por vômitos, diarréia e sudorese excessiva, podem ocasionar grandes perdas de sal.

Os ganhos de sal têm de contrabalançar as perdas para a manutenção da homeostasia corporal. Além do consumo direto de sal de cozinha, muitos alimentos contêm sal "oculto" sob a forma de conservantes, como o bissulfeto de sódio, ou sob a forma de aditivos. Algumas bebida também contêm quantidades significativas de sal.

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