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Olá, pessoal, tudo bem com vocês? Como sabemos, manter a homeostase é fundamental para o funcionamento adequado do organismo, e os rins têm um papel importantíssimo na homeostase da osmolaridade do meio interno, isto é, do líquido extracelular ou LEC. Antes de mais nada, lembrem-se que a osmolaridade dos líquidos corporais, em condições fisiológicas e normais, fica em torno de 290 milimols por litro ou miliosmolar, mas vamos arredondar para 300 miliosmolar. Nessas condições, dizemos que o meio é isosmótico, o LEC é isosmótico, e não há movimento efetivo de água: uma molécula de água entra, outra sai, por osmose. A solução é isotônica.
Agora, se a osmolaridade do LEC aumenta, isto é, se o LEC ficar mais concentrado (hiperosmótico), ocorrerá movimento de água para fora das células, que irão perder volume diante de um LEC hipertônico. Mas se a osmolaridade do LEC diminuir, isto é, o LEC ficar mais diluído (hiposmótico), ocorrerá o movimento de água para dentro das células, que irão ganhar volume diante de um LEC hipotônico.
É preciso lembrar que essas alterações do volume celular, que ocorrem quando as células são expostas a meios hiper ou hipotônicos, prejudicam várias funções celulares. O tecido mais sensível às alterações é o tecido nervoso. Por exemplo, se o LEC se torna hiposmótico, haverá aumento do volume das células neurais no encéfalo, que fica alojado dentro de uma estrutura óssea não expansível: o crânio. A pressão intracraniana irá aumentar muito, causando vários sintomas neurológicos como dores de cabeça, confusão mental e, dependendo da gravidade, pode levar ao coma. Portanto, é extremamente importante manter a osmolaridade do LEC sempre próxima de 300 miliosmolar para evitar alterações no volume das células.
Mas então, como faz para regular a osmolaridade do LEC? Para responder a essa pergunta, imagine a seguinte situação: você resolveu correr num dia muito quente. Para esfriar o organismo, as glândulas sudoríparas produziram uma quantidade muito grande de um líquido hiposmótico, o suor, que é menos concentrado em solutos que o LEC. Portanto, você perde mais água do que soluto, e o seu LEC fica mais concentrado ou hiperosmótico. Nesse momento, é preciso aumentar o ganho de água e diminuir a perda de água para restabelecer a osmolaridade do LEC.
Depois de terminar de correr, você bebeu 2 litros de água, sendo que você só tinha perdido 1 litro. O excesso de água que foi adicionado tornou o seu LEC hiposmótico. Agora, é preciso diminuir o ganho e aumentar a perda de água para restabelecer a osmolaridade normal do LEC.
Diante dessas duas situações, e quando o organismo precisa regular a osmolaridade do LEC, é preciso regular basicamente o ganho e a perda de água, ou seja, é preciso regular o balanço de água, o equilíbrio hídrico.
Imagine que este recipiente contém toda a água do seu LEC. Quando o LEC está com a osmolaridade normal de 300 miliosmolar, é preciso manter um nível constante de água para manter a osmolaridade normal. Assim, a quantidade de água que entra no organismo deve ser igual à quantidade de água que sai, mantendo um equilíbrio entre a entrada e a saída de água, mantendo o equilíbrio hídrico.
Em condições fisiológicas, um indivíduo de 70 kg apresenta uma perda média de água de 2500 mL por dia. Portanto, o seu ganho diário de água deve ser igual ao volume perdido para manter o equilíbrio hídrico, mantendo a homeostase da osmolaridade do LEC.
Porém, em algumas situações específicas, como durante um dia muito quente ou durante a prática de um exercício prolongado, o equilíbrio hídrico é perturbado. Nesses exemplos, a perda de água na forma de suor aumenta muito, e para compensar essa perda excessiva, o organismo deve diminuir a perda de água na urina e aumentar o ganho de água. Faz isso ativando dois mecanismos de regulação: mecanismos renais que regulam a excreção de água na urina, e o mecanismo da sede que regula a ingestão de líquidos. Nesta aula, focaremos nos mecanismos renais de regulação da excreção de água pela urina.
E, então, como é que os rins regulam a excreção de água? O raciocínio aqui é bem simples: quando o LEC ficar hiperosmótico, os rins devem poupar água, eliminando uma urina com volume reduzido e, portanto, bastante concentrada (hiperosmótica), podendo chegar até cerca de 1200 miliosmolar.
Por outro lado, quando o LEC fica hiposmótico, os rins devem excretar mais água, eliminando uma urina com volume elevado e, portanto, diluída (hiposmótica), podendo atingir um valor mínimo de 30 a 50 miliosmolar.
Beleza, mas agora eu pergunto: o que determina a produção de uma urina concentrada quando o LEC fica hiperosmótico, ou diluída quando o LEC fica hiposmótico? A resposta está na secreção de um hormônio da neuro-hipófise: a vasopressina (hormônio antidiurético, ADH).
Como vocês devem se lembrar, o principal estímulo para a secreção do ADH é o aumento da osmolaridade do LEC. Aumento de apenas 1 a 2% da osmolaridade já pode ser detectado pelos osmorreceptores centrais que excitam os neurônios hipotalâmicos produtores de ADH, cujos axônios se projetam para a neuro-hipófise, secretando o hormônio.
Uma vez na circulação, o ADH pode alcançar os rins e promover a reabsorção de água, produzindo uma urina concentrada com volume reduzido. Quando a osmolaridade do LEC diminui e fica hiposmótico, os osmorreceptores deixam de ser ativados, e a secreção de ADH deixa de ser estimulada. Isso diminui a reabsorção de água pelos rins, produzindo uma urina diluída com um volume elevado.
A principal função do ADH é aumentar a reabsorção renal de água. E para isso, o ADH tem duas ações principais: aumenta a permeabilidade à água nos túbulos distais e nos ductos coletores, e contribui para uma maior osmolaridade na medula renal, o que chamamos de hiperosmolaridade medular, a qual é necessária para criar uma pressão osmótica que direciona a reabsorção de água.
Para entender como a hiperosmolaridade medular contribui para a reabsorção de água, vamos acompanhar o líquido filtrado que chega no túbulo proximal. Como a filtração é um processo pouco seletivo, o filtrado tem a mesma composição que o plasma, portanto, é isosmótico. E ao passar pelo túbulo proximal, continua isosmótico, pois há a reabsorção de solutos e água na mesma proporção.
Na porção descendente da alça de Henle, a água continua sendo reabsorvida graças a um gradiente osmótico entre o interior do túbulo e o interstício da medula renal, que se torna progressivamente hiperosmótico, podendo, na presença do ADH, chegar a 1200 miliosmolar nas regiões mais profundas da medula.
Dessa forma, o filtrado entra na porção ascendente da alça de Henle, então hiperosmótico, contra a medula renal. A porção ascendente agora é impermeável à água (não tem aquaporinas na membrana), mas pode reabsorver íons sódio e cloreto. Chegando à porção mais espessa da alça ascendente de Henle, o cloreto de sódio (NaCl) continua sendo reabsorvido. A quantidade absorvida é tão grande que o filtrado chega ao túbulo distal hiposmótico.
No túbulo distal e ducto coletor, a reabsorção de água e a de solutos (principalmente sódio e cloreto) podem variar dependendo da secreção de ADH. Na presença do ADH, a permeabilidade à água nessas porções finais dos néfrons aumenta, e mais água pode ser reabsorvida. Dessa forma, dependendo da concentração de ADH, a concentração da urina pode variar entre o mínimo de 30-50 miliosmolar (quando a concentração de ADH é quase zero) e o máximo de 1200 miliosmolar (quando a concentração de ADH é máxima).
O aumento da permeabilidade à água causada pelo ADH vocês já viram quando estudaram o sistema endócrino. O ADH age nas células principais e nos receptores de membrana, estimulando a inserção de aquaporinas 2 na membrana apical dessas células. Isso leva à permeabilidade à água, que pode ser reabsorvida por osmose devido à hiperosmolaridade que existe na medula renal.
Essa hiperosmolaridade medular existe mesmo na ausência do ADH, mas fica em torno de 600 miliosmolar. Mas, na presença do ADH, essa osmolaridade medular pode chegar a 1200 miliosmolar.
Para entender como o ADH pode aumentar a hiperosmolaridade da medula renal, temos que entender primeiro como é formada essa hiperosmolaridade medular de 600 miliosmolar na ausência do ADH. Os principais mecanismos que explicam a formação dessa hiperosmolaridade são a reabsorção de NaCl na porção ascendente espessa da alça de Henle, mediada pelo cotransportador NKCC2. A reabsorção de NaCl gera essa hiperosmolaridade medular.
Vamos imaginar uma situação hipotética: aqui eu tenho uma representação simples da alça de Henle, com o segmento descendente e ascendente. Vamos imaginar que, inicialmente, o mecanismo de reabsorção de NaCl não existe na alça de Henle, e todo o interstício medular mantém-se isosmótico, bem como o filtrado que está passando.
E agora, nesse segundo passo, vamos colocar o cotransportador NKCC2 para funcionar. Esse cotransportador absorve o NaCl sempre de modo a estabelecer um gradiente osmótico de 200 miliosmolar entre o lúmen do túbulo e o interstício medular, o que a gente chama de efeito unitário.
Como existe um fluxo de líquido filtrado dentro da alça de Henle, haverá uma multiplicação nesse efeito unitário. Observem o passo 3: lembrem-se que a porção descendente é permeável à água, então a água é absorvida por osmose, e o filtrado se iguala à osmolaridade do interstício medular. Esse filtrado, agora com 400 miliosmolar, chega à porção ascendente da alça, aqui no passo 4.
E mais uma vez, o cotransportador continuará estabelecendo um gradiente de 200 miliosmolar, e agora o interstício atinge 500 miliosmolar, aqui no passo 5. Esses passos se repetem e estabelecem uma osmolaridade no interstício medular de 600 miliosmolar nas regiões mais profundas da medula renal.
Essa é uma das principais hipóteses que explicam a formação da hiperosmolaridade medular: pelo fato de haver uma multiplicação de efeito unitário, e pelo fato do fluxo do ramo descendente ser oposto ao fluxo do ramo ascendente da alça de Henle. Esse mecanismo é conhecido como sistema de multiplicação em contracorrente.
Vamos fazer uma analogia para entender melhor o sistema de multiplicação em contracorrente. Imagine a seguinte situação: você entra pobre em uma fila e, na contramão, encontra pessoas mais ricas que você. A regra é: o mais rico para o mais pobre para se igualar a ele. Assim, conforme você avança, vai ficando cada vez mais rico, vai multiplicando a sua grana até que você chega na curva da fila. Agora, nessa direção, você é o mais rico e volta fazendo as doações para os mais pobres, mantendo o sistema de multiplicação. Transpondo a analogia para o sistema multiplicador em contracorrente, onde se substitui dinheiro por osmolaridade, é isso que acontece nas alças de Henle, graças ao cotransportador NKCC2 presente na porção ascendente, que vai fazendo as doações. Não é interessante? Quanto mais longo o percurso ou a alça, mais rico você ficaria, ou seja, mais concentrado ficaria.
Dessa forma, quanto maior for o comprimento das alças de Henle, maior será a osmolaridade alcançada nas regiões mais profundas da medula. Portanto, maior será o gradiente osmótico gerado pelo sistema de multiplicação em contracorrente, e maior será a capacidade dos rins de concentrar a sua urina.
No organismo humano, as alças de Henle são longas o suficiente para gerar uma osmolaridade máxima de 1200 miliosmolar, mas isso na presença do ADH. Vamos ver o que o ADH faz que contribui para o aumento da osmolaridade gerada pelo sistema multiplicador em contracorrente: é o aumento da atividade do cotransportador NKCC2 na porção espessa da alça de Henle.
No entanto, este não é o principal efeito do ADH que explica o aumento expressivo da osmolaridade no interstício medular. Na verdade, o principal efeito do ADH é sobre outro mecanismo responsável pela alta osmolaridade do interstício medular: a reciclagem ou recirculação da ureia.
Para entender como funciona esse mecanismo, é preciso entender como a ureia recircula nos túbulos renais.
Tudo começa quando 50% da ureia filtrada na cápsula de Bowman é reabsorvida no túbulo proximal. E o restante segue para a alça de Henle. Chegando na curva da alça de Henle, localizada na região mais profunda da medula, existem transportadores específicos de ureia.
Na presença de altas concentrações de ADH, a concentração da ureia nessa região da medula é muito alta, pode chegar a 600 miliosmolar. Então, por difusão, a ureia é secretada na alça de Henle, retornando assim 50% da sua quantidade filtrada à cápsula de Bowman.
Chegando ao túbulo distal, ocorre reabsorção de 30% da ureia, e os 70% que ficam chegam ao ducto coletor mais distal. Na presença de ADH, há intensa reabsorção de água nessa região, que é impermeável à ureia, aumentando a concentração da ureia no filtrado, que pode chegar a cerca de 600 miliosmolar.
Assim, uma alta concentração de ureia finalmente chega nas porções mais internas do ducto coletor, que agora é permeável à ureia quando o ADH está presente. Pois, assim como o ADH estimula a inserção de aquaporinas 2, também estimula a inserção de transportadores específicos de ureia, o que resulta na reabsorção de cerca de 55% da ureia nessa região, e o interstício da medula renal acaba ficando com osmolaridade igual à do líquido tubular de 600 miliosmolar de ureia.
Enquanto as concentrações de ADH estiverem elevadas, essa recirculação da ureia continua, mantendo uma osmolaridade de 600 miliosmolar de ureia. Essa osmolaridade se soma aos 600 miliosmolar de cloreto de sódio causado pelo sistema de multiplicação em contracorrente, resultando em uma osmolaridade total de 1200 miliosmolar. E a urina produzida nessas condições pode alcançar a osmolaridade máxima de 1200 miliosmolar, uma urina muito concentrada.
Após rever tudo que vimos nesta videoaula, vamos usar um exemplo já citado. Imagine: você correu uma maratona em um dia muito quente. A produção de suor aumenta, e você perde muita água. O LEC fica hiperosmótico, provocando sede e a secreção do ADH.
Quanto mais ADH, maior será a reabsorção de cloreto de sódio na alça ascendente de Henle e de ureia no ducto coletor, contribuindo para aumentar a hiperosmolaridade da medula renal. E isso leva ao gradiente osmótico entre o lúmen do túbulo e o interstício medular. Isso contribui para aumentar a reabsorção de água, que ocorre devido à inserção de aquaporinas 2 nas membranas apicais das células principais dos túbulos distais e ductos coletores.
O líquido intratubular pode então estabelecer um equilíbrio osmótico com o interstício medular, chegando às porções finais dos ductos coletores com quase 1200 miliosmolar. A eliminação de urina bastante concentrada (em relação à osmolaridade normal do LEC de 300 miliosmolar) elimina quantidades mínimas de água e uma quantidade muito grande de solutos.
Ainda nesse esquema, reparem: muita água está sendo reabsorvida para o interstício medular. E aí surge uma pergunta: por que essa reabsorção de água não dilui o líquido intersticial na medula renal?
A resposta dessa pergunta está na vascularização especial da alça de Henle, onde os capilares peritubulares formam os vasos retos que penetram paralelamente às alças de Henle na medula renal.
Porém, o fluxo sanguíneo desses vasos retos é oposto ao fluxo do líquido no interior das alças de Henle, formando um sistema de troca em contracorrente. Como assim? Parte do NaCl é reabsorvido na porção ascendente da alça de Henle e fica no interstício medular, e a outra parte entra nos vasos retos, aumentando a osmolaridade sanguínea conforme o vaso atinge as regiões mais internas da medula.
Na volta, o sangue hiperosmótico vai sendo diluído pela reabsorção de água que ocorre na porção descendente dos vasos retos. Dessa forma, a água reabsorvida nessa porção não se acumula no interstício e vai sendo retirada pelos vasos retos.
Mas, e se depois de uma maratona você beber muita água, mais água do que o necessário, deixando o LEC agora hiposmótico? Quais os mecanismos para produzir uma urina mais diluída? Essa é uma pergunta, e tente responder.