Mecanismo de Concentração e de Diluição Urinária

Mecanismo de Concentração e de Diluição Urinária

(Parte 1 de 4)

Capítulo

6Mecanismo de Concentração e de Diluição Urinária Antonio José Barros Magaldi

O estudo do mecanismo de concentração e de diluição urinária constitui um dos capítulos mais fascinantes da fisiologia renal. Os recentes avanços na metodologia de pesquisa e as admiráveis descobertas acerca da secreção e do mecanismo de ação do hormônio antidiurético mostram como o rim, com um mínimo gasto de energia, consegue variar a osmolaridade da urina e a excreção de água de acordo com as necessidades do organismo.

A eliminação de urina concentrada resulta da reabsorção de água no ducto coletor. Para que esta reabsorção aconteça, dois fatos devem ocorrer: 1.º) formação de medula hipertônica em relação ao fluido do ducto coletor e 2.º) permeabilidade do ducto coletor à água aumentada pelo hormônio antidiurético (HAD). Portanto, a análise do mecanismo de concentração e diluição urinária resume-se no estudo do processo pelo qual o rim acumula solutos no interstício medular durante os estados hidropênicos e o modo de ação do hormônio antidiurético.

Pontos-chave:

Condições para a reabsorção de água no ducto coletor medular •Formação de uma medula hipertônica

•Ação do hormônio antidiurético

O estudo da medula renal de animais em estado de restrição aquosa mostra que a hipertonicidade aí existente decorre, fundamentalmente, da acumulação de uréia e solutos, principalmente NaCl. O mecanismo pelo qual estes solutos se depositam no interstício medular foi genialmente idealizado em 1942 por Werner e Kuhn, com a hipótese da existência de um sistema de contracorrente multiplicador nos ramos em “U” da alça de Henle. Este sistema produziria um aumento progressivo da osmolaridade da medula renal do córtex em direção à papila, com pouco gasto de energia. Esse modelo foi baseado no sistema multiplicador de calor, utilizado na indústria, onde uma fonte constante de calor aquece o fluido em um ponto na alça de um tubo em forma de “U”, promovendo um aumento progressivo da temperatura desse fluido, sem grande consumo de energia. Este tubo dobrado e justaposto um ao lado do outro faz com que exista um fluxo do mesmo fluido em sentidos opostos proporcionando troca de calor contínua a partir do ponto que recebe o calor, formando um gradiente de temperatura (Fig. 6.1). Um sistema semelhante existe nos membros inferiores das aves pernaltas que ficam com os pés mergulhados em águas de baixa temperatura, onde a artéria descendente fica justaposta às veias ascendentes, ajudando a aumentar gradualmente a temperatura do sangue que se dirige dos pés ao coração.

capítulo 659

No rim, este tubo dobrado corresponde às alças descendentes e ascendentes de Henle.

O sistema de contracorrente multiplicador inicialmente idealizado e aplicado à medula renal é apresentado na Fig. 6.2. A energia inicial que movimentaria este sistema seria dada pelo transporte ativo de NaCl da luz tubular para o interstício medular na porção ascendente da alça de Henle. Este transporte de NaCl é que, aumentando a osmolaridade do interstício, promoveria a reabsorção de água no ramo descendente da alça, com conseqüente aumento progressivo da osmolaridade do seu fluido tubular em direção à papila. Este efeito inicial seria multiplicado e o gradiente osmótico então criado determinaria maior reabsorção de água no ducto coletor.

Alguns estudos experimentais que se seguiram à proposta do sistema de contracorrente multiplicador na medula renal foram compatíveis com a sua existência. Assim, observou-se que o fluido no início do túbulo distal é hipo- tônico (100 mOsm/kg H2O) em relação ao filtrado glome- rular (289 mOsm/kg H2O) e que está de acordo com a existência de uma reabsorção ativa de NaCl, na ausência de transporte de água no ramo ascendente da alça de Henle. Observou-se, também, que o aumento da osmolaridade da medula externa em direção à papila é diretamente proporcional ao comprimento da alça de Henle do animal em estudo. São semelhantes as osmolaridades dos fluidos colhidos dos vasa recta e da porção fina descendente da alça de Henle.

A maioria das proposições para explicar o mecanismo de contracorrente foram elucidadas através de estudos efe- tuados com a técnica de microperfusão em porções isoladas do néfron de coelhos, que permitiram a análise direta das características de permeabilidade e de transporte nos segmentos medulares do néfron. Os estudos funcionais da porção espessa da alça de Henle, tanto da região medular como da região cortical (segmento diluidor), mostraram ser eles impermeáveis à água, mesmo na presença de hormônio antidiurético.

Neste segmento, na membrana luminal ocorre uma reabsorção de Na acoplado a Cl e K em um co-transporte Na:K:2Cl, secundariamente ativo ao transporte de Na ativo pela Na-K-ATPase na membrana basolateral. Este transporte ativo propicia um gradiente eletroquímico favorável à entrada de Na na célula. A passagem de Na da luz tubular para o interstício, retirando Na do fluido filtrado e adi- cionando-o ao interstício, constitui o chamado efeito uni-Fig. 6.1 Princípio da contracorrente. Tanto no sistema reto A quanto no sistema dobrado B a fonte de calor produz a mesma quantidade de calorias; no entanto, no sistema B ocorre a formação de um gradiente de temperatura, em decorrência da conformação de dois tubos justapostos com fluxos inversos. Este modelo explica a formação de gradiente de osmolaridade que ocorre na medula renal com a conformação idêntica à existente na alça de Henle. Adaptado de Berliner, R.W., Lewinsky, N.G., Davidson, D.G., Eden, M. Am. J. Med., 24:730-744, 1958.

Fonte de Calor

Fluido 30°

Fluido 30°

Fig. 6.2 Mecanismo de concentração urinária. 1) Transporte ativo de cloreto de sódio no ramo ascendente espesso da alça de Henle — efeito inicial — aumentando a quantidade de sódio no interstício. 2) Reabsorção de água no ducto coletor cortical, medular externo e interno, na presença de HAD ocasionado pelo gradiente osmótico resultante do transporte ativo de NaCl na porção espessa ascendente. 3) Reabsorção de água na alça descendente de Henle frente ao gradiente osmótico entre a luz tubular e a medula. 4) Adição de uréia à medula interna na presença de HAD. 5) Efluxo de NaCl da porção fina ascendente, na ausência de transporte de água, aumentando a osmolaridade medular e multiplicando o efeito inicial. 6) Aumento da reabsorção de água no ducto coletor medular interno, decorrente do aumento da tonicidade intersticial dado pelo sistema multiplicador. 7) Reabsorção de solutos e de água pelos vasa recta, fazendo a recirculação de uréia e mantendo a medula hipertônica.

NaCl

H O Uréia

NaCl

7 Uréia

Uréia H O NaCl

NaCl NaCl

NaCl

Uréia

NaCl H O 3

Uréia

NaCl H O

Uréia

NaCl

NaCl NaCl NaCl

NaCl

Uréia

NaCl H O

5 Uréia

NaCl

UréiaHAD H O

5 2 Uréia H O

HAD HAD Uréia

NaClNaCl HAD Uréia

NaCl

Uréia

60Mecanismo de Concentração e de Diluição Urinária tário do mecanismo de contracorrente multiplicador. Este co-transportador Na:K:2Cl já foi clonado e seqüenciado pela técnica de biologia molecular. A porção espessa ascendente da alça de Henle é uma região importante para o mecanismo de concentração urinária e é o local de ação dos chamados diuréticos de alça, como a furosemida e a bumetanida, que se ligando ao sítio do íon Cl promovem a inibição do co-transportador Na:K:2Cl.

Os ramos finos da alça de Henle, tanto ascendentes como descendentes, são formados por um epitélio simples escamoso, que repousa sobre uma membrana basal, e o citoplasma de suas células é escasso em mitocôndrias. Este padrão morfológico é de um epitélio favorável ao equilíbrio osmótico entre o lúmen e o interstício, e não a um transporte ativo com gasto de energia.

O estudo funcional da porção fina descendente da alça de Henle mostra que este ramo é altamente permeável à água e pouco permeável ao sódio e a outros solutos, sugerindo que o equilíbrio osmótico com o interstício medular ocorra à custa da reabsorção de água, com conseqüente aumento da concentração de cloreto de sódio, uréia e outros solutos no fluido tubular, em direção à papila renal, como está apresentado na Fig. 6.2.

A porção fina ascendente da alça de Henle apresenta características opostas às descritas acima para o ramo descendente. Observa-se que a porção ascendente é impermeável à água e é altamente permeável a Na e Cl , sendo que o movimento transtubular de cloretos deve ocorrer por um mecanismo passivo facilitado.

Nestas condições, a mudança de características de permeabilidade à água e solutos nos ramos finos descendentes e ascendentes permite que o acúmulo de NaCl que ocorre na porção descendente da alça de Henle por reabsorção de água se desfaça, pelo menos em parte, na porção fina ascendente, como ilustra a Fig. 6.2. No entanto, neste segmento ascendente o equilíbrio osmótico com o interstício medular dá-se à custa do efluxo de NaCl rápido e influxo de uréia mais lento, o que resulta na formação de um fluido tubular com menor concentração de NaCl que o interstício. Este fluido, agora atingindo a porção espessa ascendente onde ocorre grande reabsorção de NaCl ativamente, ficará cada vez mais hipotônico, sendo que a sua osmolaridade pode atingir valores inferiores a

100 mOsm/kg H2O no início do túbulo distal. Assim, por este fato, este segmento é chamado de segmento diluidor.

Vê-se, portanto, que apenas as características opostas de permeabilidade dos ramos finos, descendentes e ascendentes, proporcionam um meio genial de adicionar soluto (NaCl) ao nível da região medular interna e de formar um fluido hipotônico à custa, unicamente, da reabsorção ativa de NaCl da região medular externa, como está esquematizado na Fig. 6.2. Esses dados sobre as características de transporte de

(Parte 1 de 4)

Comentários