Fisiologia TubularFisiologia TubularFisiologia TubularFisiologia Tubular
Profa Ana Cristina Simões e SilvaProfa Ana Cristina Simões e Silva Abril / 2008Abril / 2008
Universidade Federal de Minas GeraisUniversidade Federal de Minas GeraisFaculdade de MedicinaFaculdade de Medicina
Departamento de PediatriaDepartamento de Pediatria
Controle renal do equilíbrio ácido-básico
O controle renal do equilíbrio ácido-básico pode ser basicamente dividido em 2 processos:
(1) reabsorção do HCO3- filtrado, que
ocorre fundamentalmente no túbulo contorcido proximal e
(2) excreção de ácidos através da titulação com tampões urinários e da excreção do íon amônio, processos que ocorrem primariamente no néfron distal.
Estrutura do Túbulo ProximalEstrutura do Túbulo Proximal
• Epitélio de células cuboidais com uma borda em escova e numerosas microvilosidades que se projetam no lúmen tubular.
• As microvilosidades expandem a superfície da membrana luminal, adaptando-a à reabsorção.
• Junções íntimas ou estreitas enter as células adjacentes permitem passagem de água, mas limitam o escape der moléculas maiores do lúmen tubular para o espaço intersticial.
•A membrana basolateral apresenta pregueamentos e contém numerosas proteínas integrais envolvidas no transporte passivo e/ou ativo de substâncias entre os espaços intracelular e intersticial.
•Numerosas mitocondrias fornecem o ATP necessário para o transporte ativo.
•O aspecto chave dessas células é sua alta permeabilidade a água e a inúmeros solutos.
Estrutura do Túbulo ProximalEstrutura do Túbulo Proximal
mitocondria
Tight junction
Borda em escova
Microvilosidade
Borda Luminal
BordaBasolateral
interstício
Estrutura do Túbulo ProximalEstrutura do Túbulo Proximal
Os mecanismos de transporte no
túbulo proximal podem ser divididos
em duas fases. A princípio são
reabsorvidos nutrientes essenciais
como solutos orgânicos neutros
(aminoácidos, glicose) e bicarbonato
de sódio (NaHCO3). No TP final há
maior reabsorção de NaCl e água por
mecanismo osmótico devido ao
aumento da concentração do fluido
tubular.
Túbulo ProximalTúbulo Proximal
Túbulo ProximalTúbulo Proximal
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
A reabsorção tubular proximal
corresponde a aproximadamente 80 a
90% do HCO3- filtrado.
Aproximadamente 20% do HCO3-
filtrado é reabsorvido por difusão
passiva através da via paracelular.
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
O principal processo é a secreção de
H+ na mebrana luminal por meio de
um trocador Na-H (NHE-3) associado
ao transporte de HCO3- na membrana
basolateral através de um co-
transportador Na-HCO3- (NBC-1).
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
No interior da célula tubular, forma-se o
ácido carbônico (H2CO3) pela hidratação
do CO2, catalizada pela anidrase
carbônica citoplasmática (AC II).
H2CO3 dissocia-se em H+ e HCO3- .
H+ é secretado em troca pelo Na+ e HCO3-
é reabsorvido através da membrana
basolateral por co-transporte passivo
1Na+-3HCO3-.
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
H+ secretado reage com HCO3- filtrado
para formar o H2CO3 luminal, que é
dissociado em CO2 e H2O pela ação da
anidrase carbônica ligada à membrana
(AC IV).
CO2 luminal entra livremente no interior
da célula para completar o ciclo de
reabsorção.
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
A reabsorção proximal de HCO3- é
influenciada pela concentração luminal
de HCO3-, volume extracelular,
concentração peritubular de HCO3- ,
PCO2, Cl-, K+, Ca2+, fosfato, PTH,
glicocorticoides, tonus alfa-adrenérgico,
e angiotensina II.
Reabsorção de BicarbonatoReabsorção de Bicarbonato
O néfron distal, porção tubular renal que
tem início no final da porção espessa
ascendente da Alça de Henle, pode ser
dividido em quatro segmentos
anatômicos.
Túbulo Contorcido Distal
Túbulo Conector
Túbulo Coletor Cortical
Túbulo Coletor Medular
Néfron distalNéfron distal
No néfron distal, são definidas as
características finais da urina através
dos mecanismos de concentração e
acidificação urinárias, secreção de K+ e
conservação do Na+. Em condições
fisiológicas são reabsorvidos
aproximadamente 5 a 10% do Na+ e Cl−
filtrados. Esta porção do néfron também
desempenha importante papel na
homeostase do Ca2+ e do Mg2+.
Néfron distalNéfron distal
A acidificação urinária ocorre no néfron
distal por meio de 3 processos
relacionados:
(1) reabsorção de pequena fração do HCO3-
filtrado que que escapou à reabsorção
proximal (10 a 20%);
(2) titulação pelo fosfato básico bivalente
(HPO4-2), que é convertido em fosfato ácido
monovalente (H2PO4-) ou acidez titulável;
(3) acúmulo de amonia (NH3) intraluminal,
que tampona o H+ formando o íon amônio
não difusível (NH4+).
Acidificação urinária distalAcidificação urinária distal
Acidificação urinária distalAcidificação urinária distal
1
2 3
Alça de HenleAlça de Henle
A porção espessa ascendente da alça de
Henle reabsorve cerca de 15% do HCO3-
filtrado por mecanismo similar ao do
túbulo proximal (trocador Na-H apical).
A alça de Henle também participa do
transporte de NH3. A absorção de NH4+ na
membrane apical ocorre pela substituição
por K+ no sistema de co-transporte Na-K-
2Cl e no sistema de troca K-H.
Alça de HenleAlça de Henle
KK++
HH++
NH4+ -
NH4+ -
A porção espessa ascendente da alça de Henle
tem reduzida permeabilidade à NH3, limitando
sua difusão.
O mecanismo de contracorrente gera um
gradiente de concentração medular de NH4+ por
meio de secreção deste íon no túbulo proximal e
na porção final descendente da alça de Henle. O
acúmulo de NH3 no interstício medular aumenta
a força para entrada dessa NH3 por difusão no
túbulo coletor. Esse processo é facilitado pela
alta acidez do fluido tubular neste nível.
Alça de HenleAlça de Henle
Túbulo distal e túbulos coletoresTúbulo distal e túbulos coletores
A acidificação urinária distal ocorre
principalmente nos túbulos coletores.
Existem 2 tipos de células nos túbulos coletores:
células intercaladas e células principais.
As células intercaladas participam da secreção
de H+ e da secreção de HCO3-, enquanto as
células principais são responsáveis pela
reabsorção de Na+ e secreção de K+.
Existem também 2 subtipos de células
intercaladas, que diferem em estrutura e função:
células intercaladas tipo α e as células
intercaladas do tipo β
Túbulo distal e túbulos coletoresTúbulo distal e túbulos coletores
Células intercaladas – As células do tipo alfa
expressam o trocador Cl−/HCO3− (AE-1) em sua
membrana basolateral e a H+ATPase na
membrana apical. Através da ação da H+ATPase
ocorre secreção de íons H+ para o lúmen tubular
e reabsorção de HCO3− para o interstício. Em
contraste, as células tipo beta expressam
H+ATPase na membrana basolateral e o trocador
Cl−/HCO3− no pólo apical, resultando em secreção
de HCO3− para a luz tubular.
Célula Célula -Intercalada-Intercalada
Os desequilíbrios ácido-básicos regulam a
secreção de H+ no ND. Assim, ocorre aumento do
número de trocadores Cl−/HCO3− nas células
intercaladas do tipo α em presença de acidose
metabólica e diminuição na alcalose. Na acidose,
há redistribuição das H+ATPases para a
membrana apical, associada a um aumento de
atividade das células α e concomitante
diminuição da atividade das células β. Ao
contrário, durante a alcalose, ocorre
deslocamento das H+ATPases para a membrana
basolateral e aumento da atividade das células
β.
Túbulo distal e túbulos coletoresTúbulo distal e túbulos coletores
Túbulo distal e túbulos coletoresTúbulo distal e túbulos coletores
Células intercaladas – Em presença de acidose
metabólica, as células intercaladas do tipo alfa
secretam H+ na urina e, em presença de alcalose
metabólica, as células intercaladas do tipo beta
secretam HCO3- na urina.
Células principais – São células especializadas
em responder a hormônios que regulam sua
permeabilidade à água e a solutos,
especificamente Na+ e K+.
Célula PrincipalCélula Principal
A secreção luminal de H+ nas células
alfa-intercaladas ocorre
principalmente pela H-ATPase
vacuolar e é altamente influenciada
pela eletronegatividade luminal. Essa
eletronegatividade é causada pelo
transporte ativo de Na+ que ocorre
nas células principais.
Acidificação urinária distalAcidificação urinária distal
Secreção de hidrogênio e acidificação urinária
_ +
Uma segunda ATPase, a H-K-ATPase, também
está envolvida na secreção de H+, mas seu
papel fisiológico é mais relevante para a
homeostase do potássio do que o equilíbrio
ácido-básico.
O HCO3- formado dentro da célula é
reabsorvido através de uma troca eletroneutra
com o Cl que se dá pela ação do trocador Cl-
HCO3 ou AE1 ou proteína banda 3.
Acidificação urinária distalAcidificação urinária distal
Secreção de hidrogênio e acidificação urinária
_ +
O H+ secretado é tamponado pela reação com
o fosfato básico bivalente formando fosfato
ácido monovalente (acidez titulável) e pela
reação com a NH3 produzindo o NH4+ que é
pouco permeável (acidez não titulável).
Todos os segmentos do túbulo coletor são
ricos em AC II, mas a AC IV também está
presente nos segmentos externos e internos
do túbulo coletor medular. A AC IV luminal
parece exercer papel importante na
reabsorção de HCO3- neste segmento.
Acidificação urinária distalAcidificação urinária distal
Secreção de hidrogênio e acidificação urinária
_ +
Túbulo distal e túbulos coletoresTúbulo distal e túbulos coletores
A acidificação urinária distal é
influenciada pelo pH sangüíneo e
PCO2, transporte distal de Na+,
diferença de potencial
transepitelial, aldosterona, e K+.
Efeitos da aldosterona sobre a acidificação
distal:
Aumento do transporte de sódio nos túbulos
distais e coletores com conseqüente
aumento da negatividade intraluminal,
favorecendo a secreção de H+ e K+. Essa
ação ocorre inicialmente por ativação de
canais de Na+ epiteliais (ENaC) pre-
existentes e de bombas (Na-K-ATPase) e
subseqüentemente é mediada pelo aumento
da capacidade total de transporte das
células tubulares renais.
Efeitos da AldosteronaEfeitos da Aldosterona
Efeitos da AldosteronaEfeitos da Aldosterona
_
Aumento da atividade da H-ATPase nos
túbulos coletores corticais e
medulares, independente dos níveis
plasmáticos de K+ levels.
A aldosterona também aumenta a
síntese de NH3 elevando
conseqüentemente a excreção de NH4+.
Efeitos da AldosteronaEfeitos da Aldosterona
Efeitos da AldosteronaEfeitos da Aldosterona