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Universidade Federal de Minas Gerais Faculdade de Medicina Departamento de Pediatria. Fisiologia Tubular. Profa Ana Cristina Simões e Silva. Abril / 2008. Controle renal do equilíbrio ácido-básico. O controle renal do equilíbrio ácido-básico pode ser basicamente dividido em 2 processos:
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Universidade Federal de Minas Gerais Faculdade de Medicina Departamento de Pediatria Fisiologia Tubular Profa Ana Cristina Simões e Silva Abril / 2008
Controle renal do equilíbrio ácido-básico • O controle renal do equilíbrio ácido-básico pode ser basicamente dividido em 2 processos: • reabsorção do HCO3- filtrado, que ocorre fundamentalmente no túbulo contorcido proximal e • 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 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.
Estrutura do Túbulo Proximal •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 Proximal interstício Borda em escova mitocondria Borda Baso lateral Microvilosidade Tight junction Borda Luminal
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.
Reabsorção 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 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 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 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 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.
Néfron distal 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 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+.
Acidificação urinária distal • A acidificação urinária ocorre no néfron distal por meio de 3 processos relacionados: • reabsorção de pequena fração do HCO3- filtrado que que escapou à reabsorção proximal (10 a 20%); • titulação pelo fosfato básico bivalente (HPO4-2), que é convertido em fosfato ácido monovalente (H2PO4-) ou acidez titulável; • acúmulo de amonia (NH3) intraluminal, que tampona o H+ formando o íon amônio não difusível (NH4+).
Alça 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 Henle NH4+ - NH4+ - K+ H+
Alça de Henle 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.
Túbulo 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 αe as células intercaladas do tipo β
Túbulo 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.
Túbulo distal e túbulos coletores 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 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+.
Acidificação urinária distal 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 distal 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 distal 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.
Túbulo 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 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 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+.
