VI – Os Rins e os Líquidos Corporais

1 – Líquidos Extracelular e Intracelular e Edema
Em condições de equilíbrio dinâmico, como as exigidas para a homeostasia,
o volume total dos líquidos corporais e as quantidades totais de solutos
e suas concentrações permanecem relativamente constantes. A ingestão
de água deve ser cuidadosamente contrabalançada pelas perdas diárias que
ocorrem a partir do organismo.
A evaporação de líquido do trato respiratório e a difusão através da
pele constitui as denominadas perdas insensíveis através da pele. O restante
das perdas ocorre principalmente através das fezes, do suor e da urina
excretada pelos rins constituindo as perdas sensíveis de água. Os líquidos
corporais totais encontram-se distribuídos em dois compartimentos principais:
o líquido extracelular e o líquido intracelular.
Por sua vez, o líquido extracelular é subdividido em líquido intersticial
e plasma sanguíneo. No ser humano adulto a água corresponde a cerca
de 60% da massa corporal. À medida que o indivíduo envelhece, a porcentagem
de líquido em relação à massa corporal diminui gradualmente. O líquido contido
em cada célula tem sua própria mistura de diferentes constituintes;
todavia, as concentrações destas substâncias são razoavelmente semelhantes
de uma célula para outra. Os líquidos intersticiais possuem aproximadamente
a mesma composição, exceto pelas proteínas, que são encontradas em maior
concentração no plasma.
O sangue contém tanto líquido extracelular (o líquido no plasma)
quanto líquido intracelular (o líquido contido nos eritrócitos). Todavia, o
sangue é considerado como um compartimento líquido separado, uma vez que é
contido numa câmara própria, o sistema circulatório. O volume sanguíneo é
especialmente importante no controle da dinâmica cardiovascular. O hematócrito
refere-se à fração do sangue constituída pelos eritrócitos.
Como o plasma e o líquido intersticial são separados apenas pelas
membranas altamente permeáveis dos capilares, suas composições iônicas são
semelhantes. Entretanto, o plasma apresenta maior concentração de proteínas.
O líquido intracelular é separado do líquido extracelular por uma membrana
celular seletiva que é altamente permeável a água, mas não à maioria
dos eletrólitos existentes no organismo. A membrana celular mantém uma composição
líquida no interior das células que é semelhante para as diferentes
células do organismo.
Em contraste com o líquido extracelular, o líquido intracelular contém
apenas pequenas quantidades de íons sódio, cloreto e quase nenhum cálcio.
Inversamente, contém grandes quantidades de íons potássio e fosfato.
Um problema freqüentemente observado no tratamento de pacientes gravemente
enfermos reside na dificuldade de manter líquidos adequados no compartimento
intracelular, no compartimento extracelular ou em ambos.
As quantidades relativas de líquido extracelular distribuída entre o
plasma e os espaços intersticiais são determinadas principalmente pelo
equilíbrio das forças hidrostática e coloidosmótica através da membrana
capilar. Por outro lado, a distribuição de líquido entre os compartimentos
intracelular e extracelular é determinada principalmente pelo efeito osmótico
dos solutos que atuam através da membrana celular. As membranas celulares
são altamente permeáveis a água, de modo que o líquido intracelular
permanece isotônico em relação ao líquido extracelular.
A osmose refere-se à difusão efetiva de água de uma região onde ela
exista em alta concentração, para uma região em que esta concentração de
água for menor. O número total de partículas numa solução é medido em termos
de osmols. Um osmol é igual a 1 mol de partículas de soluto. Se uma molécula
sofrer dissociação em dois íons como ocorre com o cloreto de sódio
ao sofrer ionização, uma solução contendo 1 mol/litro terá uma concentração
osmótica de 2 osm/litro.
A concentração osmolar de uma solução é denominada osmolalidade quando
expressa em osmoles por quilograma de água; é denominada osmolaridade,
quando expressa em osmoles por litro de solução. A osmose de moléculas de
água através de uma membrana seletivamente permeável pode ser impedida pela
aplicação de uma pressão em sentido oposto ao da osmose.
A quantidade precisa de pressão necessária para impedir a osmose é
denominada pressão osmótica. Quando uma célula é colocada numa solução de
igual concentração ou isotônica, o volume da célula permanece inalterado.
Quando uma célula é colocada numa solução de menor concentração, o volume
da célula aumenta. Quando uma célula é colocada numa solução de maior concentração,
o volume da célula diminui.
Quando uma solução salina isotônica é adicionada ao líquido extracelular,
não ocorre osmose através das membranas celulares. Quando adicionase
uma solução hipertônica ao líquido extracelular ocorre osmose de água
das células para o compartimento extracelular. Quando uma solução hipotônica
é adicionada ao líquido extracelular, parte da água extracelular difunde-
se para o interior das células até que os compartimentos intracelular e
extracelular tenham a mesma osmolaridade.
São administrados muitos tipos de soluções por via venosa com o objetivo
de proporcionar nutrição a indivíduos que não podem ingerir quantidades
adequadas de alimentos. Quando essas soluções são administradas, suas
concentrações de substâncias osmoticamente ativas costumam ser ajustadas
para torná-las quase isotônicas, ou são administradas com velocidade lenta
o suficiente para não comprometer o equilíbrio osmótico dos líquidos corporais.
O edema refere-se à presença de líquido em excesso nos tecidos corporais.
Na maioria dos casos, o edema ocorre no compartimento de líquido extracelular.
Duas condições exibem especial tendência a provocar edema intracelular:
a depressão dos sistemas metabólicos dos tecidos e a falta de
nutrição adequada para as células. Além disso, pode ocorrer edema intracelular
em tecidos inflamados. Existem duas causas gerais de edema extracelular:
o extravasamento normal de líquido do plasma para os espaços intersticiais
através dos capilares e a incapacidade de os linfáticos levarem o líquido
do interstício de volta ao sangue.
Qualquer uma das alterações seguintes é capaz de aumentar a filtração
capilar: aumento do coeficiente de filtração capilar, aumento da pressão
hidrostática capilar ou diminuição da pressão coloidosmótica do plasma. Algumas
das causas sistêmicas de edema extracelular são: retenção renal excessiva
de sal e água, pressão venosa elevada (insuficiência cardíaca, obstrução
venosa e falência das bombas venosas, i.e; paralisia dos músculos ou
insuficiência das válvulas venosas), diminuição das proteínas plasmáticas,
aumento da permeabilidade capilar e bloqueio do retorno linfático.
2 – Formação da Urina pelos Rins
A – Filtração Glomerular, Fluxo Sanguíneo Renal e Seu Controle
As principais funções dos rins consistem em livrar o corpo dos produtos
de degradação que são ingeridos ou produzidos pelo metabolismo e o controle
do volume e da composição dos líquidos corporais. Entre as múltiplas
funções dos rins, incluem-se a regulação do equilíbrio hidroeletrolítico, a
regulação da osmolaridade dos líquidos corporais e das concentrações dos
eletrólitos, a regulação do equilíbrio ácido-básico, a excreção de produtos
de degradação metabólica e substâncias químicas estranhas, a regulação da
pressão arterial, a secreção de hormônios e a gliconeogênese.
Em condições normais, o fluxo sanguíneo para os dois rins corresponde
a 21% do débito cardíaco. A artéria renal penetra no rim através do hilo,
juntamente com o ureter e a veia renal, e, a seguir, ramifica-se progressivamente
para formar as artérias interlobares, artérias arqueadas, artérias
interlobulares (também denominadas artérias radiais) e arteríolas aferentes,
que desaguam nos capilares glomerulares nos glomérulos, onde grandes
quantidades de líquidos e solutos (exceto as proteínas plasmáticas) são
filtradas, dando início à formação da urina.
As extremidades distais dos capilares de cada glomérulo coalescem
para formar a arteríola eferente, que leva a uma segunda rede capilar, os
capilares peritubulares, que circundam os túbulos renais. Os capilares peritubulares
desaguam nos vasos do sistema venoso, que correm paralelamente
aos vasos arteriolares, formando progressivamente a veia interlobular, a
veia arqueada, a veia interlobar e a veia renal, que deixa o rim ao lado da
artéria renal e ureter. O néfron é a unidade funcional do rim.
No ser humano, cada rim é constituído de cerca de 1 milhão de néfrons,
cada um dos quais é capaz de formar urina. Cada néfron possui dois
componentes principais: um glomérulo (capilares glomerulares) através do
qual grandes quantidades de líquidos são filtradas do sangue, e um longo
túbulo no qual o líquido filtrado é convertido em urina no seu trajeto até
a pelve renal. O glomérulo é constituído de uma rede de capilares glomerulares
que se ramificam e se anastomosam; essa rede, quando comparada a outras
redes capilares, apresenta elevada pressão hidrostática.
Os capilares glomerulares são recobertos por células epiteliais, e o
glomérulo como um todo encontra-se envolvido pela cápsula de Bowman. O líquido
filtrado dos capilares glomerulares flui para o interior da cápsula
de Bowman e, a seguir, para o túbulo proximal, situado no córtex renal. A
partir do túbulo proximal, o líquido flui para a alça de Henle, que mergulha
na medula renal. Cada alça consiste num ramo descendente e num ramo ascendente.
As paredes do ramo descendente e da extremidade inferior do ramo ascendente
são muito finas, de modo que estes segmentos são conhecidos como
segmento delgado da alça de Henle. Depois de o ramo ascendente da alça ter
percorrido parte do trajeto de volta ao córtex, sua parede torna-se espessa
como a de outras porções do sistema tubular, sendo portanto denominado segmento
espesso do ramo ascendente. Na extremidade do ramo ascendente espesso
existe um segmento curto que, na verdade, é uma placa na parede, conhecida
como mácula densa. Depois da mácula densa, o líquido penetra no túbulo distal
que, a exemplo do túbulo proximal, situa-se no córtex renal. Seguem-se
o túbulo conector e o túbulo coletor cortical, que leva ao ducto coletor
cortical.
As porções iniciais de oito a 10 ductos coletores corticais juntam-se
para formar um único ducto coletor maior que segue seu trajeto até a medula,
passando a constituir o ducto coletor medular. Os ductos coletores
unem-se para formar ductos progressivamente maiores que eventualmente desaguam
na pelva renal através das extremidades das papilas renais. A formação
da urina resulta da filtração glomerular, reabsorção tubular e secreção tubular.
A intensidade da excreção urinária é igual à intensidade da filtração
menos a intensidade da reabsorção mais a intensidade da secreção.
A formação da urina começa com a filtração, a partir dos capilares
glomerulares na cápsula de Bowman, de grande quantidade de líquido praticamente
isento de proteínas. Quando o líquido filtrado deixa a cápsula de
Bowman e passa pelos túbulos, ele é modificado pela reabsorção de água e
solutos específicos de volta ao sangue ou pela secreção de outras substâncias
dos capilares peritubulares para os túbulos. Para cada substância
existente no plasma, ocorre uma combinação particular de filtração, reabsorção
e secreção.
A membrana dos capilares glomerulares é semelhante à de outros capilares,
exceto pelo fato que possui três camadas principais (em lugar das
duas habituais): o endotélio do capilar, uma membrana basal e uma camada de
células epiteliais (podócitos) que circunda a superfície externa da membrana
basal capilar. Em seu conjunto, estas camadas formam a barreira de filtração
que, apesar de suas três camadas, filtra centenas de vezes mais água
e solutos do que a membrana habitual dos capilares.
Mesmo com essa elevada intensidade de filtração, a membrana capilar
dos glomérulos normalmente impede a filtração das proteínas plasmáticas. O
endotélio capilar apresenta milhares de pequenos orifícios denominados fenestras.
Como estas fenestrações são relativamente grandes, o endotélio não
atua como importante barreira para as proteínas plasmáticas. A membrana basal
impede eficazmente a filtração de proteínas plasmáticas, em parte devido
a fortes cargas elétricas associadas a proteoglicanos.
A filtrabilidade dos solutos é determinada pelo seu tamanho e carga
elétrica. As moléculas de carga negativa são filtradas menos facilmente que
as moléculas de carga positiva. O aumento da pressão hidrostática na cápsula
de Bowman diminui a filtração glomerular. O aumento da pressão coloidosmótica
nos capilares glomerulares diminui a filtração glomerular. O aumento
da pressão hidrostática nos capilares glomerulares aumenta a filtração
glomerular.
O fluxo sanguíneo nos vasos retos da medula renal é muito baixo em
comparação com o fluxo no córtex renal. A ativação do sistema nervoso simpático
diminui a filtração glomerular. Diversos hormônios e autacóides também
podem influenciar a filtração glomerular e o fluxo sanguíneo renal. A
norepinefrina, a epinefrina e a endotelina provocam constrição dos vasos
sanguíneos renais e diminuição da filtração glomerular.
A angiotensina II provoca constrição das arteríolas eferentes. O óxido
nítrico proveniente do endotélio diminui a resistência vascular renal e
aumenta a filtração glomerular. Outros vasodilatadores como as prostaglandinas
e a bradicinina também aumentam a filtração glomerular.
B – Processamento Tubular do Filtrado Glomerular
Quando o filtrado glomerular penetra nos túbulos renais, flui seqüencialmente
através das sucessivas partes do túbulo – o túbulo proximal, a
alça de Henle, o túbulo distal, o túbulo coletor e o ducto coletor – antes
de ser excretado na forma de urina. Ao longo deste trajeto, algumas substâncias
são seletivamente reabsorvidas dos túbulos de volta ao sangue, enquanto
outras são secretadas do sangue para o lúmen tubular. A reabsorção
tubular é altamente seletiva.
Algumas substâncias, como a glicose e os aminoácidos, são quase totalmente
reabsorvidas a partir dos túbulos. Certos produtos de degradação,
como a uréia e a creatinina, por outro lado, são pouco reabsorvidos e excretados
em grandes quantidades. A reabsorção tubular inclui mecanismos
passivos e ativos. A reabsorção passiva de água por osmose está acoplada
principalmente à reabsorção de sódio. Em condições normais, a maior parte
da água e do sódio são reabsorvidos no túbulo proximal.
A alta capacidade de reabsorção do túbulo proximal se deve ao grande
número de mitocôndrias e à superfície das membranas celulares ampliada devido
à característica de borda em escova. A alça de Henle é constituída por
um seguimento descendente delgado, um segmento ascendente delgado e um segmento
ascendente espesso. Os segmentos ascendente e descendente delgados
têm membranas epiteliais finas sem borda em escova, poucas mitocôndrias e
níveis mínimos de atividade metabólica.
O segmento espesso da alça de Henle tem células epiteliais espessas
de alta atividade metabólica e com capacidade de reabsorção ativa de sódio,
cloreto e potássio. O túbulo distal e o túbulo coletor apresentam grande
atividade metabólica, com atividade de reabsorção e secreção. A permeabilidade
do túbulo distal, do túbulo coletor e do ducto coletor é amplamente
sensível à concentração de ADH ou vasopressina. Na presença de níveis elevados
de ADH, a água é avidamente reabsorvida reduzindo o volume de urina.
A ocorrência de pequenos aumentos da pressão arterial quase sempre
provoca aumentos pronunciados na excreção urinária de sódio e água. O pequeno
aumento da filtração glomerular que ocorre contribui, em parte, para
o efeito da pressão arterial elevada sobre o débito urinário. Um segundo
efeito do aumento da pressão arterial renal é a diminuição da reabsorção de
sódio e água pelos túbulos. O terceiro fator que contribui para esse mecanismo
é a formação reduzida de angiotensina II, que aumenta a reabsorção de
sódio pelos túbulos, além de estimular a secreção de aldosterona, que aumenta
ainda mais a reabsorção de sódio.
O ADH aumenta a reabsorção de água. O peptídeo natriurético atrial
diminui a reabsorção de sódio e água. O paratormônio aumenta a reabsorção
de cálcio. A ativação do sistema nervoso simpático aumenta a reabsorção de
sódio.
3 – Mecanismos de Controle para os Líquidos Corporais e seus Constituintes
Para que as células do corpo funcionem adequadamente, devem estar banhadas
pelo líquido extracelular com uma concentração relativamente constante
de eletrólitos e outros solutos. O rim normal tem a extraordinária
capacidade de variar as proporções relativas de solutos e de água na urina
em resposta a várias situações de desafio. Através desse mecanismo, os rins
excretam o excesso de água através da formação de urina diluída. O nível do
hormônio antidiurético ou vasopressina constitui o sinal que indica aos
rins a necessidade de excretar urina diluída ou concentrada.
Quando surge um déficit de água no organismo, o rim forma urina concentrada
através da excreção contínua de solutos, enquanto a reabsorção de
água aumenta, com a conseqüente diminuição do volume de urina formada. Embora
múltiplos mecanismos controlem a quantidade de sódio e água excretada
pelos rins, os principais sistemas de controle são o sistema do ADH e o mecanismo
da sede. O aumento da osmolaridade do líquido extracelular provoca
a contração de células nervosas especiais localizadas no hipotálamo anterior.
A contração das células osmorreceptoras provoca a emissão de sinais
para a hipófise posterior. Estes potenciais de ação estimulam a liberação
de ADH, que penetra na corrente sanguínea e é transportado até os rins,
onde aumenta a permeabilidade dos túbulos distais, túbulos coletores e ductos
coletores à água. Por conseqüência, a água é conservada no corpo, enquanto
o sódio e outros solutos continuam a ser excretados na urina.
Esse processo provoca diluição dos solutos no líquido extracelular,
corrigindo, assim, o líquido extracelular excessivamente concentrado. A seqüência
oposta de eventos é observada quando o líquido extracelular tornase
muito diluído (hiposmótico). Os rins minimizam a perda de líquido durante
déficits de água através do sistema de feedback osmorreceptor-ADH. Todavia,
a ingestão de líquido é necessária para contrabalançar sua perda, o
que pode ocorrer através da sudorese, da respiração e pelo trato gastrintestinal.
A mesma área ao longo da parede ântero-lateral do terceiro ventrículo
que promove a liberação de ADH também estimula a sede através do centro da
sede. Os neurônios do centro da sede respondem a injeções de soluções hipertônicas
de sal, estimulando o comportamento da ingestão de água.
4 – Regulação do Equilíbrio Ácido-Básico
A regulação do equilíbrio dos íons hidrogênio é, em alguns aspectos,
semelhante à regulação de outros íons no organismo. Além do controle feito
pelos rins, existem outros mecanismos de tamponamento ácido-básico envolvendo
o sangue, as células e os pulmões, que são essenciais para a manutenção
das concentrações normais dos íons hidrogênio nos líquidos extra e intracelular.
O pH normal do sangue arterial é de 7,4, enquanto o pH do sangue
venoso e dos líquidos intersticiais é de cerca de 7,35 devido ao dióxido
de carbono liberado dos tecidos para formar ácido carbônico.
O indivíduo apresenta acidose quando o pH cai abaixo de 7,4 e alcalose
quando o pH aumenta de 7,4. Três sistemas primários regulam as concentrações
de íons hidrogênio para evitar o desenvolvimento de acidose ou alcalose:
os sistemas químicos de tampões ácido-básicos dos líquidos corporais;
o centro respiratório que regula a remoção de dióxido de carbono e,
portanto, de ácido carbônico; e os rins, que têm a capacidade de excretar
urina ácida ou alcalina durante a acidose ou a alcalose.
Um tampão é qualquer substância capaz de ligar-se reversivelmente a
íons hidrogênio. O gás carbônico e a água combinam-se reversivelmente para
formar ácido carbônico, em um sistema de equilíbrio químico com a presença
da enzima anidrase carbônica. Existe uma relação matemática definida entre
a proporção das concentrações dos elementos ácidos e básicos de cada sistema
tampão e o pH da solução.
Essa relação para o sistema tampão bicarbonato é dada pela equação de
Henderson-Hasselbalch. As proteínas são importantes tampões intracelulares,
como a hemoglobina nos eritrócitos. Na regulação respiratória, o aumento na
ventilação elimina o gás carbônico do líquido extracelular, o que reduz a
concentração de íons hidrogênio. Inversamente, a diminuição da ventilação
aumenta o gás carbônico e, assim, também aumenta a concentração de íons hidrogênio
no líquido extracelular.
Conseqüentemente, o aumento na concentração de íons hidrogênio estimula
a ventilação alveolar através da sensibilização do centro respiratório.
Os rins regulam a concentração de íons hidrogênio do líquido extracelular
através de três mecanismos básicos: secreção de íons hidrogênio, reabsorção
de íons bicarbonato filtrados e produção de novos íons bicarbonato.
Na acidose, há excreção aumentada de íons hidrogênio e adição de íons
bicarbonato ao líquido extracelular. Na alcalose, há secreção tubular diminuída
de íons hidrogênio e aumento da excreção de íons bicarbonato.
5 – Doença Renal
Muitas doenças renais podem ser divididas em duas categorias principais:
insuficiência renal aguda, em que os rins param de funcionar abruptamente,
por completo ou quase por completo, podendo eventualmente recuperar
uma função quase normal e insuficiência renal crônica, em que ocorre perda
progressiva da função de cada vez mais néfrons, diminuindo gradualmente a
função renal global.
Insuficiência Renal Aguda: A insuficiência renal aguda pode resultar
da diminuição do suprimento sanguíneo para os rins, em consequência de insuficiência
cardíaca com redução do débito cardíacoe pressão arterial baixa
ou condições associadas como a hemorragia grave. A insuficiência renal aguda
intra-renal resulta de anormalidades no próprio rim, incluindo as que
afetam os vasos sanguíneos, glomérulos ou túbulos.
A glomerulonefrite aguda é um tipo de insuficiência renal aguda intra-
renal geralmente provocada por uma reação imune anormal que lesa os
glomérulos. A insuficiência renal aguda pós-renal refere-se à obstrução do
sistema coletor urinário em qualquer ponto, desde os cálices até a saída da
bexiga.
As causas mais importantes de obstrução do trato urinário fora dos
rins incluem cálculos renais produzidos pela precipitação de cálcio, urato
ou cistina.
Insuficiência Renal Crônica: A insuficiência renal crônica resulta da
perda irreversível de grande número de néfrons funcionantes. Em geral, pode
ocorrer em conseqüência de distúrbios dos vasos sanguíneos, glomérulos, túbulos,
interstício renal e trato urinário inferior.
Em muitos casos, a insuficiência renal crônica pode evoluir para insuficiência
renal terminal, na qual o indivíduo necessita de tratamento com
rim artificial ou transplante de rim natural para sobreviver. Recentemente,
o diabetes mellitus e a hipertensão passaram a ser reconhecidos como as
principais causas de insuficiência renal terminal. A perda de néfrons funcionais
exige que os néfrons sobreviventes excretem mais água e solutos.
Os principais efeitos da insuficiência renal incluem: edema generalizado
decorrente da retenção de água e sal, acidose resultante da incapacidade
de os rins eliminarem produtos ácidos normais, concentração elevada de
nitrogênio não-protéico – sobretudo uréia, creatinina e ácido úrico – em
decorrência da incapacidade de o organismo excretar os produtos metabólicos
finais das proteínas.
Esta condição global é denominada uremia devido à elevada concentração
de uréia nos líquidos corporais. Os pacientes com insuficiência renal
crônica quase sempre desenvolvem anemia provocada por secreção diminuída de
eritropoetina, que estimula a medula óssea a produzir hemácias.