Sistema renal
O sistema renal ou sistema excretor é um dos principais reguladores do organismo humano. Quando nos lembramos de renal, a primeira coisa que talvez nos venha a cabeça seja a formação da urina, mas veremos que uma série de outros processos acontecem ao longo das estruturas que formam essa importante região do corpo. Para começar vamos inicialmente enumerar as principais funções desempenhadas por esse sistema:
a. Regulação da composição iônica do sangue : Na +; K+; Ca 2+; Cl – e HPO4-
b. Manutenção da osmolaridade do sangue: regula a perda de água e soluto.
c. Regulação do volume sanguíneo
d. Regulação da pressão arterial: renina 
e. Regulação do pH: excretando H + ou conservando HCO3 –
f. Liberação hormonal: eritropoietina 
g. Regulação do nível de glicose: desaminação do AA glutamina: gliconeogênese.
h. Excreção de resíduos e de substâncias estranhas. 
Como podemos observar, o sistema renal desempenha uma série de outras funções que são de grande importância para a manutenção da homeostase, tais como manutenção da osmolaridade, controle do pH sanguíneo e também com algumas funções endócrinas como as que estão relacionadas a produção de renina para controle da pressão arterial, conforme estudamos anteriormente ou mesmo produzindo a eritropoetina que estimula a medula óssea a produzir as células da linhagem vermelha ou hemácias que tem grande importância no transporte de gases dentro do corpo.
1. Organização do sistema renal

Anatomicamente esse sistema está organizado em órgãos diversos, formado por dois rins, 2 ureteres, 1 bexiga e a uretra. A organização renal está abaixo descrita.
Do ponto de vista da fisiologia, devemos nos concentrar na estrutura dos rins que são formados por milhões de unidades microscópicas chamadas de néfron, existindo cerca de 1 milhão deles em cada rim humano. Vamos agora ampliar a visão de um rim para que possamos melhor estudar sua fisiologia.
2. Néfron

O Néfron é formado por uma série de estruturas que estão sendo mostradas na figura 12. O sangue que sai do coração pela artéria aorta chega aos rins pelas artérias renais que se subdividem e se transformam em uma estrutura chamada de arteríola aferente que é a de entrada e eferente que é a de saída. Essa arteríola se divide em estruturas mais finas ainda chamadas de capilares e adentram uma cápsula formada de tecido conjuntivo, chamada cápsula de Bowman onde o a primeira etapa do processo de formação da urina acontece que é a filtração. Aquilo que é filtrado continua a percorrer a estrutura renal, passando pelos túbulos contorcidos proximais, alça de Henle descendente e ascendente, túbulo contorcido distal e ducto coletor. Ao longo desse caminho acontecem os outros processos, chamados de reabsorção e filtração glomerular. Aquilo que não foi filtrado continua seu caminho pela arteríola eferente que formará a veia renal e voltará para o lado direito do coração pelas veias cavas.



3. Filtração glomerular

O primeiro evento de formação da urina consiste numa etapa chamada de filtração glomerular que funciona como um filtro que deixa passar somente moléculas bem pequenas, mas grandes moléculas não apresentam capacidade, nem tamanho para serem filtradas.
A filtração glomerular poderia ser muito bem associada a uma espécie de um filtro que purifica o plasma sanguíneo que chega ao glomérulo. O sangue que sai do coração pela aorta do lado esquerdo cardíaco vai sofrendo subdivisões e adentra ao rim na forma de uma artéria renal que por sua vez se torna mais fina ainda e origina a arteríola aferente mostrada na figura acima. Essa arteríola se torna ainda mais delgada, originando o glomérulo que é um emaranhado de pequenos vasos chamados de capilares glomerulares que estão arranjados dentro de uma cápsula de tecido conjuntivo chamada de cápsula de Bowman. Podemos observar que existe uma força de filtração que é resultante da diferença das pressões existentes entre a de entrada vinda do coração, chamada de pressão hidrostática glomerular e duas outras contrárias, chamadas de pressão da própria cápsula e a oncótica glomerular. Via de regra temos que a pressão sanguínea que chega ao sistema renal é mais ou menos a metade daquela que sai de um coração fisiologicamente normal. Se partirmos do princípio que a pressão sistólica fisiológica normal é em torno de 120 mmHg (cento e vinte milímetros de mercúrio) essa pressão que chega ao sistema renal é em torno de 60 mmHg. Na figura acima temos duas pressões contrárias de 32 e 18 mmHg, resultando em uma pressão de filtração em torno de 10 mmHg. Mas vamos pensar como esse processo acontece? Existem três barreiras envolvidas nesse processo que são assim descritas:

1) Endotélio do capilar glomerular fenestrado (impede a passagem de células do sangue e com cargas negativas que repelem proteínas plasmáticas)
2) Lâmina basal (membrana basal): glicoproteínas carregadas negativamente, colágeno e outras proteínas: peneira grossa.
3) Epitélio da cápsula de Bowman (podócitos): deixam a fenda de filtração estreita. Temos proteínas como a nefrina e a podocina.
O endotélio do capilar glomerular é do tipo fenestrado, ou seja, apresenta pequenos espaços ao longo de seu tecido que são verdadeiras peneiras, impedindo a passagem de grandes moléculas como proteínas plasmáticas importantes tais como a albumina, o fibrinogênio ou o angiotensinogênio. Outras estruturas maiores também não conseguem ultrapassar essa barreira, como as células do sangue, quer sejam os leucócitos, as hemácias ou as plaquetas que são mantidas no líquido sanguíneo que segue pela arteríola eferente e passa por toda a extensão dos capilares peritubulares que estão ali em íntimo contato com as alças renais. Uma segunda barreira de filtração é feita por proteínas carregadas negativamente que se acumulam na lâmina basal do endotélio e aí você pode me perguntar: qual seria a função dessas proteínas e aí podemos observar como a fisiologia é perfeita. A grande maioria das proteínas que não devem ser filtradas, incluindo aí também os anticorpos tem carga negativa e te pergunto: o que uma carga negativa faz com outra carga negativa? Simplesmente se repelem e ajudam para que as mesmas não sejam filtradas. Outra barreira física é determinada pelos podócitos que são especializações do epitélio endotelial que diminui a superfície de contato do plasma com o glomérulo, dificultando ainda mais a filtração de grandes partículas. Mas aí surge uma nova indagação: e o que mesmo será filtrado? O sistema renal filtra apenas pequenas moléculas como os íons e água, sendo que 99% daquilo que é filtrado sofrem um mecanismo de reabsorção e retorna a corrente sanguínea, conforme mostrado na figura abaixo:
4. Reabsorção e Secreção Renal
O processo de formação da urina é dividido em três fases distintas. A primeira acontece única e exclusivamente no glomérulo e foi o que discutimos previamente. O plasma que chega ao néfron é filtrado e da sua constituição é retirado moléculas grandes e células sanguíneas que devido a seu tamanho não conseguem passar a barreira de filtração, sendo filtrado apenas água e micro elementos, notadamente os íons. Na figura 15 observamos que de um volume de 100% somente 20% é filtrado por vez, mas observem que mais de 19% é reabsorvido, ou seja, volta a corrente sanguínea. Isso mesmo, quase todo o produto da filtração não é descartado na forma de urina. Algumas substâncias por outro lado precisam ser descartadas do sangue, mas elas não foram filtradas e agora terão o caminho inverso ao da reabsorção, ou seja, serão jogadas dos vasos sanguíneos para os túbulos renais e esse processo representa a secreção que apresenta enorme importância quando o corpo precisa se livrar de substâncias indesejáveis, tais como toxinas, drogas ou mesmo no controle do pH sanguíneo através da eliminação de íons hidrogênio em casos de acidose ou de íons bicarbonato quando o estado é de alcalose. Abaixo temos um esquema que exemplifica esses mecanismos.
Ao analisarmos a figura acima observamos os três processos de formação da urina acontecendo: filtração glomerular na cápsula de Bowman, reabsorção tubular que é quando aquilo que for filtrado está sendo devolvido ao vaso sanguíneo e a secreção que segue o caminho contrário, ou seja, sai do vaso sanguíneo e é jogado nos túbulos renais.


5. Reabsorção e secreção são regidos por mecanismos de transporte transmembranar
Os mecanismos que regem esses processos são determinados por transportes que acontecem ao longo do túbulo renal, podendo acontecer através da atuação de transportes ativos ou passivos. O principal mecanismo que conduz esse processo é a bomba de sódio e potássio que ao manter a baixa concentração de sódio no lado intracelular das células que revestem os túbulos renais faz com que outros íons e água consigam se movimentar ao longo dessas estruturas.
Observem na figura acima que as substâncias podem utilizar uma via chamada de paracelular através de pequenos espaços existentes entre as células que estão revestindo a estrutura renal ou utilizarem mecanismos de transporte quando precisam atravessar a membrana de revestimento, sendo usado os transportes ativo com gasto de energia metabólica, o transporte passivo que vai a favor do gradiente de concentração e a osmose que será responsável por reabsorver quase toda a água filtrada pelo glomérulo. 
O filtrado que chega a porção inicial do túbulo contorcido proximal tem composição muito semelhante àquela do plasma sanguíneo e consequentemente tem alta concentração de íons sódio. Como o sódio viaja a favor de seu gradiente de concentração, este íon começa a se concentrar no interior das células epiteliais que revestem a estrutura do túbulo proximal. A alta concentração de sódio no meio intracelular é algo que deve ser evitado pelo organismo e quem faz com maestria isso é a bomba de sódio e potássio. Com o passar do tempo, o sódio começa a se concentrar no espaço entre o túbulo renal e o capilar sanguíneo, começando a atrair íons de carga negativa, pois o sódio tem carga positiva. Entre esses íons temos o fosfato, o cloro e o bicarbonato. Quando todas essas moléculas se concentram, começa a aumentar a concentração osmótica fora do túbulo proximal, fazendo com que a água saia por osmose. Como foi retirado sódio, água e muitos eletrólitos de carga negativa, aqueles que têm carga positiva começam a se concentrar e criam um gradiente de concentração que favorece a sua reabsorção. A glicose, aminoácidos e pequenas proteínas podem ser reabsorvidas através de transporte ativo secundário dependente de sódio, pois a medida que o sódio caminha a favor do seu gradiente de concentração, essas substâncias se ligam a mesma proteína carreadora viajam de forma conjunta. A secreção segue o caminho inverso da reabsorção e um dos objetivos desse processo é o organismo se livrar de partículas indesejáveis. A secreção de íons hidrogênio ou bicarbonato visa ao controle do pH sanguíneo, acontecendo secreção de hidrogênio quando está muito ácido e de bicarbonato em situações de alta alcalinidade. 


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