25.5: Anatomia microscópica do rim

Objetivos de

Ao final desta seção, você poderá:

• Distinguir as diferenças histológicas entre o córtex renal e a medula
• Descreva a estrutura da membrana de filtração
• Identifique as principais estruturas e subdivisões dos corpúsculos renais, túbulos renais e capilares renais
• Discuta a função dos capilares peritubulares e da vasa reta
• Identifique a localização do aparelho justaglomerular e descreva as células que o revestem
• Descreva a histologia do túbulo contorcido proximal, da alça de Henle, do túbulo contorcido distal e dos ductos coletores

As estruturas renais que conduzem o trabalho essencial do rim não podem ser vistas a olho nu. Somente um microscópio de luz ou eletrônico pode revelar essas estruturas. Mesmo assim, seções seriais e reconstruções computacionais são necessárias para nos dar uma visão abrangente da anatomia funcional do néfron e seus vasos sanguíneos associados.

Néfrons: a unidade funcional

Os néfrons coletam um simples filtrado do sangue e o modificam em urina. Muitas mudanças ocorrem nas diferentes partes do néfron antes que a urina seja criada para descarte. O termo urina formadora será usado a seguir para descrever o filtrado à medida que ele é modificado em urina verdadeira. A principal tarefa da população de néfrons é equilibrar o plasma em pontos de referência homeostáticos e excretar possíveis toxinas na urina. Eles fazem isso realizando três funções principais: filtração, reabsorção e secreção. Eles também têm funções secundárias adicionais que exercem controle em três áreas: pressão arterial (via produção de renina), produção de glóbulos vermelhos (via hormônio EPO) e absorção de cálcio (via conversão de calcidiol em calcitriol, a forma ativa da vitamina D).

Corpúsculo renal

Conforme discutido anteriormente, o corpúsculo renal consiste em um tufo de capilares chamado glomérulo que é amplamente cercado pela cápsula de Bowman (glomerular). O glomérulo é um leito capilar de alta pressão entre as arteríolas aferentes e eferentes. A cápsula de Bowman envolve o glomérulo para formar um lúmen e captura e direciona esse filtrado para o PCT. A parte mais externa da cápsula de Bowman, a camada parietal, é um epitélio escamoso simples. Ele transita para os capilares glomerulares em um abraço íntimo para formar a camada visceral da cápsula. Aqui, as células não são escamosas, mas células de formato único (podócitos) que se estendem por braços em forma de dedos (pedicelos) para cobrir os capilares glomerulares (Figura 25.11). Essas projeções se interdigitam para formar fendas de filtração, deixando pequenos espaços entre os dígitos para formar uma peneira. Conforme o sangue passa pelo glomérulo, 10 a 20 por cento do plasma filtra entre esses dedos em forma de peneira para ser capturado pela cápsula de Bowman e canalizado para o PCT. Onde as fenestras (janelas) nos capilares glomerulares coincidem com os espaços entre os “dedos” do podócito, a única coisa que separa o lúmen capilar e o lúmen da cápsula de Bowman é a membrana basal compartilhada (Figura 25.12). Essas três características compreendem o que é conhecido como membrana de filtração. Essa membrana permite um movimento muito rápido do filtrado do capilar para a cápsula através de poros com apenas 70 nm de diâmetro.

Figura 25.11 Podócitos Os podócitos se interdigitam com estruturas chamadas pedicelos e substâncias filtrantes de forma semelhante às fenestrações. Em (a), o grande corpo celular pode ser visto no canto superior direito, com ramos que se estendem do corpo celular. As menores extensões em forma de dedo são os pedicelos. Os pedicelos em um podócito sempre se interdigitam com os pedicelos de outro podócito. (b) Esse capilar tem três podócitos enrolados em torno dele.

Figura 25.12 As fenestrações capilares fenestradas permitem que muitas substâncias se difundam do sangue com base principalmente no tamanho.

As fenestrações evitam a filtração de células sanguíneas ou proteínas grandes, mas permitem a passagem da maioria dos outros constituintes. Essas substâncias se cruzam facilmente se tiverem menos de 4 nm de tamanho e a maioria passa livremente até 8 nm de tamanho. Um fator adicional que afeta a capacidade das substâncias de atravessar essa barreira é sua carga elétrica. As proteínas associadas a esses poros são carregadas negativamente, então elas tendem a repelir substâncias carregadas negativamente e permitir que substâncias carregadas positivamente passem mais facilmente. A membrana basal impede a filtração de proteínas de médio a grande porte, como globulinas. Também existem células mesangiais na membrana de filtração que podem se contrair para ajudar a regular a taxa de filtração do glomérulo. No geral, a filtração é regulada por fenestrações em células endoteliais capilares, podócitos com fendas de filtração, carga de membrana e membrana basal entre as células capilares. O resultado é a criação de um filtrado que não contém células ou proteínas grandes e tem uma leve predominância de substâncias carregadas positivamente.

Situado do lado de fora da cápsula de Bowman e do glomérulo está o aparelho justaglomerular (JGA) (Figura 25.13). Na junção em que as arteríolas aferentes e eferentes entram e saem da cápsula de Bowman, a parte inicial do túbulo contorcido distal (DCT) entra em contato direto com as arteríolas. A parede do DCT nesse ponto forma uma parte da JGA conhecida como mácula densa. Esse conjunto de células epiteliais cuboidais monitora a composição fluida do fluido que flui através do DCT. Em resposta à concentração de Na ⁺ no fluido que passa por elas, essas células liberam sinais parácrinos. Eles também têm um único cílio não móvel que responde à taxa de movimento do fluido no túbulo. Os sinais parácrinos liberados em resposta às mudanças na taxa de fluxo e na concentração de Na ⁺ são trifosfato de adenosina (ATP) e adenosina.

Figura 25.13 Aparelho Juxtaglomerular e Glomérulo (a) O JGA permite que células especializadas monitorem a composição do fluido no DCT e ajustem a taxa de filtração glomerular. (b) Esta micrografia mostra o glomérulo e as estruturas circundantes. MM × 1540. (Micrografia fornecida pelos Regentes da Faculdade de Medicina da Universidade de Michigan © 2012)

Um segundo tipo de célula neste aparelho é a célula justaglomerular. Trata-se de uma célula muscular lisa modificada que reveste a arteríola aferente que pode se contrair ou relaxar em resposta ao ATP ou adenosina liberados pela mácula densa. Essa contração e relaxamento regulam o fluxo sanguíneo para o glomérulo. Se a osmolaridade do filtrado for muito alta (hiperosmótica), as células justaglomerulares se contrairão, diminuindo a taxa de filtração glomerular (TFG) para que menos plasma seja filtrado, levando a menos formação de urina e maior retenção de fluido. Em última análise, isso diminuirá a osmolaridade do sangue em relação à norma fisiológica. Se a osmolaridade do filtrado for muito baixa, as células justaglomerulares relaxarão, aumentando a TFG e aumentando a perda de água na urina, fazendo com que a osmolaridade do sangue aumente. Em outras palavras, quando a osmolaridade do sangue aumenta, a filtração e a formação de urina diminuem e a água é retida. Quando a osmolaridade do sangue diminui, a filtração e a formação de urina aumentam e a água é perdida pela urina. O resultado líquido dessas ações opostas é manter a taxa de filtração relativamente constante. Uma segunda função das células da mácula densa é regular a liberação de renina das células justaglomerulares da arteríola aferente (Figura 25.14). A renina ativa é uma proteína composta por 304 aminoácidos que cliva vários aminoácidos do angiotensinogênio para produzir angiotensina I. A angiotensina I não é biologicamente ativa até ser convertida em angiotensina II pela enzima conversora de angiotensina (ECA) dos pulmões. A angiotensina II é um vasoconstritor sistêmico que ajuda a regular a pressão arterial ao aumentá-la. A angiotensina II também estimula a liberação do hormônio esteróide aldosterona do córtex adrenal. A aldosterona estimula a reabsorção de ^Na+ pelo rim, o que também resulta em retenção de água e aumento da pressão arterial.

Figura 25.14 Conversão da angiotensina I em angiotensina II A enzima renina converte a pró-enzima angiotensina I; a enzima derivada do pulmão ACE converte a angiotensina I em angiotensina II ativa.

Túbulo contorcido proximal (PCT)

O fluido filtrado coletado pela cápsula de Bowman entra no PCT. É chamado de complicado devido ao seu caminho tortuoso. Células cuboidais simples formam esse túbulo com microvilosidades proeminentes na superfície luminal, formando uma borda em forma de pincel. Essas microvilosidades criam uma grande área de superfície para maximizar a absorção e secreção de solutos (Na ⁺, Cl ^—, glicose, etc.), a função mais essencial dessa porção do néfron. Essas células transportam ativamente íons através de suas membranas, portanto possuem uma alta concentração de mitocôndrias para produzir ATP suficiente.

Loop de Henle

As porções descendente e ascendente da alça de Henle (às vezes chamada de alça de néfron) são, obviamente, apenas continuações do mesmo túbulo. Eles correm adjacentes e paralelos um ao outro depois de terem feito uma curva fechada no ponto mais profundo de sua descida. A alça descendente de Henle consiste em uma porção inicial curta e grossa e uma porção longa e fina, enquanto a alça ascendente consiste em uma porção inicial curta e fina seguida por uma porção longa e grossa. A porção espessa descendente consiste em epitélio cuboidal simples semelhante ao do PCT. As porções delgadas descendentes e ascendentes consistem em epitélio escamoso simples. Como você verá mais adiante, essas são diferenças importantes, pois diferentes porções do circuito têm diferentes permeabilidades para solutos e água. A porção espessa ascendente consiste em epitélio cuboidal simples semelhante ao DCT.

Túbulo contorcido distal (DCT)

O DCT, assim como o PCT, é muito tortuoso e formado por epitélio cuboidal simples, mas é mais curto que o PCT. Essas células não são tão ativas quanto as do PCT; portanto, há menos microvilosidades na superfície apical. No entanto, essas células também devem bombear íons contra seu gradiente de concentração, então você encontrará um grande número de mitocôndrias, embora menos do que no PCT.

Dutos de coleta

Os dutos coletores são contínuos com o néfron, mas tecnicamente não fazem parte dele. Na verdade, cada duto coleta o filtrado de vários néfrons para a modificação final. Os dutos coletores se fundem à medida que descem mais fundo na medula para formar cerca de 30 dutos terminais, que se esvaziam em uma papila. Eles são revestidos por epitélio escamoso simples com receptores para ADH. Quando estimuladas pelo ADH, essas células inserem proteínas do canal de aquaporina em suas membranas, que, como o nome sugere, permitem que a água passe do lúmen do ducto pelas células e entre nos espaços intersticiais para ser recuperada pela vasa reta. Esse processo permite a recuperação de grandes quantidades de água do filtrado de volta ao sangue. Na ausência de ADH, esses canais não são inseridos, resultando na excreção de água na forma de urina diluída. A maioria, se não todas, das células do corpo contém moléculas de aquaporina, cujos canais são tão pequenos que só a água pode passar. Pelo menos 10 tipos de aquaporinas são conhecidos em humanos, e seis deles são encontrados no rim. A função de todas as aquaporinas é permitir o movimento da água através da membrana celular hidrofóbica e rica em lipídios (Figura 25.15).

Figura 25.15 Canal de Água de Aquaporina Cargas positivas dentro do canal evitam o vazamento de eletrólitos pela membrana celular, enquanto permitem que a água se mova devido à osmose.