25.10: Regulação do volume e composição do fluido

Objetivos de

Ao final desta seção, você poderá:

• Explicar o mecanismo de ação dos diuréticos
• Explique por que a permeabilidade diferencial ou impermeabilidade de seções específicas dos túbulos do néfron é necessária para a formação da urina

Os principais hormônios que influenciam a água corporal total são o ADH, a aldosterona e o ANH. As circunstâncias que levam à depleção de líquidos no corpo incluem perda de sangue e desidratação. A homeostase requer que o volume e a osmolaridade sejam preservados. O volume sanguíneo é importante para manter a pressão arterial suficiente, e existem mecanismos não renais envolvidos em sua preservação, incluindo a vasoconstrição, que pode agir em segundos após uma queda na pressão. Os mecanismos de sede também são ativados para promover o consumo de água perdida pela respiração, evaporação ou micção. Mecanismos hormonais são ativados para recuperar o volume, mantendo um ambiente osmótico normal. Esses mecanismos atuam principalmente no rim.

Mecanismos de detecção de volume

O corpo não pode medir diretamente o volume sanguíneo, mas a pressão arterial pode ser medida. A pressão arterial geralmente reflete o volume sanguíneo e é medida por barorreceptores na aorta e nos seios carotídeos. Quando a pressão arterial aumenta, os barorreceptores enviam potenciais de ação mais frequentes para o sistema nervoso central, levando à vasodilatação generalizada. Incluídas nessa vasodilatação estão as arteríolas aferentes que irrigam o glomérulo, resultando em aumento da TFG e perda de água pelos rins. Se a pressão diminuir, menos potenciais de ação viajam para o sistema nervoso central, resultando em mais vasoconstrição produtora de estimulação simpática, o que resultará em diminuição da filtração e da TFG e perda de água.

A diminuição da pressão arterial também é detectada pelas células granulares da arteríola aferente da JGA. Em resposta, a enzima renina é liberada. Você viu anteriormente no capítulo que a atividade da renina leva a um aumento quase imediato da pressão arterial, pois a angiotensina II ativada produz vasoconstrição. O aumento da pressão é sustentado pelos efeitos da aldosterona iniciados pela angiotensina II; isso inclui um aumento na retenção de Na ⁺ e no volume de água. Além disso, no final do ciclo menstrual, a progesterona tem uma influência modesta na retenção de água. Devido à sua semelhança estrutural com a aldosterona, a progesterona se liga ao receptor de aldosterona no ducto coletor do rim, causando o mesmo efeito, embora mais fraco, sobre o ^Na+ e a retenção de água.

Os cardiomiócitos dos átrios também respondem a um maior alongamento (à medida que a pressão arterial aumenta) secretando ANH. O ANH se opõe à ação da aldosterona ao inibir a recuperação de Na ⁺ pelo DCT e pelos ductos coletores. Mais ^Na+ é perdido e, à medida que a água segue, o volume total de sangue e a pressão diminuem. Em estados de baixa pressão, o ANH parece não ter muito efeito.

O ADH também é chamado de vasopressina. Os primeiros pesquisadores descobriram que, em casos de secreção anormalmente alta de ADH, o hormônio causava vasoconstrição (atividade vasopressora, daí o nome). Somente mais tarde suas propriedades antidiuréticas foram identificadas. O ADH sintético ainda é usado ocasionalmente para conter o sangramento do esôfago com risco de vida em alcoólatras.

Quando o volume sanguíneo cai de 5 a 10 por cento, causando uma diminuição na pressão arterial, há um aumento rápido e significativo na liberação de ADH da hipófise posterior. O resultado é a vasoconstrição imediata para aumentar a pressão arterial. O ADH também causa a ativação dos canais de aquaporina nos dutos coletores para afetar a recuperação da água e ajudar a restaurar o volume vascular.

Diuréticos e volume de fluidos

Um diurético é um composto que aumenta o volume da urina. Três bebidas conhecidas contêm compostos diuréticos: café, chá e álcool. A cafeína do café e do chá atua promovendo a vasodilatação no néfron, o que aumenta a TFG. O álcool aumenta a TFG ao inibir a liberação de ADH da hipófise posterior, resultando em menor recuperação de água pelo ducto coletor. Em casos de hipertensão, diuréticos podem ser prescritos para reduzir o volume sanguíneo e, assim, reduzir a pressão arterial. O diurético anti-hipertensivo mais frequentemente prescrito é a hidroclorotiazida. Inibe o simportador Na ^+/ Cl ^— no DCT e no duto coletor. O resultado é uma perda de ^Na+ com a água seguindo passivamente por osmose.

Os diuréticos osmóticos promovem a perda de água por osmose. Um exemplo é o açúcar manitol indigestível, que é mais frequentemente administrado para reduzir o inchaço cerebral após um ferimento na cabeça. No entanto, não é o único açúcar que pode produzir um efeito diurético. Nos casos de diabetes mellitus mal controlado, os níveis de glicose excedem a capacidade dos simportadores tubulares de glicose, resultando em glicose na urina. A glicose não recuperada se torna um poderoso diurético osmótico. Classicamente, nos dias antes da detecção da glicose no sangue e na urina, os médicos identificaram o diabetes mellitus pelos três Ps: poliúria (diurese), polidipsia (aumento da sede) e polifagia (aumento da fome).

Regulação do Na ⁺ extracelular

O sódio tem um efeito osmótico muito forte e atrai água. Ele desempenha um papel maior na osmolaridade do plasma do que qualquer outro componente circulante do sangue. Se houver muito ^Na+ presente, seja devido ao controle deficiente ou ao consumo excessivo de dieta, ocorre uma série de problemas metabólicos. Há um aumento no volume total de água, o que leva à hipertensão (pressão alta). Por um longo período, isso aumenta o risco de complicações graves, como ataques cardíacos, derrames e aneurismas. Também pode contribuir para o edema (inchaço) em todo o sistema.

Os mecanismos para regular a concentração de Na ⁺ incluem o sistema renina-angiotensina-aldosterona e o ADH (ver Figura 25.14). A aldosterona estimula a absorção de Na ⁺ na membrana celular apical das células no DCT e nos ductos coletores, enquanto o ADH ajuda a regular a concentração de Na ⁺ indiretamente, regulando a reabsorção de água.

Regulação do K ⁺ extracelular

O potássio está presente em uma concentração 30 vezes maior dentro da célula do que fora dela. Uma generalização pode ser feita de que as concentrações de K ⁺ e Na ⁺ se moverão em direções opostas. Quando mais Na ⁺ é reabsorvido, mais K ⁺ é secretado; quando menos ^Na+ é reabsorvido (levando à excreção pelo rim), mais K ⁺ é retido. Quando a aldosterona causa uma recuperação de Na ⁺ no néfron, é criado um gradiente elétrico negativo que promove a secreção de K ⁺ e Cl ^— no lúmen.

Regulação do Cl ^—

O cloreto é importante no equilíbrio ácido-base no espaço extracelular e tem outras funções, como no estômago, onde se combina com íons de hidrogênio no lúmen do estômago para formar ácido clorídrico, auxiliando na digestão. Sua estreita associação com o Na ⁺ no ambiente extracelular o torna o ânion dominante desse compartimento, e sua regulação reflete de perto a do Na ⁺.

Regulação de Ca ⁺⁺ e fosfato

As glândulas paratireóides monitoram e respondem aos níveis circulantes de Ca ⁺⁺ no sangue. Quando os níveis caem muito, o PTH é liberado para estimular o DCT a reabsorver o Ca ⁺⁺ da urina em formação. Quando os níveis são adequados ou altos, menos PTH é liberado e mais Ca ⁺⁺ permanece na urina em formação para ser perdido. Os níveis de fosfato se movem na direção oposta. Quando os níveis de Ca ⁺⁺ são baixos, o PTH inibe a reabsorção de${\text{LÚPULO}}_4^{2-}$ para que seu nível sanguíneo caia, permitindo que os níveis de Ca ⁺⁺ aumentem. O PTH também estimula a conversão renal do calcidiol em calcitriol, a forma ativa da vitamina D. O calcitriol estimula então o intestino a absorver mais Ca ⁺⁺ da dieta.

Regulação de H ⁺, bicarbonato e pH

A homeostase ácido-base do corpo é uma função dos tampões químicos e do tamponamento fisiológico fornecidos pelos pulmões e rins. Tampões, especialmente proteínas,${{\text{HCO}}_3}^{-}$, e a amônia tem uma capacidade muito grande de absorver ou liberar H ⁺ conforme necessário para resistir a uma mudança no pH. Eles podem agir em frações de segundo. Os pulmões podem livrar o corpo do excesso de ácido muito rapidamente (segundos a minutos) por meio da conversão de HCO ₃ ^— em CO ₂, que é então expirado. É rápido, mas tem capacidade limitada em face de um desafio ácido significativo. Os rins podem livrar o corpo do ácido e da base. A capacidade renal é grande, mas lenta (minutos a horas). As células do PCT secretam ativamente H ⁺ na urina em formação à medida que o Na ⁺ é reabsorvido. O corpo se livra do excesso de H ⁺ e aumenta o pH do sangue. Nos dutos coletores, as superfícies apicais das células intercaladas têm bombas de prótons que secretam ativamente ^H+ no luminal, formando urina para removê-lo do corpo.

À medida que os íons de hidrogênio são bombeados para a urina em formação, eles são tamponados por bicarbonato (HCO ₃ ^—), H ₂ PO ₄ ^— (íon dihidrogenofosfato) ou amônia (formando NH ₄ ⁺, íon amônio). O pH da urina geralmente varia em uma faixa normal de 4,5 a 8,0.

Regulação de resíduos de nitrogênio

Os resíduos de nitrogênio são produzidos pela quebra de proteínas durante o metabolismo normal. As proteínas são decompostas em aminoácidos, que por sua vez são desaminados pela remoção de seus grupos de nitrogênio. A desaminação converte os grupos amino (NH ₂) em amônia (NH ₃), íon amônio (NH ₄ ⁺), uréia ou ácido úrico (Figura 25.22). A amônia é extremamente tóxica, então a maior parte é rapidamente convertida em uréia no fígado. Os resíduos urinários humanos normalmente contêm principalmente uréia com pequenas quantidades de amônio e muito pouco ácido úrico.

Figura 25.22 Resíduos de nitrogênio

Eliminação de medicamentos e hormônios

Os medicamentos solúveis em água podem ser excretados na urina e são influenciados por um ou todos os seguintes processos: filtração glomerular, secreção tubular ou reabsorção tubular. Drogas estruturalmente pequenas podem ser filtradas pelo glomérulo com o filtrado. Moléculas de medicamentos grandes, como a heparina ou aquelas que estão ligadas às proteínas plasmáticas, não podem ser filtradas e não são facilmente eliminadas. Alguns medicamentos podem ser eliminados por proteínas transportadoras que permitem a secreção do fármaco no lúmen do túbulo. Existem portadores específicos que eliminam medicamentos básicos (como dopamina ou histamina) ou ácidos (como penicilina ou indometacina). Como é o caso de outras substâncias, os medicamentos podem ser filtrados e reabsorvidos passivamente ao longo de um gradiente de concentração.