25.11: O sistema urinário e a homeostase

Objetivos de

Ao final desta seção, você poderá:

• Descreva o papel dos rins na ativação da vitamina D
• Descreva o papel dos rins na regulação da eritropoiese
• Forneça exemplos específicos para demonstrar como o sistema urinário responde para manter a homeostase no corpo
• Explicar como o sistema urinário se relaciona com outros sistemas corporais na manutenção da homeostase
• Preveja fatores ou situações que afetam o sistema urinário que podem atrapalhar a homeostase
• Preveja os tipos de problemas que ocorreriam no corpo se o sistema urinário não pudesse manter a homeostase

Todos os sistemas do corpo estão inter-relacionados. Uma mudança em um sistema pode afetar todos os outros sistemas do corpo, com efeitos leves a devastadores. Uma falha na continência urinária pode ser embaraçosa e inconveniente, mas não é fatal. A perda de outras funções urinárias pode ser fatal. A falha em sintetizar a vitamina D é um desses exemplos.

Síntese de vitamina D

Para que a vitamina D se torne ativa, ela deve sofrer uma reação de hidroxilação no rim, ou seja, um grupo —OH deve ser adicionado ao calcidiol para produzir calcitriol (1,25-dihidroxicolecalciferol). A vitamina D ativada é importante para a absorção de Ca ⁺⁺ no trato digestivo, sua reabsorção no rim e a manutenção de concentrações séricas normais de Ca ⁺⁺ e fosfato. O cálcio é de vital importância na saúde óssea, na contração muscular, na secreção de hormônios e na liberação de neurotransmissores. O Ca ⁺⁺ inadequado leva a distúrbios como osteoporose e osteomalácia em adultos e raquitismo em crianças. Déficits também podem resultar em problemas de proliferação celular, função neuromuscular, coagulação sanguínea e resposta inflamatória. Pesquisas recentes confirmaram que os receptores de vitamina D estão presentes na maioria, se não em todas, células do corpo, refletindo a importância sistêmica da vitamina D. Muitos cientistas sugeriram que ela seja chamada de hormônio e não de vitamina.

Eritropoiese

A EPO é uma proteína de 193 aminoácidos que estimula a formação de glóbulos vermelhos na medula óssea. O rim produz 85 por cento da EPO circulante; o fígado, o restante. Se você se mover para uma altitude maior, a pressão parcial do oxigênio é menor, o que significa que há menos pressão para empurrar o oxigênio através da membrana alveolar e entrar nos glóbulos vermelhos. Uma forma de o corpo compensar é fabricar mais glóbulos vermelhos aumentando a produção de EPO. Se você iniciar um programa de exercícios aeróbicos, seus tecidos precisarão de mais oxigênio para lidar com isso, e o rim responderá com mais EPO. Se os eritrócitos forem perdidos devido a sangramento grave ou prolongado, ou subproduzidos devido a doenças ou desnutrição grave, os rins vêm em socorro produzindo mais EPO. A insuficiência renal (perda da produção de EPO) está associada à anemia, o que torna difícil para o corpo lidar com o aumento da demanda de oxigênio ou fornecer oxigênio adequadamente, mesmo em condições normais. A anemia diminui o desempenho e pode ser fatal.

Regulação da pressão arterial

Devido à osmose, a água segue para onde o Na ⁺ leva. Grande parte da água que os rins recuperam da urina em formação segue a reabsorção de Na ⁺. A estimulação do ADH dos canais de aquaporina permite a regulação da recuperação de água nos dutos coletores. Normalmente, toda a glicose é recuperada, mas a perda do controle da glicose (diabetes mellitus) pode resultar em uma diérese osmótica grave o suficiente para produzir desidratação grave e morte. A perda da função renal significa uma perda do controle efetivo do volume vascular, levando à hipotensão (pressão arterial baixa) ou hipertensão (pressão alta), que pode causar derrame, ataque cardíaco e formação de aneurismas.

Os rins cooperam com os pulmões, fígado e córtex adrenal por meio do sistema renina-angiotensina-aldosterona (ver Figura 25.14). O fígado sintetiza e secreta o precursor inativo angiotensinogênio. Quando a pressão arterial está baixa, o rim sintetiza e libera renina. A renina converte o angiotensinogênio em angiotensina I, e a ECA produzida no pulmão converte a angiotensina I em angiotensina II biologicamente ativa (Figura 25.23). O efeito imediato e de curto prazo da angiotensina II é aumentar a pressão arterial, causando vasoconstrição generalizada. A angiotensina II também estimula o córtex adrenal a liberar o hormônio esteróide aldosterona, o que resulta na reabsorção renal de Na ⁺ e sua recuperação osmótica associada de água. A reabsorção de Na ⁺ ajuda a elevar e manter a pressão arterial por um longo prazo.

Figura 25.23 A enzima renina converte a pró-enzima angiotensina

Regulação da osmolaridade

A pressão arterial e a osmolaridade são reguladas de forma semelhante. A hipoosmolaridade severa pode causar problemas como lise (ruptura) das células sanguíneas ou edema generalizado, devido a um desequilíbrio do soluto. A concentração inadequada de soluto (como proteína) no plasma faz com que a água se mova em direção a uma área de maior concentração de soluto, neste caso, o espaço intersticial e o citoplasma celular. Se os glomérulos renais forem danificados por uma doença autoimune, grandes quantidades de proteína podem ser perdidas na urina. A queda resultante na osmolaridade sérica leva a um edema generalizado que, se grave, pode levar a um inchaço cerebral prejudicial ou fatal. Podem surgir condições hipertônicas graves com desidratação grave devido à falta de ingestão de água, vômitos intensos ou diarreia não controlada. Quando o rim não consegue recuperar água suficiente da urina em formação, as consequências podem ser graves (letargia, confusão, cãibras musculares e, finalmente, morte).

Recuperação de eletrólitos

O sódio, o cálcio e o potássio devem ser rigorosamente regulados. O papel da homeostase de Na ⁺ e Ca ⁺⁺ foi discutido detalhadamente. A falha na regulação do K ⁺ pode ter consequências graves na condução nervosa, na função muscular esquelética e, mais significativamente, na contração e ritmo do músculo cardíaco.

Regulação do p

Lembre-se de que as enzimas perdem sua conformação tridimensional e, portanto, sua função se o pH for muito ácido ou básico. Essa perda de conformação pode ser uma consequência da quebra das ligações de hidrogênio. Afaste o pH do ideal para uma enzima específica e você poderá prejudicar gravemente sua função em todo o corpo, incluindo ligação hormonal, sinalização do sistema nervoso central ou contração miocárdica. A função renal adequada é essencial para a homeostase do pH.

Conexão diária

Células-tronco e reparo de danos nos rins

As células-tronco são células não especializadas que podem se reproduzir por meio da divisão celular, às vezes após anos de inatividade. Sob certas condições, eles podem se diferenciar em células específicas do tecido ou do órgão com funções especiais. Em alguns casos, as células-tronco podem se dividir continuamente para produzir uma célula madura e se substituir. A terapia com células-tronco tem um enorme potencial para melhorar a qualidade de vida ou salvar a vida de pessoas que sofrem de doenças debilitantes ou potencialmente fatais. Existem vários estudos em animais, mas como a terapia com células-tronco ainda está em sua infância, houve experimentos limitados em humanos.

A lesão renal aguda pode ser causada por vários fatores, incluindo transplantes e outras cirurgias. Isso afeta de 7 a 10 por cento de todos os pacientes hospitalizados, resultando na morte de 35 a 40 por cento dos pacientes internados. Em estudos limitados usando células-tronco mesenquimais, houve menos casos de danos nos rins após a cirurgia, o tempo de internação foi reduzido e houve menos readmissões após a alta.

Como essas células-tronco funcionam para proteger ou reparar o rim? Os cientistas não têm certeza neste momento, mas algumas evidências mostram que essas células-tronco liberam vários fatores de crescimento de forma endócrina e parácrina. À medida que mais estudos forem conduzidos para avaliar a segurança e a eficácia da terapia com células-tronco, chegaremos perto de um dia em que a lesão renal é rara e os tratamentos curativos são rotineiros.