Em todos os animais estudados, de crustáceos e peixes a mamíferos, tem sido mostrado uma secreção de cátions orgânicos. Durante a secreção, estes solutos devem atravessar duas membranas lipoprotéicas e interagirem com o citoplasma celular. Dados de estudos sobre depuração renal em túbulos isolados perfundidos e células de túbulo proximal monocamada indicam que proteínas carreadoras específicas da membrana plasmática medeiam o transporte de cátions orgânicos na MBL e na ML das células epiteliais tubulares. Além disso, estes estudos mostram que os movimentos dos cátions orgânicos do FEC para o lume tubular não podem ser explicados somente por processos passivos de transporte, como a simples difusão, pelo contrário o transporte transepitelial de cátions orgânicos depende de energia e é interrompido por inibidores do metabolismo (PRITCHARD & MILLER, 1996).
Em 1979, estudos iniciais do transporte transepitelial de N-metilnicotinamida (NMN) envolvendo a passagem desta substância pela ML e MBL levaram KINSELLA et al, (1979) a proporem um modelo de duas etapas, na qual a secreção do cátion orgânico era mediada por carreadores distintos para cada face das células do túbulo proximal. Os cátions orgânicos atravessariam a MBL por difusão facilitada, dirigida pelo potencial elétrico transmembrana (lado interior negativo). A secreção luminal seria mediada por um trocador envolvendo outros cátions orgânicos ou prótons (antiporte). Porém, este modelo precisou ser modificado para incluir dois novos elementos: o seqüestro dos cátions orgânicos por elementos intracelulares e a participação da hidrólise de ATP neste sistema. (PRITCHARD & MILLER, 1996).
SMITH et al (1988) correlacionaram a diferença de potencial elétrico na MBL e o transporte de tetraetilamônio (TEA) para dentro da célula e concluíram que procedimentos que despolarizavam a MBL inibiam a entrada de TEA e procedimentos que hiperpolarizavam estimulavam a entrada de TEA.
A diferença de potencial nas MBL das células do túbulo proximal varia em média de –60 a –80 mV; portanto, se a difusão facilitada fosse o único mecanismo que contribuísse para a acumulação
intracelular, não poderíamos esperar que a fração entre a concentração tecidual e a concentração no FEC ( [T]/[FEC] ) fosse maior que 10 a 15 para cátions orgânicos monovalentes. Portanto, a difusão facilitada por si só não poderia resultar nas altas concentrações de TEA encontradas nos túbulos proximais de
coelhos (SCHALI et al, 1983) e cobras (HAWK & DANTZLER, 1984), onde os valores [T]/[FEC] podem exceder a 100.
Desde que nenhum mecanismo adicional que realiza a entrada de cátions orgânicos, e portanto aumentam a sua concentração intracelular, foi identificado, muitos pesquisadores têm sugerido que os cátions orgânicos possam ser seqüestrados no citoplasma e assim a concentração celular destes cátions podem superestimar a concentração que seria possível de se conseguir somente com a difusão facilitada pela diferença de potencial. Certamente a ligação intracelular às proteínas citosólicas pode contribuir, porém um segundo tipo de seqüestro muito importante consiste na acumulação dos cátions orgânicos em organelas intracelulares ácidas, como os endossomos, lisossomos e vesículas de Golgi. Estudos de PRITCHARD et al (1994) com vesículas endossomais isoladas do córtex renal de ratos mostram que o seqüestro de TEA é realizado por um mecanismo dependente de ATP e que este mecanismo é saturável e pode ser inibido por vários outros cátions orgânicos, incluindo darstina, quinina e o NMN. O seqüestro de TEA em vesículas intracelulares depende do baixo pH intravesicular, que é mantido por uma H+-ATPase na membrana endossomal, sugerindo que o cátion orgânico entre na vesícula por uma troca com um próton (figura 27).
A capacidade da célula tubular renal de seqüestrar os cátions orgânicos em vesículas intracelulares é fundamental para a entrada e posterior secreção tubular destas substâncias.
Vários estudos em vesículas de ML isolados, assim como em células do túbulo proximal mostram que o transporte do cátion orgânico para o lume tubular é realizado por um antiporte cátion
orgânico/próton eletroneutro, que pode utilizar a energia potencial estocada na forma de gradiente de pH para dirigir o movimento de uma variedade de substratos catiônicos para o lume tubular (PRITCHARD & MILLER, 1993) (figura 27).
FIGURA 27 - Mecanismo de transporte de cátions orgânicos (OC+) no túbulo proximal.
1- Entrada do cátion orgânico (OC+) na célula tubular facilitada pela diferença de potencial elétrico transmembrana. 2- Seqüestro do OC+ em endossomos, um processo que envolve a hidrólise de ATP pela H+–ATPase. 3 - Secreção luminal do OC+ através de uma troca com um próton. Adaptado de
PRITCHARD & MILLER, 1996.
O sistema de transporte catiônico é responsável pela secreção de bases fracas; freqüentemente são compostos contendo o nitrogênio (incluindo a maioria dos neurotransmissores) que estão ionizados no pH fisiológico. O quadro 7 mostra algumas substâncias que interagem com o sistema de transporte catiônico.
QUADRO 7 - Compostos que interagem com o sistema de transporte catiônico.
ENDÓGENOS XENOBIÓTICOS Acetilcolina Amilorida Colina Cimetidina Dopamina Efedrina Epinefrina Metadona Histamina Morfina Norepinefrina Procainamida Serotonina Trimetoprim
FONTE: BONATE et al, (1998).
P-glicoproteína
A P-glicoproteína é uma bomba de efluxo de múltiplas drogas dependente de energia. Ela transporta muitos cátions orgânicos e está associada com o fenômeno de resistência múltipla a drogas (MDR). Esta proteína pertence a super família de transportadores ABC ( do inglês “ATP Binding
Cassete”) que contêm uma fita altamente conservada, que é ligante de ATP; a ligação e hidrólise do ATP parece ser essencial para o funcionamento da Pgp incluindo o transporte de drogas. Esse tipo de
transportador está envolvido em outros processos como na fibrose cística e na resistência do protozoário Plasmodium falciparum, à droga antimalárica cloroquina. O número de membros conhecidos da super família ABC de transportadores de células eucarióticas está aumentando rapidamente e as funções normais de alguns deles estão se tornando evidentes. A Pgp é uma proteína da membrana plasmática de 170 kDa e é codificada pelo gene MDR1 localizado no cromossomo humano 7. O gene MDR1
desempenha um importante papel na absorção e excreção de muitos agentes farmacológicos usados normalmente e xenobióticos, e ele tem uma função chave na regulação dos níveis celulares e teciduais desses agentes (AMBUKAR et al, 1999).
A Pgp pode ser encontrada na ML do túbulo proximal renal e parece ser responsável pelo transporte de compostos contendo nitrogênio, compostos aromáticos hidrofóbicos e também de
substâncias neutras como os corticosteróides e a digoxina. Alguns compostos podem ser transportados tanto pela Pgp como pelo antiporte H+/cátion orgânico pertencente ao sistema de secreção de cátions, enquanto outras substâncias, como o TEA, não interagem com a Pgp. Assim, este transportador ABC deve ser considerado como um sistema de transporte adicional para a secreção e eliminação renal de drogas e seus metabólitos (SOMOGYI 1996).
Entre as interações clinicamente importantes envolvendo o transporte renal pela Pgp, destacam as interações com a digoxina; que é o glicosídio cardíaco mais utilizado atualmente e a sua eliminação é realizada principalmente por excreção renal envolvendo a filtração glomerular e a secreção tubular. A coadministração de medicamentos, como a quinidina, verapamil, e ciclosporina A, que diminuem a excreção da digoxina requer um ajuste da dose de digoxina para prevenir a toxicidade causada pelo aumento da concentração plasmática da digoxina. Estudos realizados por TANIGAWARA et al (1992) demonstraram que a digoxina é secretada pela Pgp no túbulo proximal renal e este transporte pode ser inibido pela quinidina, verapamil e ciclosporina A, indicando que o mecanismo envolvido nesta
renais (figura 28). Outros trabalhos (WOODLAND et al, 1997) mostram que a propafenona e seus principais metabólitos, o 5-hidroxipropafenona e o N-depropilpropafenona inibem significativamente a secreção tubular renal de digoxina e de vimblastina por inibirem o transporte realizado pela Pgp na ML.
FIGURA 28 - Mecanismo de inibição da eliminação renal, mediada pela Pgp, de digoxina pela quinidina, ciclosporina A e verapamil. Adaptado de TANIGAWARA et al, 1992.