CICLO BÁSICO RESUMO TÍTULO DO RESUMO

(1)

RESUMO CICL O BÁSIC O

TÍTULO

DO RESUMO

(2)

(3)

BIOFÍSICA DA

FUNÇÃO RENAL:

FUNÇÃO TUBULAR

CURSO: BIOFÍSICA

CONTEÚDO: RODRIGO PACHECO DA SILVA DE AGUIAR

CURADORIA: AMANDA VERGUEIRO LEONEL

Amplie as possibilidades deste conteúdo em

https://www.jaleko.com.br/

(4)

1 ESTRUTURA

Para entendermos a função do túbulo proximal e como essa função é realizada, precisamos, primeiramente, conhecer sua estrutura. O túbulo proximal é o primeiro segmento tubular a entrar em contato com o ultrafiltrado. Ele está conectado ao glomérulo por meio da cápsula de Bowman. O túbulo proximal se estende pelo córtex renal e é subdividido em porção S1 (FIGURA 1), S2 e S3 (FIGURA 2).

A função primária do segmento tubular proximal é a de reabsorção de solutos e água. O túbulo proximal é extremamente adaptado para desempenhar essa função; apresenta:

■ presença de microvilosidades, conhecidas como brush border, expandindo a área de contato com o ultrafiltrado e facilitando a reabsorção;

■ abundância de mitocôndrias para priorizar geração de energia em forma de trifosfato de adenosina (ATP) para sustentar a alta demanda de energia pelos mecanismos de reabsorção;

■ aparato de transporte transcelular robusto;

■ contato constante com a corrente sanguínea por meio dos capilares peritubulares, facilitando o retorno rápido dos componentes reabsorvidos para a circulação.

Perceba que essas características são mais proeminentes no segmento S1 e diminuem em direção ao S3. Isso se dá porque quanto maior absorção nas porções, mais próximos ao glomérulo (S1 e S2), menor a demanda por reabsorção nos segmentos mais distantes (S3).

(5)

5 BIOFÍSICA DA FUNÇÃO RENAL: FUNÇÃO TUBULAR FIGURA 1

Figura 1: Microscopia eletrônica de transmissão demonstrando a estrutura do segmento S1.

FIGURA 2

Figura 2: Transição entre segmento S2 (acima) para segmento S3 (abaixo).

2 TIPOS DE TRANSPORTE

Agora que entendemos melhor como o túbulo proximal está organizado, precisamos compreender como, do ponto de vista molecular, o túbulo proximal

(6)

realiza a reabsorção dos diferentes solutos. Para isso, precisamos relembrar os diferentes tipos de transporte através da membrana.

Como a membrana plasmática é um filtro semipermeável, o transporte de determinada substância através dela será determinado por quão fácil é sua passagem. Os transportes podem ser classificados como ativo, que reque- rem a utilização de energia, ou passivo, que não dependem de energia para ocorrer. O transporte ativo pode ser classificado, ainda, como ativo primário, secundário e terciário. O transporte primário é realizado quando uma subs- tância é transportada contra seu gradiente de concentração, por exemplo, o transporte de sódio do meio intracelular (baixa concentração) para o meio extracelular (alta concentração). Esse tipo de transporte é dependente de hidrólise de ATP (começamos a entender o motivo do túbulo proximal ter tantas mitocôndrias!) (FIGURA 3).

FIGURA 3

Figura 3: Transporte ativo primário.

O transporte secundário ocorre quando uma substância é transportada contra seu gradiente, utilizando como fonte energética o transporte gerado por um transporte ativo primário (FIGURA 4). Por exemplo, temos o transporte de próton (H⁺) para fora da célula associado ao transporte de sódio para dentro da célula, a favor de seu gradiente, que foi gerado pelo transporte ativo primário da bomba de Na⁺/K⁺. Nesse caso, como o transporte foi feito em sentidos opostos, chamamos de antiporte. Quando o transporte é no mesmo sentido, chamamos de simporte.

(7)

Figura 4: Transporte ativo secundário.

O transporte ativo terciário, por sua vez, depende do gradiente gerado por um transporte secundário. Por exemplo, o transporte secundário de H⁺, que depende do transporte ativo de Na⁺, permite o transporte de bicarbonato do meio extracelular para o meio intracelular (FIGURA 5).

(8)

FIGURA 5

Figura 5: Transporte ativo terciário.

O transporte passivo, como não depende de energia, ocorre em favor dos gradientes químicos e elétricos das substâncias. Por exemplo, o transporte de glicose via transportador GLUT permite a entrada/saída de glicose da célula de acordo com a concentração de glicose no meio intracelular. A única restrição ao transporte é o número de transportares disponíveis na membrana plasmática.

2.1 Balanço tubuloglomerular

O túbulo proximal tem uma característica singular de manter os níveis de reabsorção de fluido (água + Na⁺) constante mesmo frente a variações do ritmo de filtração glomerular, conforme observado na FIGURA 6.

(9)

Figura 6: Correlação entre reabsorção de fluido absoluta (eixo y) com o ritmo de filtração glomerular por néfron individual (SNGFR, eixo x).

O que explica esse fenômeno? Forças de Starling! Relembre a aula de filtração glomerular e siga o raciocínio:

1. o processo de filtração ocorre para pequenos solutos e água, visto que existe uma restrição ao tamanho; isso promove uma concentração de proteínas no capilar glomerular, gerando uma força de atração de fluido chamada de pressão coloidosmótica;

2. esse fluido concentrado de proteínas, ao sair pela arteríola eferente, banha o túbulo proximal pela região intersticial, por meio dos capilares peritubulares;

3. nesse ponto, temos um ultrafiltrado rico em fluido dentro do túbulo proximal, e, simultaneamente, um fluido rico em proteínas do lado intersticial;

essa pressão coloidosmótica facilita, portanto, a passagem de fluido da luz do túbulo para os capilares peritubulares, reabsorvendo boa parte do que foi filtrado já no primeiro segmento;

4. perceba que, quanto maior o ritmo de filtração glomerular, mais o fluido do capilar peritubular estará concentrado de proteína, com maior pressão coloidosmótica, que aumenta a reabsorção de fluido no túbulo proximal.

Maneiro né?

3 MECANISMOS DE REABSORÇÃO 3.1 Reabsorção de Glicose

A reabsorção de glicose é realizada completamente no túbulo proximal. O mecanismo envolvido envolve transportadores ativos secundários, chamados SGLT1 e SGLT2 (FIGURA 7). Esses dois transportadores têm características contrárias: SGLT1 é um transportador de alta afinidade, ou seja, detecta baixíssimos níveis de glicose, e baixa capacidade, transporta pouca quan-

(10)

tidade de glicose; já o SGLT2 é um transportador de baixa afinidade e alta capacidade.

Dessa forma, a localização da expressão de cada transportador garante alta eficiência no transporte: a porção S1, que entra em contato com a mesma quantidade de glicose no plasma, expressa o SGLT2, que detecta e transporta altos níveis de glicose. Conforme a glicose vai sendo reabsorvida, sua concentração diminui; então, ao chegar à porção S2, que expressa o transportador SGLT1, essa baixa concentração de glicose é detectada e transportada de maneira eficiente.

FIGURA 7

Figura 7: Representação do transporte de glicose no túbulo proximal.

Os transportadores ativos secundários SGLT realizam o simporte de glicose e Na⁺ devido ao gradiente de Na⁺ gerado pela bomba de Na⁺/K⁺.

3.2 Reabsorção de proteínas

Como vimos anteriormente, a filtração é dificultada com aumento do tamanho molecular. De fato, proteínas de alto peso molecular, incluindo albumina, a principal proteína plasmática, são pouco filtradas. Entretanto, proteínas de baixo peso, como proteínas carreadoras de vitaminas, são livremente filtradas e totalmente reabsorvidas no segmento tubular proximal. A pequena quantidade de albumina filtrada também é reabsorvida nesse segmento. Esse mecanismo envolve um processo de transporte transcelular por endocitose mediada por receptor (FIGURA 8).

(11)

Esse processo segue a sequência:

1. ligação das proteínas filtradas ao receptor na membrana luminal do túbulo proximal (complexo Megalina/Cubilina);

2. o complexo receptor/ligante é internalizado e transportado em vesículas intracelulares chamadas endossomas;

3. o pH desses endossomas é progressivamente ácido, o que permite a dissociação entre ligante e receptor;

4. o receptor é reciclado para a membrana luminal, permitindo o início de um novo ciclo de reabsorção;

5. a proteína endocitada segue para o lisossoma, onde é degradada até seu componente principal, aminoácidos;

6. os aminoácidos são transportados para a membrana basolateral em direção à corrente sanguínea, completando o mecanismo.

3.3 Reabsorção de bicarbonato

Este mecanismo consiste em um processo de recirculação de H⁺. Na membrana luminal, a presença do transportador ativo primário H⁺-ATPase e do transportador ativo secundário, o trocador Na⁺/H⁺, NHE3 ou NHE8, garante uma saída constante de H⁺ para a luz do túbulo proximal. Lá, ocorre a reação espontânea de formação do ácido carbônico, H₂CO₃, a partir de H⁺ e HCO₃^-. O ácido carbônico é então transformado em água e CO₂ pela atividade da anidrase carbônica presente na membrana luminal. O CO₂, por ser um gás, é permeável à membrana e atinge o citoplasma, onde é novamente conver- tido em H₂CO₃ pela anidrase carbônica intracelular. Nesse compartimento, esse sal se dissocia em H⁺ e HCO₃^-. O H⁺ está novamente disponível para recircular, e o HCO₃^- é transportado por um transportador ativo secundário, NBC1, para a corrente sanguínea (FIGURA 9).

(12)

FIGURA 9

3.4 Reabsorção de água

Neste ponto, vale uma pausa para uma curiosidade. Sempre se pensou que o transporte de água fosse realizado exclusivamente por via paracelular.

Entretanto, a descoberta dos canais de água, chamados de aquaporina, gerou uma importante mudança na compreensão desse transporte. Não à toa, a descoberta rendeu a Peter Agre e Roderick MacKinnon o prêmio Nobel de Química de 2003. O transporte de água ocorre de maneira dependente da expressão das diferentes isoformas de aquaporina na membrana plasmática (FIGURA 10).

FIGURA 10

Figura 10: Representação da reabsorção de água.

A reabsorção de cloreto ocorre por duas vias: transcelular, por meio de transportadores ativos secundários diversos, entre eles SLC26a6, KCC3 e KCC4; e paracelular, ou seja, passagem por entre as células do túbulo proximal. Esse tipo de transporte ocorre nos segmentos S2 e S3 devido a

(13)

13 BIOFÍSICA DA FUNÇÃO RENAL: FUNÇÃO TUBULAR

uma diferença de potencial que favorece a saída de carga negativa da luz do túbulo proximal para o interstício, bem como permeabilidade maior nesses segmentos à passagem de íons.

O segmento tubular proximal apresenta abundante expressão da isoforma constitutiva Aquaporina-1, ou seja, esse canal está constitutivamente expres- so na membrana plasmática. Isso garante permeabilidade constante à água nesse compartimento. Já em outros compartimentos, em destaque o ducto coletor (em inglês collecting duct), observa-se a expressão de Aquaporina-2, cuja expressão depende de ativação. Nesse caso, pelo hormônio antidiurético (ADH), também conhecido como vasopressina.

Esse é um mecanismo que garante permeabilidade seletiva, de acordo com o grau de hidratação do organismo em nível global, para garantir ou não reabsorção, em um processo conhecido como mecanismo de concentração urinário (veremos mais à frente). O transporte realizado pela aquaporina é classificado como passivo, visto que a água simplesmente segue o gradiente mais favorável.

4 REFERÊNCIAS

1. DICKSON L. E. et al.. The proximal tubule and albuminuria: really! J. Am.

Soc. Nephrol; 25(3), 443-53, 2014.

2. ELADARI D.; KUMAI, Y. Renal acid-base regulation: new insights from animal models. Pflugers Arch; 467(8), 1623-41, 2015.

3. NETTER, F. H. Atlas de anatomia humana. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2000.

4. SILVERTHORN, D. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7. ed.

Porto Alegre: Artmed, 2017.

5. TAAL, M. W.; BRENNER, B. M. & RECTOR, F. C. (2012). Brenner & Rector's the kidney. 11. ed. Elsevier, 2019.

6. VERREY, F., et al. Kidney amino acid transport. Pflugers Arch; 458(1), 53-60, 2009.

Visite nossas redes sociais

@jalekoacademicos Jaleko Acadêmicos @grupojaleko