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1 Raul Bicalho – MedUfes 103 Introdução: Quando falamos de sistema urinário, logo se pensa na produção de urina, que ocorre por um processo de filtração do sangue. Sendo assim, o foco da aula será nessa filtração e nos componentes que são necessários para que ela aconteça, porém é importante lembrar que esse sistema possui outras funções além dessa, como a manutenção das moléculas circulantes no sangue, principalmente se referindo a um controle eletrolítico, a um balanço de sais, o que influencia na manutenção da pressão arterial. O sistema urinário é composto por 2 rins, 2 ureteres, bexiga e uretra. Os rins produzem uma urina que se espera ser hipertônica em relação ao tecido adjacente, mas que não haja uma interação entre eles, visto que a característica hipertônica da urina ia desidratar esses tecidos. Sendo assim, depois que sai do rim, a urina tem que transitar por estruturas constituídas por um epitélio de transição, chamado assim porque a forma de sua célula varia de cúbica (com a bexiga vazia) a pavimentosa (com a bexiga cheia), dependendo da situação. Esse epitélio é impermeável (não permitindo a interação entre a urina dentro com os tecidos adjacentes) e se estende até a parte proximal da uretra, sendo a parte mais distal/terminal dessa estrutura constituída por um epitélio de revestimento estratificado pavimentoso (que já permite a interação com os tecidos). Uma outra função bastante importante do rim é a retenção de substâncias essenciais (alguns sais, glicose, proteínas e água) dependendo da necessidade, feita por uma reabsorção seletiva nos túbulos do néfron, visto que a filtração que ocorre anterior a isso é muito permeável, ou seja, leva além das estruturas que precisam ser eliminadas, algumas que são essenciais para o organismo. Nesse sentido, outra função do rim é a eliminação de refugos, ou seja, tudo aquilo que é desnecessário porque está em excesso no organismo, além de restos metabólicos (principalmente do metabolismo proteico). Esse sistema possui também importante função na regulação e manutenção da composição e volume do líquido extracelular. Ainda, ocorre também uma manutenção do equilíbrio ácido-base, especialmente pela secreção no TCD (túbulo contorcido distal) que vai eliminar o excesso de ácido/base (excreção de H+ e bicarbonato). A síntese e secreção de eritropoetina (também produzida na medula, controla produção de eritrócitos) e renina (enzima responsável pela quebra do angiotensinogênio) também é feita pelos rins (função endócrina). Rim: Órgão muito importante para se diferenciar córtex de medula, visto que ocorrem processos diferentes em cada uma dessas partes. O rim tem um formato de feijão, é localizado na parede posterior do abdome, possui a glândula suprarrenal superposta a ele, tem um hilo côncavo onde entram a artéria renal e vasos linfáticos e saem a veia renal e os ureteres (pelve renal). Esquematicamente, o rim possui uma cápsula de tecido conjuntivo denso não modelado, uma região cortical, uma região medular e estruturas de condução da urina já constituídas de epitélio de transição (cálices menores, cálice maior, pelve renal e ureter). Na região medular, apenas nas pirâmides renais se encontram estruturas tipicamente da medula, sendo que há entre elas projeções do córtex para dentro da medula (coluna renal), onde se encontra tecido igual ao da região cortical. HISTOLOGIA B – AULA 7 – SISTEMA URINÁRIO / Prof. Marcos Não confundir a renina daqui do sistema urinário com a renina do estômago, que também é chamada de quimosina, enzima que processa o quimo, especialmente o leite (coagulação do leite). 2 Raul Bicalho – MedUfes 103 OBS.: A cápsula é frouxamente aderida no córtex, por isso em lâminas histológicas normalmente vemos esse aspecto. Resumo da fisiologia: O sangue é levado ao rim para realizar tanto a oxigenação dos tecidos renais quanto a filtração sanguínea. A Artéria Renal penetra o rim pelo hilo, daí se divide em Artérias Lobares (rim pode ser dividido em lobos, onde cada um é constituído por uma pirâmide renal e tecido cortical ao redor dela, em média 12 lobos por rim). Essa Artéria Lobar (Interlobar) passa entre um lobo e outro até chegar no limite entre o córtex e medula, onde troca de direção, virando artérias que caminham nesse limite (base das pirâmides renais), chamadas de Artérias Arqueadas/Arciformes, que emitem Artérias Interlobulares (entre os lóbulos do rim). Estas, por sua vez, emitem ramos que dão as arteríolas aferentes dos glomérulos renais, onde o sangue é filtrado. Esse glomérulo é uma estrutura capilar que permite a filtração do sangue, que continuará na circulação saindo dali por arteríolas eferentes, formando posteriormente a rede capilar peritubular. Os glomérulos são estruturas de capilares fenestrados (buracos no tamanho de uma albumina). Conforme esse tufo capilar tem uma força da pressão arterial e da pressão osmótica, que empurra o sangue na direção das fenestras, o sangue começa a ser filtrado, ultrapassando todas as barreiras e caindo no espaço de filtração em forma de filtrado (não é mais chamado de sangue). É perceptível que a Arteríola Eferente trabalha com um menor volume de sangue do que a Arteríola Aferente, visto que grande quantidade de material foi “perdido” pelo processo de filtração. É importante lembrar que nem todas moléculas passam pelas fenestras do glomérulo, sendo assim, continua um sangue com um pouco menos de água e sal, mas com todas as suas células preservadas. O filtrado que chegou no espaço de filtração está no espaço oco do corpúsculo renal (glomérulo renal + cápsula de Bowman), mais precisamente no polo urinário do corpúsculo (o outro polo é o vascular onde entram e saem as arteríolas). Resumindo, o glomérulo refere-se unicamente aos capilares, já a cápsula é a estrutura que os envolve, a união dessas estruturas é chamada de M: Mácula Densa S: Espaço Urinário P: Folheto parietal da cápsula de Bowman 3 Raul Bicalho – MedUfes 103 corpúsculo renal. É importante lembrar que o corpúsculo é encontrado exclusivamente na região cortical. Como dito antes, a filtração do glomérulo é altamente permeável, logo, quando o filtrado começa seu trajeto no túbulo contorcido proximal, já há uma necessidade de reabsorver tudo aquilo que é importante para o organismo. Por exemplo, a água (grande quantidade), as proteínas (100%), sal (grande quantidade) e o açúcar (100%) vão voltar para a circulação sanguínea a partir da luz do TCP. Isso acontece pelos capilares peritubulares (vêm das arteríolas eferentes) que ficam em volta desse sistema de túbulos, recebendo todo o material essencial que estava no filtrado, restando apenas substâncias que devem mesmo serem eliminadas (desnecessárias). Para isso ocorrer, as células do TCP precisam ter um grande investimento em mitocôndrias e uma série de bolsas que vão fazer esse transporte da luz do túbulo para os vasos sanguíneos. O TCP é muito maior que o TCD, sendo assim, num corte histológico percebe-se muito mais do proximal que do distal (como se fossem praticamente 7 proximais para 1 distal), porém apenas pelas voltas que os túbulos dão, aparecendo o mesmo mais de uma vez numa lâmina histológica (a proporção real é, logicamente, 1 TCP para cada 1 TCD). O TCP também é uma estrutura exclusiva do córtex e ajuda na identificação dessa região, visto que possuem uma coloração muito característica dada pelas muitas mitocôndrias. Do TCP, o filtrado vai fazer um caminho primeiramente descendentepor uma estrutura chamada de Alça de Henle, que é composta por túbulos retos, um proximal espesso, depois um túbulo fino descendente, um túbulo fino ascendente e novamente um túbulo espesso, agora ascendente, até chegar no TCD. A alça de Henle está presente no córtex e na medula, porém quando está no córtex sempre está relacionada a outra estrutura (raio medular, vai explicar depois), então considera-se a alça uma estrutura puramente medular. Para entender a importância da alça, é importante lembrar que o filtrado que chega no espaço de filtração do corpúsculo renal, chega isotônico ao sangue. Conforme esse filtrado passa pelo TCP, onde há a reabsorção de substâncias, continua isotônico, visto que junto da reabsorção do sal, há a reabsorção da água. Porém, a medula do rim tem uma característica altamente hipertônica (“salgada”), então conforme o filtrado desce na Alça de Henle, ele vai entrando em contato com um ambiente extremamente salgado (quanto mais para a direção da medula mais salgado). Além disso, a parte descendente da alça é permeável tanto à água quanto ao sal, sendo assim, o filtrado quando está na região mais baixa da alça, está com muito sal adquirido do meio externo, mas com falta de água perdida para esse meio externo, tornando-se isotônico a esse tecido da medula, porém, hipertônico em relação ao sangue. Entretanto, a parte ascendente da alça é impermeável à água, portanto nessa subida os sais são eliminados para a medula (inclusive contribui para manutenção desse tecido como “salgado”) do filtrado e a água não consegue sair/entrar, fazendo com que o filtrado fique hipotônico em relação ao sangue. Essa atuação da alça, então, é importante para não deixar o equilíbrio eletrolítico dependente simplesmente de diferença de concentração, mas também com uma regulação hormonal (ADH/ALDOSTERONA). Prova prática: Diferenciar TCD de Alça de Henle Urina pronta cai no cálice menor 4 Raul Bicalho – MedUfes 103 Esse filtrado hipotônico passa então pelo TCD e precisa passar pelo ducto coletor e sair do néfron como urina hipertônica, para isso, alguns processos devem acontecer nesse final do trajeto. No ducto coletor é necessária a ação do hormônio ADH (Antidiurético), que atua com a abertura de canais de água, permitindo a passagem controlada dela de volta para a medula, regulando a quantidade de água/sal, economizando o máximo de água e liberando somente o sal que está em excesso no organismo. É importante considerar que o álcool é um inibidor de ADH, portanto quando há o consumo dessa substância, fecham-se os canais de água, resultando numa urina abundante e hipotônica. Esse mecanismo ajuda a entender também a ressaca, visto que ocorre uma grande desidratação. Essa produção excessiva de urina também faz com que substâncias essenciais comecem a ser eliminadas acidentalmente, visto que todo o processo está afetado, por exemplo a glicose, podendo levar a um quadro de coma alcoólico. Há nefróns com Alça de Henle curtas (néfrons corticais), que apenas filtram o sangue, mas não tem capacidade de produzir urina hipertônica. Apenas os nefróns justamedulares conseguem, visto que suas alças são maiores e sofrem a influência do tecido salgado da medula, ocorrendo os processos mencionados acima. É importante mencionar que o néfron termina quando termina o túbulo contorcido distal, ou seja, o ducto coletor não faz parte do néfron, inclusive, o mesmo ducto serve para diversos néfrons diferentes. Quanto à estrutura morfológica: No córtex, circula 90% do sangue, espera-se encontrar corpúsculos renais (glomérulo + cápsula de Bowman), túbulo contorcido proximal, túbulo contorcido distal e ducto coletor. Na medula, espera-se encontrar a alça de Henle e o ducto coletor. O córtex é dividido em raios medulares e labirintos corticais. O raio medular é formado por alças de Henle e ductos coletores, chama-se raio medular porque é constituído de estruturas que se espera encontrar na medula. O espaço entre 2 raios medulares se chama labirinto cortical, que é formado por corpúsculos renais, túbulos contorcidos proximais e distais. Há uma pequena porção de ductos coletores no labirinto cortical (chamada de túbulo coletor por alguns autores) ligando o TCD ao ducto coletor no raio medular, mas que pode ser desconsiderada (de acordo com o professor). Um lobo do rim é formado por uma pirâmide renal (da medula) e o tecido cortical adjacente a ele. Já um lóbulo é formado por metade de um labirinto cortical, um raio medular no meio e a metade de outro labirinto cortical do outro lado. Essas divisões são importantes para o entendimento da circulação sanguínea, que sempre passa entre os lobos (artérias interlobares) e lóbulos (artérias Interlobulares). R: Corpúsculo renal M: Raio Medular Juliana Geller – 103 5 Raul Bicalho – MedUfes 103 A medula é dividida em medula interna e externa, já a externa ainda é dividida em zona interna e externa. Essa divisão é feita simplesmente em relação à presença de alça de Henle fina ou espessa ou as duas. A medula interna só possui Alça de Henle fina. Na medula externa, a zona externa só possui alça de Henle espessa, já a zona interna possui tanto alças finas quanto espessas. Néfrons justamedulares chegam até a medula interna, já os corticais ficam limitados à medula externa. A pirâmide renal é uma estrutura da medula com sua base voltada para a junção córtico-medular e seu ápice se projetando no cálice menor numa área cribiforme/crivosa onde a porção terminal dos ductos coletores (as vezes nomeada de ductos de Bellini) pingam fora do tecido renal, já caindo na pelve, no caso inicialmente nos cálices menores. Nas paredes laterais da pirâmide encontra-se tecido cortical. Aparelho de filtração do rim: Ocorre no corpúsculo renal, que é formado pelo glomérulo renal e pela Cápsula de Bowman. O glomérulo é um tufo capilar de capilares fenestrados sem diafragma, o que o torna muito permeável. Ainda assim, existe lâmina basal das células endoteliais. A cápsula possui um folheto parietal e um folheto visceral. A parede visceral é a que vai estar em contato íntimo com os capilares, é feita de células chamadas de podócitos, que vão abraçar o capilar e constituir mais um componente da barreira. Esse podócitos apresentam processos/prolongamentos primários que emitem prolongamentos secundários. No momento que esses prolongamentos fecham/envolvem o capilar, eles se tornam mais uma barreira. Além disso, os podócitos também vão emitir uma lâmina basal, que juntamente com a lâmina basal Pelve renal 6 Raul Bicalho – MedUfes 103 do endotélio formará a membrana basal. Além disso, essas células possuem um diafragma que une um prolongamento secundário a outro. Resumindo, os componentes da barreira de filtração são: o endotélio fenestrado sem diafragma, a membrana basal bastante espessa (lâmina basal do endotélio + lâmina basal dos podócitos) e os prolongamentos secundários dos podócitos com seus diafragmas. São todas essas camadas que o filtrado deve passar para “sair do sangue”. A membrana basal é formada pelas lâminas basais do endotélio e do podócito, sendo assim é bastante espessa e acaba formando uma lâmina rara externa, uma lâmina rara interna e uma lâmina densa entre elas. As lâminas raras são menos elétron-densas, a interna fica entre as células endoteliais e a lâmina densa, já a externa fica entre a densa e o folheto visceral da cápsula. Sendo assim, essa membrana basal tem uma carga negativa, o que faz uma repulsão de cargas negativas, por isso proteínas (carregadas negativamente) têm uma dificuldade maior de serem perdidas nesse processo de filtração.Essa membrana, então, funciona como um filtro, que pode “entupir”, por isso é necessário ser fagocitado constantemente, o que é feito por uma célula chamada de messangial. 7 Raul Bicalho – MedUfes 103 Além de fazer a fagocitose da membrana basal (para sua renovação), as células mesangiais apresentam filamentos de actina e miosina no citoesqueleto, portanto são contráteis. Então também servem para, além de dar suporte, controlar o fluxo de sangue através do glomérulo. Nesse sentido, essas células são sensíveis a ações de 2 fatores, o fator natriurético (das células do coração, secretado quando a pressão sanguínea está alta, indicando para que a célula mesangial relaxe e a filtração e diurese aumentem, tendendo a diminuir a pressão) e a Angiotensina II (que é secretado quando a pressão sanguínea está baixa, estimulando a célula mesangial a contrair, diminuindo a filtração e a diurese, tendendo a aumentar a pressão). Função dos túbulos renais: Como já dito, ocorrem eventos de absorção ativa (ex.: sódio) e passiva (ex.: água), mas também ocorrem eventos de secreção (substâncias são jogadas para dentro do túbulo). Histologia: O TCP é caracterizado por apresentar células muito grandes, que são bastante ricas em mitocôndrias para produzir energia para que uma grande quantidade de transportadores de superfície sejam capazes de tirar substâncias da luz do túbulo e levá-las em direção ao sangue nos capilares peritubulares. Quando se olha o corte histológico, não se consegue contar todos os núcleos de tão grande a célula por estarem fora do plano de corte. Ainda, há uma grande interdigitação entre essas células porque a membrana basolateral é um local de transporte intenso. O túbulo possui também uma borda em escova, microvilosidades bastante intensas para aumentar a eficiência de absorção. Isso tudo dá um aspecto muito particular para ele. Importante falar que a sua luz parece obliterada por conta das microvilosidades e dos processos laboratoriais para se obter a lâmina histológica. Lembrar também que é bastante corado pela presença de muitas mitocôndrias. A absorção ocorre muito mais intensamente no TCP (65% da água, acompanha o sódio), possui bombas de sódio/potássio para absorver o sódio e o Cl- acaba também acompanhando, mas por uma questão de carga. As microvilosidades (mais presentes no TCP) possuem um glicocálice, rico em enzimas digestivas, ajudando na eficiência da internalização/retorno das substâncias. Eletromicrografia de túbulo contorcido proximal de rato. Microvilosidades 8 Raul Bicalho – MedUfes 103 A alça de Henle já perde essa característica de muitas microvilosidades. A luz das alças finas e espessas são iguais em tamanho, o que muda entre elas é a célula, sendo bem grande na espessa e bem achatada na fina. Já no tubúlo contorcido distal aí sim tem muito menos microvilosidades (luz mais livre no corte), tendo uma especialização mais na manutenção do sódio sobre a ação do hormônio aldosterona. Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona: No TCD, o efeito mais importante que acontece é a troca de sódio por potássio por conta da ação da aldosterona. Por isso, temos que entender o sistema renina-angiotensina-aldosterona. 9 Raul Bicalho – MedUfes 103 É importante lembrar que o TCD passa por trás de seu próprio corpúsculo, quando ele faz isso forma uma estrutura chamada mácula densa, é a sua parede com as células e núcleos mias achatados, o que dá um efeito de ser uma região mais escura na lâmina histológica. Essa estrutura serve para perceber o conteúdo luminal, ou seja, a quantidade de sódio passando no TCD, para avaliar se está baixa ou alta. Quando a quantidade de sódio no TCD está baixa, a mácula densa manda sinais (adenosina, ADP...) para o vaso sanguíneo (arteríola eferente). Essa arteríola possui m. liso na sua túnica média, essas células musculares lisas vão se chamar células justaglomerulares, que irão produzir, armazenar e secretar renina (ou angiotensinoginase), que cairá na corrente sanguínea e fará com que o angiotensinogênio (principalmente do pulmão) seja convertido em angiotensina. Os componentes que formam o aparelho justaglomerular são: a mácula densa, células justaglomerulares (secretam renina) e células mesangiais extraglomerulares (não se sabe a função exata, acredita-se que é para suporte). Esse aparelho é ativado em condições de baixa ingestão de sódio e em casos de hemorragia (perda de sangue), visto que o organismo interpreta que tem pouco sódio circulando. Logo, a urina não pode ser tão hipertônica quanto o normal, para economizar o sódio, visto que provavelmente a pressão está baixa e é necessário aumentá-la. Uma vez que os sinais de ativação são emitidos (pela mácula densa ao perceber pouco sódio no TCD), as células justaglomerulares secretam renina que quebra o angiotensinogênio para formar angiotensina I, que possui poder vasoconstritor baixo, mas que forma a Angiotensina II pela ação da ECA (Enzima Conversora de Angiotensina). A angiotensina II sim é um forte vasoconstritor, aumentando por si só a pressão arterial. Além disso, ela atua sobre as células do córtex da adrenal, aumentando a produção de Aldosterona, que vai atuar no TCD aumentando a reabsorção de sódio e, consequentemente, água, fazendo com que o organismo elimine menos dessas substâncias (diminui a diurese) e aumentando a pressão arterial. Suprimento sanguíneo medular: As arteríolas eferentes do néfrons justamedulares não formam plexo capilar peritubular e sim emitem ramos para irrigar a medula. Os túbulos desses néfrons vão estar envoltos de capilares peritubulares vindos de outros néfrons (corticais). Sendo assim, a arteríola eferente dos néfrons justamedulares segue um caminho descendente formando um Vaso Reto (A. Reta) que irriga a medula e sobe como outro Vaso Reto (V. Reta) para fazer a drenagem. São vasos altamente permeáveis para não “roubarem” o sódio da medula hipertônica e atrapalhar na regulação do sódio na urina. Nesse sentido, a artéria reta desce com o sangue ganhando sódio do tecido medular até atingir estado isotônico, porém, em compensação na volta do sangue pela veia reta, o sódio é devolvido para o tecido medular quase inteiramente, não interferindo no sistema de regulação da urina pela Alça de Henle já mencionada. OBS.: Vários remédios de pressão alta funcionam inibindo a ECA, deixando a angiotensina apenas no seu tipo I (fraco vasoconstritor) para permitir que o sódio seja excretado em maior quantidade. OBS. 2: Lembrar que aldosterona atua no TCD; já ADH atua no ducto coletor. 10 Raul Bicalho – MedUfes 103 Resumo do suprimento sanguíneo: No córtex: Artéria renal → Ramos interlobares → Artérias Arqueadas → Artérias Interlobulares → Arteríolas Aferentes → Glomérulo → Arteríola Eferente → Capilares Peritubulares → Veias Estreladas → Veias Interlobulares → Veias Arqueadas → Veias Lobares → Veia Renal. Na medula: Artéria renal → Ramos interlobares → Artérias Arqueadas → Artérias Interlobulares → Arteríolas Aferentes → Glomérulo → Arteríola Eferente → Vasos Retos (Desce Artéria, Sobe Veia) → Veias Interlobulares → Veias Arqueadas → Veias Lobares → Veia Renal. Vias excretoras: Depois da urina estar formada, ela goteja pelo ápice da pirâmide no cálice menor. O caminho é: Cálice Menor → Cálice Maior → Pelve Renal → Ureter → Bexiga → Uretra. As vias excretoras até a metade da uretra possuem epitélio de transição (impermeável) que não vai permitir trocas com os tecidos adjacentes, mantendo a urina hipertônica. No final da uretra já ocorreepitélio de revestimento porque o contato com a urina é muito rápido. De uma maneira geral, essas estruturas têm uma camada mucosa (epitélio de transição com membrana plasmática organizada em placas) e logo abaixo tecido conjuntivo frouxo. Alguns autores consideram o tecido conjuntivo da bexiga como denso na lâmina própria. Tanto no ureter quanto na bexiga terá presença de musculatura lisa para condução da urina (peristaltismo). Os ureteres têm a musculatura disposta no início apenas em 2 camadas: 1 longitudinal (externa) e 1 circular (interna), mas no final com 1 camada longitudinal a mais ficando disposta em 3 camadas, característica que permanecem na bexiga. Epitélio de transição Bexiga Ureter