Fluxo de sangue renal

Este capítulo é relevante para a Secção G4(ii) do Programa Primário CICM 2017, que espera que o candidato ao exame “descreva a distribuição do volume e fluxo de sangue nas várias circulações regionais … incluindo a auto-regulação … Estas incluem, mas não se limitam, às circulações cerebral e espinhal, hepática e esplâncnica, coronária, renal e utero-placentária”. A circulação renal surgiu várias vezes nos trabalhos anteriores:

• Pergunta 3 do segundo trabalho de 2015
• Pergunta 11 do primeiro trabalho de 2012
• Pergunta 12 do segundo trabalho de 2008
• Pergunta 6(p.2) do segundo trabalho de 2007

Tal como o metabolismo cerebral e hepático, foi difícil encontrar uma posição adequada para este capítulo dentro da estrutura de revisão. É renal? É circulatório? Em última análise, o autor sentiu que, a menos que a discussão se aproximasse perigosamente do tema da filtração glomerular ou da depuração do soluto, seria relativamente seguro encaixar isto sob o título cardiovascular.

Em resumo:

Há muito material de alta qualidade na literatura revista por pares, e o candidato ao exame CICM está estragado por escolha, mesmo que decidam não pagar por nada. Stein (1990) é velho, mas curto, bom e gratuito. Braam et al (2014) é novo, bom, gratuito, mas longo. Apenas (2007) também é novo e gratuito, mas, realisticamente, nenhum candidato ao exame primário CICM precisaria de tantos detalhes quanto aquele.

Suprimento vascular renal

Cada rim é fornecido por uma artéria renal, que é basicamente uma grande artéria muscular e um ramo principal da aorta. Cada uma tem cerca de 4-5 cm de comprimento e 5-10 mm de diâmetro, sendo uma geralmente um pouco maior do que a outra. Pouco antes de entrar no parênquima, as artérias renais humanas tendem a dividir-se em ramos principais anteriores e posteriores, que por sua vez se dividem em artérias segmentares. Dentro do rim, não há anastomose entre estas artérias, ou seja, cada ramo é um ramo final e a isquemia de uma artéria segmentar irá criar isquemia regional no território da sua distribuição (Bertram, 2000).

Em resumo, a circulação arterial e venosa do rim pode ser apresentada como uma lista sequencial de vasos:

• Artéria renal, um ramo da aorta
• Ramos principais anteriores e posteriores da artéria renal
• Artérias segmentares (grandes artérias terminais)
• Artérias interlobares, que entram no tecido renal na borda entre o córtex e a medula
• Artérias arqueadas, que percorrem um percurso em arco entre o córtex e a medula
• Artérias corticais radiais, que sobem radialmente do centro para a cápsula renal
• Arteríolas aferentes, que fornecem os glomérulos
• Capilares glomerulares,
• Arteríolas eferentes, que drenam o glomérulo e descem para dentro da medula
• Capilares peritubulares, que envolvem os túbulos corticais
• Vasa recta, os vasos retos descendentes e ascendentes que envolvem o laço de Henle ao longo do seu trajeto até a medula renal
• Veias arqueadas, na qual a vasa recta ascendente drena
• Veias interlobulares, que recolhem sangue das veias arqueadas
• Veia renal, que drena para a veia cava inferior

Os diagramas aqui são reproduzidos da excelente “Organização estrutural do rim dos mamíferos” de Kriz & Kaissling (1992). Em retrospectiva, é preciso admitir que as imagens originais não exigiam a anotação e coloração infantil acrescentadas. Mas….

A importância fisiológica dos vasos renais para a função de filtração do rim é discutida em outro lugar. Neste capítulo focado no vascular, é provavelmente importante focar nas características mais singulares da microcirculação renal:

• A circulação renal tem duas redes capilares:
  • Uma rede capilar de alta pressão, sendo os capilares glomerulares
  • Uma rede capilar de baixa pressão, os capilares peritubulares
• A resistência das arteríolas aferentes e eferentes, em ambos os lados dos capilares glomerulares de alta pressão, é um importante mecanismo de controle da filtração glomerular

Fluxo sanguíneo renal

No total, cerca de 20-25% do débito cardíaco total acaba fluindo através dos rins. Isso acaba sendo cerca de 400ml/100g de tecido/min, ou cerca de 1000ml por minuto; ou seja, aproximadamente oito vezes mais do que o cérebro. Isto vai obviamente ser bastante diferente dependendo de cujos rins você mede; por exemplo, Bergström (1959) obteve resultados variando de 660ml/min a 2190ml/min de um grupo de voluntários saudáveis.

Obviamente, este fluxo sanguíneo não está completamente relacionado com a actividade metabólica renal. No total, os rins extraem apenas cerca de 10-15% do oxigénio fornecido, pelo que a saturação venosa renal de oxigénio é relativamente elevada (~ 85%). A partir disto, pode-se concluir que as células dos rins devem estar constantemente rodeadas por um excesso de oxigénio de luxo, mas de facto não é este o caso. Todo o fluxo sanguíneo tende a ir para o córtex (onde estão os glomérulos), cerca de 500ml/100g/min ou 95% do total, enquanto que a medula recebe apenas 20-100ml/min de fluxo sanguíneo. E a medula é onde se encontram todas as células tubulares trabalhadoras, sugando de forma ocupada todo o sódio do líquido tubular. Este não é um processo barato, do ponto de vista metabólico, pois 99,5% do sódio filtrado precisa ser recuperado, e assim a medula renal tem uma atividade metabólica muito alta para sua massa – é apenas 0,5% da massa corporal total, mas utiliza 7% do oxigênio total.

Como seria de esperar, com este tipo de consumo de oxigénio, a medula renal é provavelmente cronicamente pobre em oxigénio e tem uma taxa de extracção de oxigénio bastante elevada. De fato, Leichtweiss et al (1969) mediram um pO2 medular renal de cerca de 8-10 mmHg. O pior é a proximidade dos vasos interlobulares e da recta vasa na medula, permitindo que o oxigênio se difunda do sangue arterial diretamente para o venoso, roubando o tecido medular mais profundo. Finalmente, o fluxo de sangue renal para a medula tem que ser baixo, caso contrário, todos aqueles gradientes de concentração cuidadosamente construídos irão desaparecer. Em resumo, para poder concentrar nossa urina, precisamos manter a medula renal sempre nos limites da inanição de oxigênio.

Então, a coisa mais cara que o rim faz é a reabsorção de sódio, que ocorre na medula renal. E a quantidade de sódio entregue ao rim depende da taxa de filtração glomerular, que depende do fluxo sanguíneo. Assim, a demanda metabólica renal é determinada pelo fluxo sanguíneo, e não o contrário. Em outras palavras, se você perfurar o rim com menos sangue, haverá menos sódio para bombear e, portanto, menos combustível metabólico necessário. Como resultado, a extração de oxigênio renal não varia muito com diferentes taxas de fluxo sanguíneo (Levy, 1960).

Autoregulação do fluxo sanguíneo renal

Como o fluxo sanguíneo embora o rim seja um importante determinante da filtagem glomerular e da depuração do soluto, é lógico que você queira que ele permaneça estável em uma ampla gama de condições sistêmicas. Isto é, de facto, o que se observa. O seguinte diagrama de autorregulação, uma relação do fluxo sanguíneo renal e da pressão arterial sistêmica, é usualmente apresentado para apoiar este conceito em livros didáticos:

Existem muitas permutações deste gráfico, e é tão ubíquo que os autores deixaram de referenciá-lo em publicações profissionais. Aqui estão alguns exemplos representativos de fontes de sons oficiais (Burke et al, 2014 e Ravera et al, 2006):

Este gráfico é provavelmente tão incrivelmente variável e mal referenciado porque não pertence a nenhum autor. A ideia de que o rim mantém um fluxo sanguíneo estável face à alteração da pressão de perfusão foi primeiro descoberta no contexto de um modelo de choque hemorrágico por Rein & Rossler (1929), mas depois literalmente centenas de autores realizaram milhares de experiências explorando todas as possíveis permutações circulatórias, e todos produziram algum tipo de curva pressão-fluxo. Aqui, uma imagem representativa (selecionada basicamente ao acaso) é oferecida a partir de um trabalho de Rothe et al (1971). Ela demonstra a maioria das características importantes.

Existe uma marcada variação entre livros didáticos e editoras no que diz respeito à forma como este gráfico é rotulado e apresentado, com muitos optando por utilizar valores de fluxo reais ao invés de valores relativos, ou pressão arterial sistólica ao invés da média. Alguns (como o autor acima) não especificam qual pressão ele estava medindo. O ato de memorizar quaisquer valores de pressão específicos para fins do exame é, portanto, ainda mais ridículo. Caso a necessidade de completar o exame insista em um valor, pode-se fazer pior do que pedir emprestado aos examinadores universitários, que em sua resposta relatam que o fluxo sanguíneo para os rins permanece “constante contra a pressão arterial de 75 – 160 mmHg”. Em última análise, a característica mais importante a rotular neste gráfico é um platô de fluxo “normal”, que é visto em alguma faixa de pressão arterial normal.

Esta auto-regulação ocorre no nível da arteríola aferente, pouco antes do sangue entrar no glomérulo. Ocorre por três mecanismos principais: um mecanismo miogénico rápido, um mecanismo mais lento relacionado com a taxa de entrega de sal às células justaglomerulares (feedback tubuloglomerular) e um terceiro mecanismo que é ainda mais lento, e que não tem uma explicação particularmente satisfatória.

Autorregulação do fluxo sanguíneo renal miogénico

Esta propriedade das arteríolas renais aferentes é de facto comum a praticamente todas as outras marcas de arteríola, e parece ser uma propriedade intrínseca do músculo liso (no sentido em que o endotélio não é claramente necessário para ele, uma vez que as arteríolas desprovidas do seu endotélio ainda o fazem). Em suma, quando a pressão (estiramento) na parede de uma arteríola aumenta, a arteríola contrai-se em resposta. Isto aumenta a resistência vascular, e portanto o fluxo permanece o mesmo, mesmo que o gradiente de pressão tenha mudado. Este é um processo muito rápido (de zero a apertado em menos de 10 segundos) e contribui com cerca de 50% da capacidade reguladora total dos vasos renais. O mecanismo, tanto quanto se pode dizer, está relacionado à despolarização da membrana que ocorre em resposta ao estiramento, mas exatamente o que desencadeia isso e como isso acontece em nível molecular, ninguém tem certeza. Schubert & Mulvany (1999) cobre isso com mais detalhes do que jamais seria necessário para fins de exame, e o leitor é direcionado para lá se quiser algo mais do que apenas uma breve visão geral.

Regulação do fluxo sanguíneo renal por feedback tubulo-glomerular

Não como a resposta miogénica, o feedback tubulo-glomerular (TGF) é algo único para o rim. Ele é descrito brilhantemente por Volker Vallon (2003); sem entrar em detalhes excessivos, este mecanismo pode ser resumido da seguinte forma:

• Reabsorção de sal do laço de Henle é um processo ativo
• Este processo é altamente dependente da quantidade de sal disponível, ou seja na taxa de fluxo de fluido tubular
• O fluxo sanguíneo glomerular aumentado aumenta o fluxo de fluido tubular (pois aumenta a filtração glomerular)
• Assim, o aumento do fluxo sanguíneo glomerular aumenta a quantidade de sal reabsorvido pelo laço de Henle, e isto aumenta a entrega de sal à mácula densa
• Alterações na concentração de sal são detectadas pela mácula densa através do co-transportador Na+-K+-2Cl- (NKCC2) na sua membrana luminal.
• Esta acção produz um aumento na libertação de ATP a partir das células da mácula densa
• O ATP activa então receptores puros específicos na arteríola aferente, ou é convertido em adenosina (que depois actua nos receptores A1-adenosina).
• O efeito líquido é que o aumento da entrega de sal ao nefrónio resulta na diminuição do fluxo sanguíneo glomerular, o que diminui a entrega de sal (ou seja, este é um mecanismo de feedback negativo

Este mecanismo é consideravelmente mais lento do que a regulação miogénica. Para reconstruir crudamente alguns dados reais de animais de Just (2007), o tempo desses mecanismos é mostrado abaixo.

Como você pode ver, um terceiro mecanismo regulador é descrito por alguns autores, mas provavelmente não é muito importante (representando menos de 15% da capacidade regulatória total) e – mais importante – geralmente não é mencionado em livros didáticos e nas respostas oficiais do SAQ do CICM. Este mecanismo pode ser demonstrado pela abolição do feedback tubuloglomerular com frusemida. Uma resposta autorregulatória lenta ainda é vista, mas é claramente não relacionada ao parto renal.

Efeito da inervação simpática

O sistema nervoso autônomo inerva e controla a circulação do rim de forma regulatória mas não autorregulatória, no sentido de que este mecanismo não responde a mudanças na pressão para manter o fluxo estável. Ao invés disso, o fluxo sanguíneo para os rins é intencionalmente aumentado ou diminuído por este sistema de controle. Existem revisões muito melhores sobre este tópico na literatura (ex. Johns et al, 2011).

Sympathetic innervation of the kidney: As estruturas vasculares dos rins são inervação por fibras simpáticas que surgem em torno de T11-L3. Essas fibras pré-ganglionares passam então para os gânglios, que podem ser altamente variáveis entre os indivíduos – paravertebral, prevertebral, aorticorenal, esplâncnica, celíaca e gânglios mesentéricos superiores são todas possibilidades legítimas, e não há um “nível espinhal” previsível. Para tornar as coisas mais complicadas, cada rim é estimulado por um nível e grupo diferente de gânglios. A partir daí, fibras simpáticas pós-ganglionares entram no rim juntamente com a artéria renal, e dividem-se numa rede de fibras únicas que penetram no córtex e na medula. Barajas et al (1992) seguiram-nas pacientemente até aos seus destinos e encontraram terminações nervosas simpáticas em múltiplos locais, incluindo as óbvias (arteríolas aferentes e eferentes), bem como as surpreendentes (por exemplo, as células granulares do aparelho justaglicelular, segmentos de túbulos, etc.). Em inspeção mais próxima, estas terminações nervosas estão cheias de noradrenalina.

O efeito do tônus simpático estável: Em circunstâncias normais, com um sistema nervoso autônomo bem calmo, qualquer que seja a pouca influência que os nervos simpáticos exerçam, acaba escondido sob o cobertor da auto-regulação miogênica renal e tubuloglomerular. Nunca se vê realmente. No entanto, mesmo que o seu efeito seja subtil, é claramente uma influência significativa. Quando Kompanowska-Jezierska et al (2001) denervaram alguns rins de rato, o fluxo sanguíneo cortical aumentou 25%, ilustrando a magnitude do tônus simpático normal de repouso.

O efeito de ativar as fibras simpáticas renais: Quando o sistema nervoso autônomo é enfurecido por algum estímulo poderoso (por exemplo, um estado de choque, ou um colega hediondamente grosseiro), vários efeitos são produzidos:

• Vasoconstrição dos vasos renais
• Reabsorção aumentada de sódio e água no túbulo
• Li>Li>Libertação aumentada de renina das células justa aglomerulares

A vasoconstrição renal, anteriormente silenciosa no fundo, agora se torna muito mais vigorosa. Ela não se sobrepõe tanto à auto-regulação renal do fluxo sanguíneo, mas muda a forma da curva de auto-regulação. Aqui, um gráfico que toma emprestado de Stadlbauer et al (2008) e Persson (1990) ilustra este conceito:

Isto provavelmente faz sentido no contexto de uma resposta de corpo inteiro a algo hemorrágico. A defesa do volume circulante também inclui necessariamente não desperdiçar sangue na perfusão do rim. Na verdade, seria bom se eles regulassem o seu próprio fluxo sanguíneo de uma forma que poupe mais sangue para o resto do organismo.

Quão baixo pode ir? A resposta ao exame CICM menciona 10% como o mínimo para o qual o fluxo sanguíneo simpaticamente vasoconstrigido renal poderia cair. Essa pode ser uma figura teórica, e é impossível rastrear de onde ela veio, mas parece plausível. Quando Dibona & Sawin (1999) torturou alguns rins com choques elétricos, eles acabaram gerando este gráfico, o que mostra claramente que o fluxo sanguíneo renal pode cair para abaixo de 70% com estimulação suficiente.

Conceitavelmente, pode-se aumentar a estimulação simpática e gerar ainda mais vasoconstrição. Onde terminaria? Os examinadores do CICM mencionam 10%, mas isso parece ser um lugar bastante arbitrário para se parar. Certamente, o fluxo mínimo através de qualquer vaso é na verdade zero, pelo menos teoricamente. Claro que, na prática de cabeceira, você nunca verá este tipo de coisa em nenhum cenário clínico envolvendo um paciente vivo de verdade, mas isto é Fisiologia Deranged. Quando Spencer et al (1954) injetaram um bolus de 3µg de noradrenalina diretamente nas artérias renais expostas de um cão, fluxo zero é exatamente o que eles obtiveram:

O efeito da ativação simpática na filtração glomerular é freqüentemente mínimo, pelo menos em níveis moderados de ativação. Do gráfico acima, pode-se supor que a diminuição do fluxo sanguíneo renal levaria a uma diminuição proporcional da filtração glomerular. Entretanto, isso não acontece. Ou pelo menos a diminuição da filtração glomerular não é tão grande quanto a diminuição do fluxo sanguíneo renal. Isto porque o túbulo eferente contrai muito mais do que o aferente, forçando mais sangue através do glomérulo, mesmo com a diminuição do fluxo sanguíneo renal. A gama de estímulos tolerados é surpreendentemente grande. Mills et al (1960) canalizaram drogas simpaticomiméticas em cães e observaram que, a menos que houvesse vasoconstritor suficiente a bordo para aumentar a pressão arterial em 40%, a taxa de filtração glomerular permaneceu essencialmente inalterada.