Il complesso sistema escretore e la regolazione dell'omeostasi

Funzione del sistema escretore

I prodotti di scarto devono essere allontanati per non intossicare le stesse cellule. Al compito di allontanare queste sostanze sono preposti gli organi del sistema escretore, che regolano, inoltre, l’equilibrio idrico e assicurano che la composizione chimica del sangue e dei fluidi extracellulari rimanga entro i limiti richiesti dal metabolismo cellulare.

Strutture escretorie negli invertebrati

Le prime strutture escretorie specializzate furono probabilmente i protonefridi, semplici canali di comunicazione con l’esterno; questa caratteristica è tipica dei platelminti dove questi canali terminano con dei bulbi unicellulari chiamati cellule a fiamma. I lombrichi i molluschi e diversi altri invertebrati hanno semplici strutture simili a reni chiamate nefridi. In essi il liquido celomatico raccoglie sostanze di rifiuto e nutrienti dal sangue e dai tessuti, entra in una struttura tubolare, il nefrido, attraverso un’apertura, il nefrostoma.

Ruolo del sistema escretore nei mammiferi

Il sistema escretore dei mammiferi contribuisce al mantenimento dell’omeostasi in diversi modi:

1. regola la concentrazione degli ioni nel sangue;

2. regola il volume d’acqua nel sangue;

3. mantiene il corretto pH del sangue;

4. tiene nel sangue i nutrimenti importanti;

5. secerne ormoni;

6. elimina i prodotti di rifiuto delle cellule.

Processo di filtrazione nei reni

L’urea è il prodotto del metabolismo degli amminoacidi, che possono essere riciclati per la sintesi di nuove proteine o utilizzati come fonte di energia. I reni filtrano dal sangue l’urea, per eliminarla con l’urina. All’interno dei reni si raccoglie il plasma, dal quale sono riassorbiti acqua e nutrienti, mentre sostanze tossiche sono espulse con l’urina.

Struttura e funzione dei reni

L’uomo ed altri vertebrati filtrano il sangue per mezzo dei reni, una coppia di organi situati a contatto con la parete posteriore dell’addome, ai lati della colonna vertebrale. Il sangue carico di prodotti di rifiuto proveniente dalle cellule entra nei reni attraverso le arterie renali e ne esce attraverso le vene renali. Qui viene prodotta l’urina, che abbandona i reni incanalandosi negli ureteri, canali che la conducono alla vescica; e completa il suo tragitto verso l’esterno attraverso l’uretra. La comunicazione tra vescica e uretra avviene per mezzo di uno sfintere controllato dalla volontà.

Filtrazione e riassorbimento nei nefroni

Lo strato esterno dei reni è chiamato corteccia, internamente a questa vi è una regione midollare e tra queste due parti vi è una fitta rete di unità filtranti, i nefroni. Qui, il glomerulo filtra la parte liquida le sangue, che viene poi raccolta in una struttura a forma di calice chiamata capsula di Bowman e condotta lungo un tubulo aggrovigliato, che si suddivide in: tubulo prossimale, ansa di Henle, tubulo distale e dotto collettore. Nel tubulo avviene il riassorbimento selettivo dei nutrienti, mentre le sostanze di rifiuto e una parte dell’acqua sono destinate a formare l’urina.

Il sangue qui giunge attraverso l’arteriola afferente. All’esterno del glomerulo, i capillari si riuniscono a formare una seconda arteriola, di diametro inferiore a quella afferente, l’arteriola efferente. La diversità di diametro determina all’interno del glomerulo una forte pressione che forza l’acqua e diverse sostanze disciolte nel sangue ad attraversare le pareti dei capillari. Questo processo è chiamato filtrazione e il liquido ottenuto, chiamato filtrato, si raccoglie nella capsula di Bowman per poi essere trasportato al tubulo.

Nel tubulo del neurone il filtrato si trasforma in urina

Concentrazione dell'urina e omeostasi

Nel riassorbimento tubulare le cellule del tubulo prelevano acqua e nutrienti dal filtrato e li reimmettono nel sangue. L’acqua segue i nutrienti, fuoriuscendo dal tubulo per osmosi. Nel tubulo rimangono così i prodotti di rifiuto che aumentano di concentrazione man mano che l’acqua è riassorbita. Nelle secrezioni tubulari sono allontanate dal sangue i prodotti di rifiuto e le sostanze in eccesso non filtrate in precedenza nella capsula di Bowman.

L’urina è concentrata nell’ansa di Henle

L’urina è concentrata nell’ansa di Henle grazie alla presenza di un gradiente di concentrazione osmotica di Sali minerali e urea nel liquido interstiziale.

Regolazione dell'acqua e pressione sanguigna

I reni sono importanti organi di regolazione dell’omeostasi.

Una delle più importanti funzioni dei reni consiste nel tenere sotto controllo il contenuto di acqua nel sangue. La quantità di acqua riassorbita è regolata. Attraverso un meccanismo di feedback negativo, dall’ormone antidiuretico (ADH), la cui produzione dipende dalla concentrazione osmotica del sangue e dal volume del sangue.

Disidratazione : causa l’aumento di concentrazione del sangue e la riduzione e la riduzione del suo volume ne consegue il riassorbimento idrico, che induce la produzione di urina più concentrata.

Eccessiva assunzione di liquidi : causa l’aumento del volume del sangue e una minore concentrazione.

Regolazione della pressione e ossigeno

I reni contribuiscono a regolare la pressione del sangue e il suo contenuto di ossigeno

Se la pressione sanguigna diminuisce, i reni liberano nel sangue la renina, che catalizza la formazione dell’angiotensina a partire da una proteina del sangue. Questa determina la costrizione delle arteriole e l’aumento della pressione sanguigna. Quando la concentrazione di ossigeno nel sangue diminuisce, i reni liberano un altro ormone, l’eritropoietina, che viene trasportata dal sangue nel midollo osseo, dove accelera la produzione di globuli rossi.

Controllo della composizione del sangue

I reni regolano la concentrazione di sostanze sciolte nel sangue.

Il rene oltre ad agire da filtro, controlla e regola la composizione del sangue; inoltre mantiene costante il valore del pH sanguigno regolando il contenuto di ioni idrogeno e bicarbonato; infine provvede ad eliminare sostanze dannose e pericolose come alcuni farmaci e sostanze tossiche.