Fisiologia dell'apparato renale

Apparato renale

Tutte le funzioni dell’apparato renale sono appannaggio del nefrone. Insieme di strutture finalizzate alla produzione ed eliminazione di urina. In condizioni fisiologiche, la quantità di liquidi che entrano nel corpo deve essere uguale a quella dei liquidi che ne escono, la maggior parte dei quali viene eliminata attraverso la minzione. La funzione principale del sistema renale è tuttavia il bilancio idrosalino, ovvero si occupa di mantenere più o meno stabili le concentrazioni dei sali, come ad esempio cloro, potassio, glucosio, ma anche le concentrazioni di costituenti presenti in tracce, i minerali, ad esempio ferro (cuore del gruppo EME, indispensabile per il trasporto di ossigeno), zinco (cofattore di molti enzimi), rame (sintesi globuli rossi ed emoglobina), manganese, cobalto, vitamina B12. Il bilancio idrosalino è fondamentale, in quanto anche minime variazioni nella concentrazione di questi sali o ioni possono influenzare notevolmente l’omeostasi dell’organismo (livelli troppo elevati di K⁺ nel LEC diminuisce probabilità di generare pda; uscita eccessiva di Cl^- porta con sé H₂O, cellula va incontro ad apoptosi; riduzione concentrazione plasmatica di Ca²⁺ diminuisce forza di contrazione).

Funzioni dell'apparato renale

Il sistema renale lavora in stretta collaborazione con il sistema cardiovascolare. Generalmente, l’apporto di sangue ai tessuti è commisurato in base alle esigenze metaboliche dell’organismo, fatta eccezione per i polmoni e l’apparato renale. Quest’ultimo ha infatti la necessità e la funzione di filtrare il plasma, perciò in condizioni fisiologiche il 25% della GC arriva ai reni, nonostante essi costituiscano solo lo 0,4% del peso corporeo totale. Il flusso ematico renale è di 1.2 L/min, questo valore si riferisce tuttavia al sangue “intero”, mentre la parte che viene filtrata dai reni è solo il plasma. Per cui il flusso plasmatico renale corrisponde a (45% = - ) = 660 L/min. La parte corpuscolata non prende parte ai processi di filtrazione.

Funzioni principali

• Escrezione di prodotti di scarto interni (metabolismo cellulare) ed esterni (metaboliti dei farmaci, veleni, coloranti artificiali).
• Regolare concentrazione plasmatica di ioni/bilancio ionico e bilancio idrosalino.
• Regolazione dell'osmolarità dei liquidi corporei (osmolarità = misura delle particelle disciolte in un fluido) importante per funzionalità di cellule/enzimi.
• Regolazione della pressione arteriosa – possono modificare la volemia; possono farlo mediante meccanismi a lungo termine (eliminazione acqua o sodio), o a breve termine (sintesi e rilascio di autacoidi).
• Regolazione del pH – equilibrio acido-base.
• Sintesi di sostanze, ad esempio in condizioni particolari possono occuparsi di glicogenesi (digiuno), ma anche sintesi di renina, derivati dell’acido arachidonico.
• Sintesi e degradazione di ormoni: calcitriolo, eritropoietina (sintesi eritrociti), EPO, insulina.

La funzionalità renale è sovradimensionata: si stima che si possano perdere ¾ della funzionalità renale prima che ciò vada ad inficiare sull’omeostasi.

Urina

L’urina è il prodotto finale dell’escrezione del sistema renale, attraverso la quale vengono eliminati liquidi e scarti metabolici presenti nel sangue. Si tratta di uno strumento diagnostico molto importante, in quanto riflette le funzionalità dell’organismo. Se ne valutano diverse caratteristiche:

• Quantità
• Colore
• Trasparenza
• Odore
• pH
• Composizione

Normalmente si tratta di un liquido limpido, con osmolarità variabile, colore giallo scuro o paglierino, e pH che varia tra 4.4 e 8.0. La presenza o assenza di determinate sostanze nell’urina può rivelare una patologia: presenza di proteine – flogosi in atto, infiammazione renale si ripercuote su azione filtrante del nefrone. Presenza di sangue – mancata filtrazione. [Glucosio, proteine, amminoacidi, sangue devono avere concentrazione 0]

Nefrone

Il sistema renale è costituito da due reni del peso di circa 250 g, due ureteri, una vescica e un’uretra. L’unità funzionale dei reni è una struttura tubulare che prende il nome di nefrone, la filtrazione del plasma è appannaggio del nefrone. I reni sono posti ai lati della colonna vertebrale, al livello dell’undicesima e dodicesima costa, e sono posti con la concavità rivolta verso la colonna vertebrale. Tutti i vasi ematici e linfatici e i nervi sono collegati ai reni proprio in questa concavità. I reni sono irrorati dalle arterie renali e il sangue refluo dalla circolazione renale viene ritrasportato verso il cuore attraverso le vene renali, connesse alla vena cava inferiore.

La parte esterna del rene è detta capsula fibrosa, all’interno, il rene è suddiviso in due strati: uno corticale più esterno e uno midollare più interno. Lo strato midollare è diviso in 8-18 formazioni coniche che prendono il nome di piramidi midollari (base piramide verso la corticale), l’apice sfocia nei calici minori, i quali continuano in calici maggiori. I calici maggiori sfociano in una struttura più larga detta pelvi renale. Alla pelvi renale sono connessi ilo renale e uretere. In ogni rene ci sono circa 1 milione di nefroni, non sono strutture che si possono produrre, ma sono presenti in numero fisso. A partire dai 40 anni di età, il numero di nefroni diminuisce del 10% all’anno.

A seconda della loro posizione anatomica all’interno del rene si distinguono in nefroni corticali e nefroni juxtamidollari.

• Nefroni corticali: Circa 80% dei nefroni totali, parte corticale, sistema tubulare relativamente breve, localizzato nella parte corticale. Solo parte finale dell’ansa di Henle raggiunge lo strato midollare.
• Nefroni juxtamidollari: Restante 20%; corpuscolo sul confine tra parte corticale e midollare, sistema tubulare più grande (lunghi capillari peritubulari che circondano tubulo prendono nome di vasa recta) interamente collocato nella porzione midollare – produzione di urina concentrata, riassorbimento di H₂O elevato.

Il nefrone deve essere altamente irrorato per poter svolgere correttamente la sua funzione di filtro. Il nefrone inizia con una struttura sferica cava, la capsula di Bowman, la quale circonda il glomerulo, ossia una rete sferica di capillari. Il sangue arriva al glomerulo attraverso un’arteriola afferente ed esce attraverso un’arteriola efferente. [glomerulo + capsula di Bowman = corpuscolo renale] Endotelio del glomerulo ed epitelio della capsula si fondono per far sì che liquido filtrato passi direttamente nel lume del nefrone. Dalla capsula di Bowman il liquido passa al tubulo contorto prossimale corticale, il quale passa alla parte midollare formando un’ansa, chiamata ansa di Henle, costituita da una parte discendente sottile che entra nel cuore della parte midollare, e una parte ascendente che ritorna allo strato corticale. In seguito troviamo un tubulo contorto distale, che passa vicino al glomerulo, il quale sfocia in un dotto collettore [tubulo distale + dotto collettore = nefrone distale]. I dotti collettori rientrano nella midollare e drenano nella pelvi renale, luogo da cui l’urina passerà agli ureteri per essere immagazzinata nella vescica.

Circolazione renale

I reni sono tra gli organi più irrorati; il sangue arriva attraverso le arterie renali, che si dipartono dall’aorta addominale, entrano nell’ilo renale e formano 5 ramificazioni, nominate arterie segmentali. Le 5 arterie segmentali irrorano 5 regioni del rene, esse si suddividono a loro volta in vasi di calibro inferiore, dando origine alle arterie interlobali. Le arterie interlobari si dividono a loro volta in vasi che prendono il nome di arterie arcuate. Queste ultime di dipartono in arterie interlobulari, di calibro ancora più piccolo, le quali daranno origine alle arteriole afferenti che entrano nella capsula di Bowman. Le arteriole efferenti invece danno origine a str...