Fisiologia generale - Parte 8

Lezione n°36 fisiologia generale 11/05/2021 mattina

Sistema renale

Il sistema renale è noto anche come apparato renale o sistema urinario. La definizione che diede Aretèo di Capadoccia, un medico stregone filosofo greco del 100 d.C., che diceva: ‘’il diabete è una malattia oltremodo sorprendente, non molto frequente per la specie umana per il fenomeno che essa presenta nel disciogliersi delle carni e delle membra in urina. I pazienti non smettono di produrre acqua, il flusso è incessante come se provenisse da un acquedotto aperto.’’

Questo ci dà un’idea del fatto che in base a quella che è la quantità e tipo di soluti presenti nelle urine premature, non ancora finali, la quantità di acqua che viene persa è eccessiva. Questo ci dice anche la funzione principale dei reni, ma non l’unica, è quella di filtrare il sangue per eliminare i prodotti in eccesso, che siano metaboliti, farmaci, nutrienti o che siano liquidi. La funzione principale del rene è questa, perché fondamentalmente ha il compito di mantenere gli equilibri all’interno dell’organismo, quindi nel fare tutto questo la funzione del rene è quella di mantenere l’omeostasi del corpo, soprattutto dei componenti solidi e dei liquidi nel nostro corpo.

Queste urine che vengono prodotte giornalmente possono darci tante indicazioni, anche dal punto di vista clinico di quello che sta succedendo. In base al colore delle urine possiamo sapere se si tratta di urine concentrate o diluite e quindi se il colore è, sono concentrate, se è tendente all’acqua, sono molto diluite, e questo fatto di fare le urine a concentrazione variabile dipenderà da quelle che sono le esigenze dell’organismo. In ogni momento viene regolata la funzionalità renale in base alle esigenze dell’organismo.

Se nelle urine si trova il rosso, è indice di presenza di sangue, vi è qualche ferita o problema a livello del gastrointestinale; possono essere nere, presenza di metaboliti dell’emoglobina. Solitamente quando le urine presentano questi colori è meglio chiamare il medico perché significa che qualcosa forse non sta funzionando tanto bene.

Altre cose che si possono controllare nelle urine, così a vista d’occhio, è la trasparenza, l’assenza di materiale opaco; la schiuma: le urine schiumose sono indice di presenza di proteine nelle urine. Le proteine non ci dovrebbero essere nelle urine se non in piccolissima percentuale, se sono presenti anche qui c'è qualche problema.

Poi l’odore e il gusto. Il gusto diciamo che veniva utilizzato in passato, i medici assaggiavano le urine per vedere se erano dolci, perché la presenza di zucchero a livello delle urine è sintomo di diabete, successivamente sono stati utilizzati gli insetti perché essi sono attratti dal dolce, e infine oggi si utilizzano tecniche altamente tecnologiche per andare a verificare la presenza di zucchero a livello delle urine.

Già questo ci dà un’idea di come le urine possono dare tante informazioni, anche solamente a livello visivo si possono allertare situazioni prima che proceda il problema.

Di che cosa si occupano i reni?

• Regolazione del volume del liquido extracellulare e di conseguenza della pressione sanguigna. Quando abbiamo fatto il cardiocircolatorio, vi ho detto che alcuni aspetti legati alla regolazione della pressione sanguigna li avremo visti con il sistema renale, proprio perché il rene controllando la quantità di urina, controlla la quantità di liquidi che vengono persi dall'organismo e quindi influisce fortemente sui valori di pressione sanguigna. Badate bene che volemia, cioè quantità di liquidi, e pressione sanguigna sono fortemente correlati.
• Regolazione della osmolarità dei liquidi corporei, cioè la concentrazione osmotica di soluti, ed è importante questo perché ancora una volta i soluti osmoticamente attivi sono quelli che influiscono sulla quantità di acqua che viene trattenuta o che viene eliminata, quindi sulla volemia e sulla pressione sanguigna.
• Regolazione equilibrio elettrolitico, noi sappiamo che nel nostro corpo sono presenti una serie di ioni che sono distribuiti in maniera diversa tra l'interno e l'esterno della cellula, tra i diversi compartimenti extracellulari, e quindi bisogna mantenere questi equilibri perché altrimenti la funzionalità delle cellule viene compromessa.
• Regolazione dell'equilibrio acido-base. L'equilibrio acido-base è importantissimo, l'abbiamo visto la volta scorsa con il sistema respiratorio, come variazioni del pH possono andare ad incidere su quella che è la funzionalità del sistema respiratorio, quindi sulla profondità e la frequenza del respiro. Perciò è importantissimo mantenere l'equilibrio acido-base.
• Una funzione del rene è quella di eliminare i prodotti ultimi del metabolismo, i nutrienti ma anche i farmaci vengono metabolizzati a livello del fegato, dal fegato però in gran parte vengono trasferiti ai reni per eliminarli con le urine e quindi ha il compito di, qualcuno all’esame dice ‘’depurano l’organismo’’, non è bello da dire ma non è così completamente sbagliato, cioè fungendo da filtri eliminano tutto quello che può essere dannoso, eliminano farmaci, eliminano metaboliti ormonali, tutto quello che poi alla fine non serve più.
• I reni hanno anche una funzione endocrina, abbiamo già visto che il rene è sede dell’attivazione della vitamina D, calcitriolo, e dell’importanza che questo ormone ha nel controllare l’omeostasi del calcio e del fosfato, ma produce anche l’ormone renina che fondamentalmente ha un ruolo nel controllare la pressione sanguigna e poi produce l'eritropoietina. Sapete che l'eritropoietina è un ormone che favorisce la maturazione dei globuli rossi, inoltre sapete benissimo che una forma di doping è l’EPO, cioè praticamente la sigla dell’eritropoietina, perché come abbiamo visto la scorsa volta maggiore è il numero di globuli rossi, maggiore è l’emoglobina in circolo, maggiore è la capacità di trasporto dell’ossigeno, maggiore è la resistenza all’esercizio fisico, quindi gli atleti la usavano per migliorare la prestazione fisica.

Funzione renale

All’esame: funzione renale. Questa è la funzione renale, per cui se dovessi chiedere la funzione renale, voi dovete dire tutte queste cose ovviamente argomentandole, non soltanto l’elenco, per quello che è l’importanza che possono avere questi aspetti della funzione renale.

Bilancio idrico salino

Iniziamo a vedere una di queste funzioni: il bilancio idrico salino.

Ricordiamo che l’acqua costituisce i 2/3 del nostro corpo. E l’acqua svolge delle funzioni molto importanti, interviene nel processo di omeostasi cellulare spostandosi dall’interno all’esterno della cellula, in base alla composizione dei liquidi, quindi regola la volemia, perché la quantità di acqua ovviamente interviene nel regolare la quantità di acqua contenuta nel sangue, interviene nel regolare la temperatura, sapete che quando si ha un aumento della temperatura corporea, un ruolo importante viene svolto dalla sudorazione e cioè dalla perdita di calore attraverso la pelle; e poi entra a far parte della composizione dei liquidi corporei.

Un aspetto importante che ci mostra questa figura è che se noi dovessimo prendere come riferimento l’uomo di 70 kg, vediamo come di questi circa 42 L sono formati da acqua, ovviamente sono dei valori standard di riferimento, qualcuno ne avrà 45 o 40. Di questi 43 L 2/3 sono contenuti all’interno delle cellule, all'interno delle cellule quindi formano il liquido intracellulare, quindi circa 28 litri, invece 1/3 rappresenta il liquido extracellulare e badate bene che quando parliamo di liquido extracellulare noi dobbiamo tenere in considerazione 2 componenti: la componente plasmatica quindi il liquido contenuto nel sangue, ricordiamo che il plasma è formato per il 93% di acqua e sono circa 3 litri, poi abbiamo poco più di 10 L che si trovano nell’interstizio tra le cellule, quindi tutta quell’acqua che bagna le cellule del nostro corpo, e poi un altro 0,5 L circa che sono dei fluidi come il liquido intrapleurico, quello che si trova nello spazio tra le due pleure, o altri liquidi di questo tipo.

Di questi liquidi diciamo che hanno una distribuzione diversa nei diversi organi del nostro corpo, infatti, il 75% sono contenuti nei reni, nel fegato, nei polmoni e nel cervello; quelli che ne contengono meno sono ovviamente il tessuto adiposo e il muscolo, e nel senso che rispetto alle dimensioni del muscolo ne contengono poco rispetto ad un rene che è molto più piccolo, rispetto all’apparato muscolare scheletrico che è di circa il 10%.

Tuttavia, il muscolo nonostante tutto rappresenta l’organo con maggiore contenuto d’acqua perché è quello più sviluppato, tant’è che se noi andiamo a vedere la tabella riportata nella slide, vediamo come la quantità di acqua e la sua distribuzione tra l'interno e l'esterno delle cellule, la quantità di sostanze organiche e inorganiche, varia in base all’età e in base al sesso. Tra maschi e femmine abbiamo che l’uomo possiede più acqua della donna, perché? Perché l’uomo tende ad avere un tessuto muscolare più sviluppato di quello di una donna che di solito invece tende ad avere più sviluppato il tessuto adiposo, quindi l’uomo ha più acqua rispetto alla donna.

E chi è che ne fa le conseguenze? Non sicuramente i liquidi intracellulari ma il quantitativo di sostanze organiche e inorganiche contenute. Nei bambini abbiamo che la quantità di acqua è molto maggiore rispetto a quella che abbiamo nell'anziano, quindi significa che il quantitativo d’acqua va a diminuire man mano che noi aumentiamo con l'età, ma soprattutto nel lattante abbiamo che l’acqua si trova nei liquidi extracellulari e abbiamo che la distribuzione è diversa a seconda dell’età, del sesso e del momento funzionale, se andiamo per esempio a vedere una donna gravida ha una situazione leggermente diversa rispetto a quella di una donna adulta non gravida.

Composizione dei liquidi intra ed extracellulari

Per quanto riguarda la composizione dei liquidi intra ed extracellulari, abbiamo che i liquidi intracellulari sono quelli all'interno delle cellule, oltre all’acqua contengono un grande quantitativo di potassio, pochissimo sodio, ioni fosfato e le proteine che sappiamo portano una carica negativa in ambiente acquoso e sono responsabili dell’elettronegatività che regna all’interno delle cellule, perché sappiamo che ioni fosfato e proteine non possono uscire fuori dalla cellula, rimangono intrappolati dentro e quindi sono responsabili dell’elettronegatività.

Nel liquido intracellulare abbiamo un grande quantitativo di NaCl, abbastanza quantità di bicarbonato, perché sappiamo che è il modo con cui viene trasportata la CO2 in circolo; poi abbiamo degli altri cationi e anioni, ma fondamentalmente la differenza che c'è tra plasma è il fatto che nel plasma sono presenti le proteine plasmatiche, le proteine plasmatiche che vengono sintetizzate dal fegato rimangono intrappolate nel plasma all’interno del circolo sanguigno, non possono passare nei vasi sanguigni.

Le proteine possiedono una carica negativa e sono responsabili di due funzioni: trattenere all’interno del plasma ioni positivi perché hanno questa carica negativa, la seconda funzione importante delle proteine è quella di generare una pressione colloido-osmotica detta anche pressione oncotica che trattiene all’interno dei vasi sanguigni l’acqua. Perché l’acqua contenuta nel plasma non fuoriesce? Perché le proteine la trattengono all’interno, creano una pressione colloido-osmotica, voi sapete che le sostanze osmoticamente attive sono in grado di far spostare l’acqua seguendole, quindi se queste proteine fungono da molecole osmoticamente attive hanno il compito di richiamare acqua all'interno dei vasi sanguigni, anche perché per le loro dimensioni non sono in grado di uscire, rimangono intrappolate nei vasi e una delle funzioni importanti è proprio questa di esercitare la pressione oncotica.

Lo ione calcio svolge delle funzioni molto importanti nel nostro organismo, diciamo che non è particolarmente abbondante libero, né all'interno delle cellule, dove sappiamo che viene conservato all’interno del reticolo sarcoplasmatico o endoplasmatico legato a delle proteine, ma anche all’esterno delle cellule anche il calcio è legato a qualcosa, difficilmente si trova nello stato libero proprio perché svolge delle funzioni, il calcio è distribuito equamente tra il plasma e il liquido extracellulare, comunque fuori dalla cellula ce n’è di più dentro.

Tra il liquido intracellulare e il liquido extracellulare avvengono continuamente degli scambi e questi scambi sono finalizzati a:

• Mantenere una osmolarità costante ed uguale tra i compartimenti liquidi.
• Rispettare il principio di elettro-neutralità.
• Assicurare l’ingresso di nutrienti nella cellula, non abbiamo ancora fatto il sistema gastrointestinale però vedremo che la maggior parte dei nutrienti vengono assorbiti sfruttando i gradienti degli ioni.
• Assicurare alle cellule le condizioni per il corretto svolgimento delle loro specifiche funzioni.

Sappiamo benissimo che se si viene a modificare l’equilibrio tra il sodio e il potassio si modifica la eccitabilità neuronale, quindi è importante mantenere questi equilibri.

Il bilancio idrico giornaliero

Quant’è la quantità d’acqua che ogni giorno noi introduciamo e che destino ha quest’acqua?

La quantità di acqua che noi produciamo ogni giorno è di circa 2,5 L, di questi abbiamo che 2,2 L circa provengono dai cibi e delle bevande perché anche nei cibi è contenuta acqua, quindi non pensiamo soltanto a quella che introduciamo bevendo acqua direttamente, ma basta mangiare due fette di anguria e si sta introducendo un bel po’ di quantitativo di acqua, in più a questi 2,2 L bisogna aggiungere 300 millilitri di acqua che vengono prodotti dal metabolismo cellulare, voi sapete che tra i prodotti ultimi della glicolisi ci sono anche molecole d’acqua, mediamente circa 300 ml al giorno. Quindi mediamente vengono aggiunti all’acqua corporea totale circa 2,5 L di acqua, ovviamente l’acqua che viene introdotta con i cibi e con le bevande viene assorbita a livello intestinale del tratto digerente ed entra a far parte nell’organismo.

La settimana prossima vedremo che in realtà ogni giorno il tratto gastrointestinale dall'interno dell'organismo vengono riversati nel tratto intestinale 9 L d’acqua che però vengono riassorbiti.

Poi ci sono continuamente questi scambi anche a livello intestinale e circa 200 millilitri di acqua però vengono persi con le feci, quindi un certo quantitativo di acqua viene perso con le feci circa 200 ml, poi abbiamo che dell’acqua corporea ogni giorno viene filtrata dai reni, quindi questa acqua entra nel sistema renale e continuamente per tutto il giorno 24 ore su 24, 7 giorni su 7 viene filtrata, viene riassorbita, ma un certo quantitativo viene eliminato con le urine, questo quantitativo è circa 1,5 L, quindi dei 2,5 L introdotti gli abbiamo già eliminato 1,7 L. Da dove vengono gli altri 800 ml?

Circa 100 ml vengono eliminati con la sudorazione, ovviamente questo quantitativo è molto variabile perché dipende dal momento funzionale dell'individuo, tant'è che la quantità di acqua che si può perdere con la sudorazione può addirittura arrivare a 5 L al giorno durante un'attività sportiva molto intensa che ovviamente poi andranno ripristinati in un certo modo, tant’è che gli sportivi sono abituati a tutto in base al tipo di sport che fanno, sono abituati a pesarsi prima e dopo l'attività sportiva, quando si supera un certo quantitativo vuol dire che hanno perso molta acqua e allora devono ripristinarla.

Questa quantità è piuttosto variabile, 100 ml sono in condizioni normali di una vita tranquilla e ovviamente non è deserto del Sahara, 40 ° sotto il sole, e poi circa 700 ml vengono messi con quella che si chiama perspiratio insensibilis, cioè con il respiro noi perdiamo quantitativi d’acqua, se voi mettete la mano davanti alla bocca e alitate sopra, la sentite umida perché nel respiro è contenuto vapore acqua, e ogni giorno vengono persi circa 700 ml. Se si somma tutto questo si ha che la quantità di acqua che si produce è uguale alla quantità d’acqua che si perde, per cui si ha il perfetto bilancio idrico.

Ed è anche ovvio che questo è l’ideale, il bilancio poi visto in tempi più lunghi, non possiamo passarci esclusivamente nell’arco di una giornata, però mediamente questa è la situazione che si verifica.

Mantenere i quantitativi di acqua e di sale costanti è importante, perché noi sappiamo che se una cellula si trova in un ambiente ipotonico l’acqua entra dentro la cellula, perché si sposta da dove era più concentrata a dove è meno concentrata e sappiamo che in questo caso la cellula cambiando la sua forma può perdere la sua funzionalità. La stessa cosa succede se le cellule si trovano in un ambiente ipertonico, in questo caso è la cellula che perde acqua e allora può perdere la sua funzionalità.

Quali sono gli elettroliti di cui principalmente ci occuperemo? Nonostante il rene sia responsabile del controllo del bilancio di tutti gli elettroliti del nostro corpo, ovviamente noi ci interessiamo per questioni