Fisiologia

Sistema urinario

Funzioni principali

Il sistema urinario ha diverse funzioni cruciali:

• Escrezione dei prodotti di scarto del metabolismo proteico. Inoltre, attraverso questa via vengono eliminati anche i farmaci.
• Regolazione dell'osmolarità dei liquidi corporei e della concentrazione delle urine. È importante mantenere costante la concentrazione osmotica per evitare variazioni del volume delle cellule.
• Regolazione dell'equilibrio acido-base. Gli animali a respirazione aerea sono soggetti a acidosi: il metabolismo produce anidride carbonica che, idratandosi, forma acido carbonico. Anche l'alimentazione contribuisce all'assunzione di acidi, quindi è indispensabile un controllo del pH poiché gli enzimi funzionano a pH controllati.
• Regolazione del volume ematico e, quindi, della pressione arteriosa.
• Secrezione di ormoni come l'Eritropoietina, che stimola la formazione di globuli rossi nel midollo osseo e sintetizza la forma attiva della vitamina D.

Struttura e anatomia del rene

I reni sono organi pari situati nella cavità retroperitoneale, che è la membrana sierosa che avvolge l'intestino a livello addominale. Hanno una forma tipica a fagiolo, con vasi sanguigni in entrata e in uscita, e un circolo venoso e arterioso. Un'altra via d'uscita è data dagli ureteri (entra l'arteria renale, fuoriesce la vena renale e l'altra via di passaggio è l'uretere).

Nella porzione superiore dei reni si trovano le ghiandole surrenali. Sezionando longitudinalmente il rene, troviamo due porzioni: una più esterna detta zona corticale e una zona più interna (midollare), dove sono visibili strutture piramidali dette piramidi renali, delimitate ai lati dal sistema vascolare. Le punte delle piramidi sono dirette verso una zona posta a livello dell'ilo, detta pelvi o bacinetto renale, da cui viene generato il liquido che si forma nel processo renale, la preurina, poi convogliata verso la vescica. L'ilo si occupa dell'entrata e uscita dei vasi e dei dotti – la preurina dalla pelvi renale passa nell'uretere.

I nefroni e le loro funzioni

La piramide renale è formata da milioni di subunità microscopiche, i nefroni, che sono le unità funzionali del rene. Sono costituiti da due parti: il corpuscolo renale (che filtra il sangue) e un tubulo renale attraverso cui passa il filtrato (zona di formazione dell'urina).

Il corpuscolo renale

Il corpuscolo renale è formato da due parti:

• Capsula di Bowman: struttura sferica formata da un foglietto parietale (rivestito da un epitelio pavimentoso semplice) e un foglietto viscerale (formato da grandi cellule allungate, i podociti, che si avvolgono intorno ai capillari rappresentando la membrana interna della capsula di Bowman).
• Glomerulo: un gomitolo di capillari costituito da una decina di capillari fenestrati. È una rete mirabile arteriosa: una rete di capillari sanguigni interposta tra due tronchi arteriosi (le due arteriole afferente ed efferente).

Nella corticale si trova la prima porzione del nefrone, costituita dal corpuscolo renale. Vi è poi una prima porzione a livello della corticale che ha un andamento tortuoso e viene detto tubulo contorto prossimale, perché prossimo a un glomerulo. Appena arriviamo al confine con la corticale e la midollare, vi è una porzione rettilinea che si approfonda nella midollare formando un'ansa detta ansa di Henle. Risalendo, si ritorna a livello della corticale, e il tubulo si fa nuovamente contorto, prendendo il nome di tubulo contorto distale che confluisce nel dotto collettore, insieme a tutti i tubuli contorti distali degli altri nefroni.

In prossimità dell'apice della piramide, 6-7 dotti collettori confluiscono in un dotto papillare. L'urina giungerà ai calici minori: si può parlare di urina definitiva.

Tipi di nefroni

I nefroni presentano diverse lunghezze e anse. I nefroni con anse di Henle corte, che quindi rimangono nella prima porzione della midollare (midollare esterna), sono i nefroni ad ansa di Henle corta o corticali; gli altri sono ad ansa di Henle lunga o iuxtamidollari. L'ansa di Henle è fondamentale per la creazione del gradiente all'interno dell'urina che si forma. Più lungo è il tratto dell'ansa, maggiore è la possibilità di variare la concentrazione di ioni all'interno dell'urina e maggiore è la capacità di recupero d'acqua.

Circolazione sanguigna nel rene

L'arteria si riduce di diametro per variare la pressione. Penetrando all'interno dell'ilo, le arterie renali si dividono in arterie segmentali, che si suddividono a loro volta in arterie interlobari, seguendo il confine delle piramidi renali. Alla base della piramide, originano le arterie arcuate, dal profilo arcuato, da cui si formano le arterie interlobulari che danno origine all'arteriola afferente. Questa penetra nella capsula di Bowman per formare il corpuscolo renale insieme al glomerulo. Dal glomerulo origina l'arteriola efferente, da cui si formano sia i capillari peritubulari (in prossimità del tubulo, recuperano ciò che viene riassorbito), sia i vasa recta (vasi capillari che seguono l'ansa di Henle).

Infine, il versante dei capillari è prettamente venoso, confluendo nelle vene interlobulari (vene arcuate) e poi nelle vene renali che escono dall'ilo stesso. Il flusso ematico renale, cioè la quantità di sangue che irrora i reni, è pari al 21% della gittata cardiaca, cioè 1200 ml/min; un flusso imponente poiché, data le funzioni svolte, il rene deve monitorare il sangue.

Meccanismi del funzionamento renale

I meccanismi per la funzione omeostatica del rene sono quattro: filtrazione, assorbimento, secrezione ed escrezione.

• Filtrazione: passaggio di acqua e plasma libero da proteine dai capillari glomerulari nella capsula di Bowman.
• Assorbimento: trasporto selettivo di molecole e acqua dal lume dei tubuli renali ai capillari peritubulari.
• Secrezione: trasporto selettivo di molecole dai capillari peritubulari al lume dei tubuli renali (processo inverso).
• Escrezione: il prodotto finale viene inviato al bacinetto renale e successivamente agli ureteri.

Filtrazione glomerulare

Avviene a livello del corpuscolo renale, presentando un polo vascolare che accoglie i capillari glomerulari: l'arteriola afferente giunge, forma un ciuffo di capillari e riconfluisce in un'arteriola efferente che fuoriesce dallo stesso polo vascolare. Dal lato opposto si trova il polo urinario o polo tubulare. La capsula di Bowman ha due pareti separate da uno spazio, detto spazio di Bowman, formate da un foglietto parietale e un foglietto viscerale. I podociti hanno prolungamenti chiamati pedicelli, unità dei ponti protoplasmatici che formano il diaframma.

La filtrazione glomerulare è simile alla scolatura della pasta: serve uno scolapasta che funge da filtro. Il filtrato glomerulare attraversa tre barriere prima di entrare nella capsula di Bowman: cellule endoteliali del capillare, membrana basale comune tra podociti ed endotelio, e podociti stessi. Il grosso del filtrato avviene negli spazi tra i podociti. La filtrazione glomerulare del plasma avviene senza la parte corpuscolare, escludendo le cellule come globuli bianchi, rossi e piastrine. La presenza di proteine nelle urine è segno di alterazione renale.

La membrana basale, formata da componenti proteiche, ha cariche negative che respingono le proteine con cariche simili. Un'alterazione patologica, come nelle nefriti, può alterare queste cariche, permettendo la filtrazione delle proteine. La pressione che spinge il fluido dal capillare allo spazio di Bowman è idrostatica e ostacolata dalle forze opposte delle proteine plasmatiche, che creano una pressione osmotica o oncotic. La pressione totale è influenzata dalla pressione esercitata dal sangue sulle pareti del capillare e dalle forze opposte.