Fisiologia dei reni

Questi organi rimuovono dal sangue sostanze tossiche e rifiuti metabolici, come

creatinina, urea e acido urico. Inoltre, possono anche rimuovere sostanze

estranee come farmaci e tossine ambientali, purificando così il sangue e

contribuendo al mantenimento di un ambiente interno sano.

Infine, i reni producono importanti ormoni e enzimi. Tra questi, l'eritropoietina è

un ormone che stimola la produzione di globuli rossi nel midollo osseo. Inoltre, i

reni producono renina, un enzima che ha un ruolo nella regolazione della

pressione arteriosa.

Ora, approfondiamo la struttura del rene e la sua unità funzionale, il nefrone. Il

nefrone è l'unità fondamentale del rene e svolge un ruolo cruciale nelle funzioni

renali. Ogni nefrone è composto da elementi vascolari che trasportano il sangue

e da elementi tubulari che si occupano dell'elaborazione del filtrato.

Il glomerulo è un agglomerato di capillari specializzati situati all'interno di

ciascun nefrone. Qui avviene la filtrazione del sangue. Il flusso sanguigno entra

nel glomerulo attraverso l'arteriola afferente, mentre il filtrato prodotto viene

raccolto nella capsula di Bowman, una struttura che circonda il glomerulo.

Questa capsula funge da luogo di raccolta per il filtrato che è stato rimosso dal

sangue.

Successivamente, il filtrato passa nel tubulo contorto prossimale, dove avviene

il riassorbimento della maggior parte dell'acqua, degli ioni e dei nutrienti. Qui, i

reni recuperano ciò di cui l'organismo ha bisogno, riducendo la quantità di

liquido che verrà escreto come urina.

Dopo il tubulo prossimale, il filtrato entra nell'ansa di Henle, una struttura unica

composta di due segmenti: uno discendente e uno ascendente. Questa parte

del nefrone è fondamentale per creare un gradiente osmoticamente attivo nel

midollo renale. L'ansa di Henle consente una riassorbimento selettivo

dell'acqua e degli elettroliti. Il segmento discendente è molto permeabile

all'acqua, mentre il segmento ascendente è impermeabile all'acqua ma

riassorbe attivamente sodio e cloruro. Questo contribuisce alla concentrazione

finale dell’urina.

A seguire, il filtrato giunge nel tubulo contorto distale, dove avviene un ulteriore

riassorbimento di acqua e ioni, questa volta sotto l'influenza di ormoni come

l'ormone antidiuretico (ADH). Qui, i reni possono regolare il bilancio idrico e

salino secondo le necessità dell'organismo. Infine, il filtrato entra nei dotti

collettori, che convergono verso il bacino renale e da lì l’urina viene convogliata

verso la vescica per l'espulsione.

Per quanto riguarda la funzione renale, essa si articola in quattro processi

principali: filtrazione, riassorbimento, secrezione ed escrezione. Durante la

filtrazione, il sangue entra nel glomerulo, dove la pressione idrostatica spinge il

plasma sanguigno attraverso le pareti dei capillari glomerulari e nel lume della

capsula di Bowman. In questo processo, piccole molecole, ioni e acqua

vengono separati dalle cellule sanguigne e dalle proteine più grandi, che

rimangono nel sangue.

Il riassorbimento si verifica principalmente nel tubulo contorto prossimale, ma

anche nel resto del nefrone. Qui, la maggior parte dell’acqua e dei soluti viene

riassorbita nel flusso sanguigno grazie a meccanismi di trasporto active e

passivi. Quando i soluti, come il sodio, vengono riassorbiti attivamente, l’acqua

segue passivamente attraverso osmosi per mantenere l'equilibrio.

Durante la secrezione, il nefrone rimuove sostanze indesiderate o in eccesso

dal sangue per portarle nel lume del nefrone. Questo processo è fondamentale

per l'eliminazione di ioni di potassio, ioni idrogeno e alcune tossine metaboliche,

garantendo così il mantenimento dell'equilibrio chimico del sangue.

Infine, l'escrezione è il processo finale che conduce le sostanze a lasciare il

corpo attraverso l'urina. La quantità di ciascuna sostanza escreta dipende dalla

quantità di filtrato che è stato originariamente prodotto, dal riassorbimento, dalla

secrezione e dagli eventuali cambiamenti nelle esigenze metaboliche o idriche

dell’organismo.

FILTRAZIONE GLOMERULARE

Approfondiamo la comprensione della filtrazione glomerulare e dei vari

meccanismi di riassorbimento e secrezione che si verificano nel nefrone. Questi

processi sono fondamentali per la funzione renale e per mantenere l'omeostasi

nel nostro corpo.

La filtrazione glomerulare è il processo attraverso cui il plasma sanguigno viene

filtrato all'interno dei reni per formare l'ultrafiltrato, che poi diventerà urina. Ci

sono tre principali fattori che determinano l'efficienza di questo processo.

In primo luogo, la pressione idrostatica del sangue nei capillari glomerulari è la

principale forza motrice dietro la filtrazione. Il sangue, spinto dalla pressione

cardiaca, arriva ai capillari del glomerulo. Questa pressione spinge l'acqua e le

piccole molecole del plasma, come ioni e nutrienti, attraverso le pareti

permeabili dei capillari nel lume della capsula di Bowman. Pertanto, la

pressione idrostatica è cruciale per la formazione dell'ultrafiltrato.

Il secondo fattore è la pressione colloido-osmotica. Questa pressione è creata

dalle proteine plasmatiche, che non possono attraversare la membrana

glomerulare. La presenza di queste proteine nel plasma, ma non nella capsula

di Bowman, genera una pressione opposta alla filtrazione, agendo come una

forza che richiama l'acqua indietro nel flusso sanguigno e riducendo quindi

l'ultrafiltrato.

Il terzo fattore è la pressione idrostatica nella capsula di Bowman, che è una

pressione contraria generata dal liquido accumulato nella capsula stessa. Un

aumento di questa pressione può ridurre l'efficacia della filtrazione,

influenzando la quantità di filtrato che passa nel tubulo successivo.

VELOCITA’ DI FILTRAZIONE GLOMERULARE

La velocità di filtrazione glomerulare, o VFG, è definita come il volume di

liquido che filtra attraverso la capsula di Bowman per unità di tempo,

generalmente circa 125 ml/min, il che equivale a circa 180 litri in un periodo di

24 ore. La VFG è influenzata dalla pressione di filtrazione, che dipende in

particolare dalla pressione idrostatica del sangue, dalla pressione

colloido-osmotica e dalla pressione interna della capsula di Bowman. La

pressione di filtrazione determina la spinta alla filtrazione ed è positiva grazie

alla pressione idrostatica, mentre è contrastata dalla pressione

colloido-osmotica e dalla pressione della capsula.

Anche il coefficiente di filtrazione gioca un ruolo importante, in quanto

rappresenta la superficie del glomerulo e la permeabilità della barriera di

filtrazione. Un coefficiente di filtrazione

Ecco gli appunti riorganizzati sui processi di filtrazione glomerulare,

riassorbimento e secrezione nel nefrone, presentati in modo discorsivo e senza

evidenziazioni.

-

Costrizione arteriola afferente

Il rene inizia a produrre adenosina in risposta alla costrizione dell'arteriola

afferente. Le cellule muscolari lisce nel rene possiedono recettori per

l'adenosina, che sono accoppiati a proteine G e influenzano il sistema del

calcio. In seguito, il rene può anche produrre altre sostanze come l'ossido

nitrico, che ha un effetto vasodilatatore.

Cellule della

macula densa

Le cellule della

macula densa sono

specifiche del rene

e svolgono un ruolo

fondamentale nel

controllo della

pressione

sanguigna e del

volume di sangue

nel corpo. Queste

cellule si trovano

nel tubulo distale,

nelle vicinanze del

glomerulo. La loro

funzione si basa

sulla capacità di

percepire la velocità con cui l'ultrafiltrato passa attraverso di esse. Questo

passaggio è possibile grazie alla presenza di un cilio che si affaccia nel lume

del tubulo; il cilio si piega in base alla velocità del fluido, permettendo alle

cellule di monitorarne il flusso.

Le cellule granulari, situate tra il tubulo e l'arteriola afferente/efferente,

producono due ormoni locali in base alla percezione della macula densa:

adenosina, in caso di vasocostrizione, e bradichinina, in caso di

vasodilatazione. Questa produzione ormonale locale consente al rene di

rispondere rapidamente alle variazioni della VFG e di mantenere l'omeostasi.

Aumento/diminuzione di VFG e feedback tubulo-glomerulare

La velocità di filtrazione glomerulare (VFG) può aumentare o diminuire in base

al feedback tubulo-glomerulare, un meccanismo che consente al rene di

adattarsi alle variazioni nel flusso sanguigno e nella pressione.

Riassorbimento

La maggior parte del riassorbimento avviene nel tubulo contorto prossimale,

mentre un riassorbimento più specifico e regolato si realizza nel segmento

distale del nefrone, contribuendo all'omeostasi idro-salina. Il riassorbimento può

avvenire attraverso meccanismi di trasporto attivo o passivo. L’acqua e i sali

vengono riassorbiti dal lume tubulare al liquido extracellulare grazie a

meccanismi di trasporto attivo che creano gradienti di concentrazione.

Trasporto attivo del sodio

Il riassorbimento attivo del sodio (Na+) è la forza motrice principale per la

maggior parte dei processi di riassorbimento renale. Quando il filtrato entra nel

tubulo prossimale, la concentrazione di Na+ è maggiore rispetto a quella

all'interno delle cellule. Pertanto, il sodio entra passivamente nelle cellule del

tubulo, muovendosi secondo il suo gradiente elettrochimico grazie all'azione di

proteine di membrana. Una volta all'interno, il Na+ viene pompato fuori dalle

cellule attraverso la pompa Na+-K+-ATPasi, che funziona sulla membrana

basolaterale.

Trasporto attivo secondario del sodio

Nel nefrone, il trasporto attivo secondario dipendente dal sodio è responsabile

del riassorbimento di molte sostanze, tra cui glucosio, aminoacidi ed ioni. Il

sodio, trasportato secondo il proprio gradiente elettrochimico tramite la proteina

SGLT (sodium-glucose linked transporter), trascina il glucosio nella cellula

contro il suo gradiente di concentrazione. Una volta all'interno, il glucosio

diffonde fuori dal versante basolaterale della cellula tramite la proteina GLUT,

mentre il sodio viene pompato all'esterno dalla pompa Na+-K+-ATPasi.

Riassorbimento passivo dell'urea

L'urea può muoversi attraverso l'epitelio per diffusione, in presenza di un

gradiente di concentrazione. Quando il sodio e altri soluti vengono riassorbiti dal

tubulo prossimale, il trasferimento di particelle osmoticamente attive rende il

liquido extracellulare più concentrato del filtrato rimasto nel lume. In risposta a