Fisiologia renale

FISIOLOGIA RENALE

Funzioni renali:

- escrezione di prodotti di scarto e sostanze estranee

-regolazione del volume del liquido extracellulare e cioè tenere in equilibrio i volumi, a partire quello

complessivo dell’acqua corporea (sappiamo che 2/3 è il liquido intracellulare e 1/3 quello extracellulare)

compresi quello del liquido interstiziale e plasma. Agendo sul volume di alcuni di questi compartimenti il

rene può modulare l’attività dei liquidi.

-regolazione dell’osmolarità del plasma, a livello delle porzioni distali del nefrone grazie all’azione

dell’ormone antidiuretico che comporta una modulazione dell’espressione dell’acquaporine influenzando il

bilancio osmolare del plasma ed il bilancio elettrolitico.

-mantenimento del bilancio elettrolitico soprattutto il potassio nel liquido extracellulare. Quindi ha il

compito di mantenere costanti le concentrazioni di elettroliti.

-regolazione omeostatica del pH controllando l’escrezione del bicarbonato influenzando sul tampone

presente nei nostri liquidi biologici.

-produzione di ormoni (eritropoietina, renina) perché il rene è un organo endocrino.

Tranne quest’ultima, tutte le funzioni avvengono grazie al comportamento del nefrone.

ANATOMIA: il rene è un organo parenchimatoso cioè pieno e pari. Si può

avere anche un rene a ferro di cavallo cioè i due reni fusi, ma è una situazione

benigna accidentale.

Essendo un organo pari c’è una ridondanza di tessuto in termini di funzione e

questo si vede bene in casi di rimozione chirurgica. Infatti la funzione renale

può rimanere conservata con un solo rene.

La sua funzione viene svolta dal parenchima che ha

una struttura particolare e complessa. A partire

dall’esterno c’è una capsula con una regione corticale

sotto-capsulare e una midollare interna. La regione

corticale contiene i glomeruli e la midollare contiene

anse di Henle e dotti collettori.

A livello vascolare invece, l’arteria renale entra

tramite il peduncolo e viaggia di pari passo con la

vena. E all’interfaccia tra corticale e midollare

arrivano i vasi che seguono sostanzialmente i tralci

connettivali.

È presente il corpuscolo renale che è l’insieme della capsula di Bowman con il gomitolo di vasi al suo

interno. Esso è più grande rispetto al tubulo renale che ha diametro più piccolo.

PIRAMIDE RENALE: cioè regione fra due tralci connettivali con il calice papillare verso il peduncolo.

Si distinguono 2 nefroni: corticali che sono la maggioranza e hanno il corpuscolo localizzato nella corticale e

iuxtamidollari, con il corpuscolo renale sempre nella corticale ma più prossimo alla midollare.

Le differenze tra i due nefroni stanno nella lunghezza e nella sede raggiunta dalle anse di Henle: nella

midollare esterna per i nefroni corticali, nella midollare interna per quei pochi nefroni iuxtamidollari.

Come si comportano i vasi?

Seguendo i vasi venosi, le arterie si piegano a 90 gradi e sono chiamate arterie arcuate perché inizialmente

segmentano il parenchima come se fossero dei raggi, poi all’interfaccia tra midollare e corticale si piegano

appunto a 90 gradi e si staccano quelle arterie che irrorano la corticale e da qui partono i vasi glomerulari.

L’arteriola afferente diretta verso la capsula di Bowman entra e si ramifica a formare una rete di capillari

glomerulari che termina con un’altra arteria detta efferente che ha una propria tonaca muscolare e un

proprio diametro.

La cosa importante è che la pressione idrostatica dell’arteriola afferente è molto più alta di quella delle

arterie sistemiche o efferenti nel caso del rene. Non siamo quindi sui 35-40 mmH ma intorno ai 55 mmH.

Pressione idrostatica che è alta anche nei capillari stessi perché sono appunto dei capillari terminano con

un’arteria nuovamente.

In uscita dal glomerulo c’è l’arteriola efferente la quale si ramifica a sua volta e origina i capillari peritubulari

classici cioè artero-venosi, che avvolgono i vari segmenti cioè il tubulo prossimale in uscita dal glomerulo,

ansa di Henle e tubulo distale.

Sono chiamati peritubulari spuri o vasa recta spuri quelli che avvolgono l’ansa di HSenle e sono diverse da

tutti gli altri. Perché gli altri servono a svolgere tutte le funzioni renali viste prima, invece questi capillari

spuri invece servono per alimentare, nutrire il tessuto e sono una piccola quantità di vasi. Anch’essi

sprofondano nella midollare.

Avvengono 3 processi fondamentali a livello del nefrone.

1.FILTRAZIONE a livello della capsula,

2. e 3. RIASSORBIMENTO E SECREZIONE a livello del tubulo renale completo.

Per ogni sostanza si può calcolare la quota escreta con una differenza tra ciò che viene filtrato cioè quello

che passa dal sangue alla pre-urina non finale (o detta ultrafiltrato) e ciò che viene riassorbito (questo può

avvenire completamente oppure essere nullo). E a questi due fattori si somma una quota che viene secreta

lungo il tubulo.

Quindi:

• Carico Escreto (E) = Carico Filtrato (F) - Carico Riassorbito (R) + Carico Secreto

MODELLO FUNZIONALE

L’escrezione è ciò che arriva in vescica cioè l’urina finale.

Il primo processo che avviene è la FILTRAZIONE a livello del glomerulo dove una quantità grande di liquido,

privo di proteine, dal compartimento vascolare passa alla capsula. È un liquido con le stesse componenti del

plasma in termini di elettroliti, piccole molecole, aminoacidi tranne le proteine. E tutto passa nella capsula.

La filtrazione è imponente e ha

una velocità di 125 ml/al minuto

(VFG: velocità di filtrazione

glomerulare).

Quindi 180 l di filtrato al giorno.

Di quei 180L ne viene portato

all’esterno di meno circa 1-1,5 L

di urina si forma perché oltre il

99% torna nel sangue.

Riassorbimento e secrezione avvengono lungo tutto il tubulo renale. (prossima lezione)

Quanto liquido passa attraverso i nefroni? Cioè quanto ne viene trasferito dal plasma alla capsula?

Ogni 2 minuti. 180l in 1 giorno. 125 ml al minuto.

Ma questa quantità, rispetto alla quota complessiva di sangue che arriva al rene è solo una parte.

Al rene arrivano 625 ml al minuto di sangue: di questi 625ml, 125ml passano nello spazio esterno cioè il

20%. L’80% procede oltre e non partecipa al processo di filtrazione.

Allora come si distribuisce questo, in termini di gittata cardiaca, nel contesto più basso?

Il flusso cardiovascolare a riposo sappiamo essere circa 70-80 battiti al minuto,

cioè 5L al minuto circa di gittata cardiaca. E questa quantità è non solo quella

che esce dal ventricolo sx ma quello che transita istante per istante nei vari

compartimenti.

5L-min è la gittata complessiva ma dove viene direzionata?

Sulla base del diagramma a torta 1L va al rene, 1L circa all’apparto digerente,

1L circa al cervello, 1L solo va al muscolo scheletrico. Il restante è distribuito in

ciò che manca cioè cute, cuore e altri distretti.

Ma qual è la massa di questi organi? Considerando che la quantità di sangue che arriva al minuto è circa la

stessa a parità di massa tra i vari compartimenti.

Si potrebbe pensare che ad es. muscolo e rene abbiano la stessa perfusione ma non è così.

Quello che cambia è proprio la perfusione cioè la quantità di sangue che arriva al minuto per unità di massa

che avviene in base alla massa dell’organo appunto ed è molto minore nel muscolo scheletrico a riposo

rispetto al rene.

Quindi quel litro al minuto è utile per definire la distribuzione complessiva ma poi si normalizza per la

massa. E possiamo definire 3 grandi gruppi:

-quegli organi che hanno un livello di perfusione molto alto di circa 100ml per 100 grammi al minuto e cioè

cuore, rene e fegato.

-organi intermedi con una perfusione di qualche ml-al minuto come muscolo scheletrico.

-il gruppo con una perfusione molto bassa di circa 3 ml-al minuto.

Il rene diciamo vince su tutto in base a questo schema: 400 ml/100g al minuto. (ma abbiamo organi con

livelli di perfusione ancora più alti come la tiroide) Perché? Per il tono medio arteriolare basso cioè il tono di

base delle arteriole afferenti rispetto al tono medio di quelle sistemiche è basso, cioè hanno resistenza più

bassa. Quindi la contrazione della muscolatura liscia è bassa.

FORMAZIONE DELL’URINA

È stato molto utile usare tecniche di micro-puntura che

consente di studiare direttamente le caratteristiche del

liquido tubulare grazie proprio ad una micro puntura, con

un capillare di vetro che preleva la pre-urina e se ne valuta

la composizione ad es.

Inoltre con questa tecnica, dal confronto tra filtrato glomerulare e urina si può dedurre il comportamento

dei tubuli nei confronti delle diverse sostanze presenti nel plasma.

E cioè che l’ultrafiltrato primario ha le stesse caratteristiche del plasma tranne la presenza di proteine.

Mentre quantità e composizione dell’urina sono molto diverse da quelle dell’iniziale filtrato e possono

subire ampie variazioni. Ciò è dovuto a processi tubulari di riassorbimento e secrezione (che possono essere

molto selettivi, specifici e soggetti a regolazione).

Come è possibile questo? Grazie alla presenza e alla struttura della membrana di ultrafiltrazione che

rappresenta uno schermo per particelle con raggio molecolare superiore a 35 nano-angstrom cioè peso

molecolare superiore a 70 kilodalton e che quindi, con tali dimensioni, non passano la barriera.

Per questo il filtrato è privo di proteine.

La capsula di Bowman è una struttura con un foglietto viscerale interno che avvolge i capillari glomerulari e

un foglietto parietale esterno che si continua con il tubulo. Il foglietto interno è costituito da PODOCITI,

cellule con tanti prolungamenti citoplasmatici detti pedicelli che si avvolgono intorno ai vasi glomerulari.

Quindi questa barriera di ultrafiltrazione è una struttura a 3 strati:

-sul versante che guarda sul lume ci sarà un endotelio fenestrato

che forma proprio dei pori

-la lamina basale,

-sul versante che affaccia sulla capsula ci sono questi complessi

podocitari che formano degli spazi detti fessure di filtrazione che si

formano tra un podocita e l’altro e servono a trattenere le molecole

più grosse nel sangue.

I pori tra i podociti sono l’elemento più piccolo mentre le

fenestrature sono più grandi.

Questi 3 strati separano il lume del capillare dallo spazio esterno

che è il liquido tubulare cioè dove possono avvenire gli scambi e

quindi dove ci sarà pressione