Fisiologia - terza parte

Sistema Renale

Il sistema renale è costituito da rene destro e

sinistro, due ureteri che trasportano l’urina

prodotta dai reni fino alla vescica (muscolo

liscio) e dall’uretra che espelle l’urina. Ciascun

rene è sormontato da una ghiandola surrenale che,

tuttavia, non fa parte di questo sistema bensì di

quello endocrino, in quanto secernenti sostanze

paracrine (i quali sono coinvolti nella regolazione

dell’attività dei reni). Il sangue arterioso arriva al

rene attraverso l’aorta addominale che si

biforca per dare origine ad arteria renale sinistra

e arteria renale destra; nel rene il sangue arterioso capillarizza per fornire ossigeno e

nutrimento alle cellule che lo costituiscono; in questo distretto si verifica la filtrazione del

sangue arterioso e si regola la composizione del plasma mantenendo costanti le sostanze

che lo compongono. Il sangue arterioso viene filtrato, diventa sangue venoso che deve

lasciare l’organo per cui è raccolto in venule renali che confluiscono nelle vene renali

destra e sinistra, le quali confluiscono nella vena cava inferiore che porterà il sangue

venoso nell’atrio destro.

L’interno del rene è formato dalla corticale del rene e una porzione interna chiamata

midollare del rene. La midollare è suddivisa in regioni dette piramidi, disposte in modo

tale che il vertice di ogni piramide converga nello spazio pelvico, in cui viene inizialmente

raccolta l’urina, che confluisce nella pelvi renale, il tratto iniziale dell’uretere.

L’aorta renale entra nel rene tramite l’arteria interlobare, di diametro più piccolo, e porta il

sangue nei diversi lobi. L’arteria interlobare dà

origine all’arteria arcuata (2), si hanno poi le

arterie interlobulari di diametro

ancora più ridotto (3). Dalle arterie interlobulari

prendono origine un certo numero di arteriole

afferenti (5) che capillarizzano; questi capillari

sono raggomitolati e sono definiti capillari

glomerulari dove circola sangue arterioso. Il

sangue viene poi raccolto nell’arteriola efferente.

L’arteriola interlobulare serve a irrorare la

corticale del rene, mentre la midollare del rene

viene irrorata dalle arteriole afferenti

juxtamidollari. L’arteriola efferente juxtamidollare

dà origine alla rete dei capillari glomerulari e penetra (8) nella midollare portando sangue

arterioso. La midollare si può dividere in midollare esterna e interna, una più vicina alla

corteccia e l’altra alla pelvi renale. Il sangue arterioso diventerà venoso dopo lo scambio di

gas e verrà raccolto dalle venule stellate (4). Queste portano il sangue nelle venule

interlobulari che confluiscono nella vena arcuata, la quale affluisce nella vena interlobare

e infine nella vena cava inferiore che giunge al cuore. Le arteriole efferenti che entrano

nella midollare per continuità portano il sangue venoso nelle venule della midollare (8a e

9), queste venule raccolgono il sangue per immetterlo in parte nella venula interlobulare e

un’altra parte nella vena arcuata. È evidente che tutto il rene è vascolarizzato; arteriola

afferente, capillari glomerulari, arteriola efferente sono i punti nodali della circolazione a

livello renale. Sia le arteriole afferenti che entrano nella midollare che le venule che

raccolgono sangue dalla midollare hanno un andamento rettilineo importante che dà

origine ai vasa recta.

I reni, oltre ad avere questo sistema

circolatorio così organizzato, hanno delle

unità di base dove vengono svolte le

funzioni renali, che vanno sotto il nome di

nefroni, un insieme di tubuli in cui

avvengono i processi funzionali renali.

Nel rene esistono due tipi di nefroni

distinti per la lunghezza dell’ansa di Henle

ma a livello strutturale sono uguali: il

nefrone corto (corticale) che ha

un’ansa non molto lunga e il nefrone

lungo (midollare) che ha un’ansa più

sviluppata che si approfonda fino alla

midollare interna. Un nefrone è costituito

da più parti funzionali:

1. Capsula di Bowman (B), formata da due membrane che circondano il glomerulo, al

cui interno si forma l’ultrafiltrato, presente in entrambi i tipi di nefroni.

2. Tubulo contorto prossimale (TCP), un tubulo con andamento convoluto che si dice

prossimale perché è, anatomicamente parlando, più vicino alla capsula, anch’esso

presente in entrambi i tipi.

3. Ansa di Henle (TSPA), con un andamento ad U, è più corta in un nefrone corticale

che in uno midollare. È divisa in due porzioni: parte discendente e parte ascendente,

ciascuna delle quali presenta una porzione con diametro maggiore detto tratto spesso,

e una parte con diametro ridotto detta tratto sottile.

4. Tubulo contorno distale (TCD), definito tale in quanto è sempre convoluto ma è più

distante dalla capsula di Bowmann.

5. Dotto collettore, un tubulo con un diametro un po’ più grande del precedente e riceve

la pre-urina che proviene da diversi nefroni. Il dotto collettore della porzione corticale

continua nel dotto della porzione midollare, che ha un diametro sempre più grande

perché raccoglie la pre-urina e si distingue il dotto collettore della midollare interna e

della midollare esterna.

Il liquido che scorre dalla capsula fino al dotto collettore, detto pre-urina, durante questo

percorso, subisce delle modifiche nella sua composizione. Queste modifiche avvengono

perché le cellule che formano l’epitelio dei tubuli renali sono cellule epiteliali che

permettono il passaggio delle sostanze che sono state filtrate e viceversa. Le cellule che

formano l’epitelio semplice del tubulo contorto prossimale sono cellule cubiche che

presentano numerosi

mitocondri e microvilli

nella porzione apicale. I

microvilli servono ad

aumentare la superficie

della membrana esposta

verso il lume del tubulo.

NB: gli epiteli hanno

porzione basolaterale

rivolta verso la midollare

del rene, zona dove

circola sangue e

porzione apicale che

sono distinte dalle

giunzioni. Nell’ansa di

Henle, nella porzione discendente si distingue un tratto spesso seguito da uno sottile (che

è la parte a U terminale del tratto discendente). La distinzione tra i tratti viene fatta per le

cellule che li costituiscono: il tratto spesso è formato da cellule cubiche con un numero

alto di mitocondri e con microvilli quasi assenti, il tratto sottile presenta invece cellule

appiattite, con pochi mitocondri e prive di microvilli (l’essere appiattite spiega lo spessore

ridotto). Le cellule del tratto ascendente sottile dell’ansa di Henle hanno caratteristiche

simili al tratto discendente sottile, quindi, cellule molto appiattite con pochi mitocondri. Le

cellule del tubulo contorto distale sono simili a quelle del tratto spesso. Le cellule del dotto

collettore sono distinte in cellule principali, più abbondanti cubiche e con pochi mitocondri

e senza microvilli, e cellule intercalate, con una forma meno definita rispetto alle principali e

dotate di estroflessioni più grandi dei microvilli.

L’apparato juxtaglomerulare è

presente solo nei nefroni midollari ad

ansa lunga, esso è localizzato in

prossimità del glomerulo dove la

parte iniziale del tubulo distale passa

vicino alla biforcazione delle arteriole

afferente ed efferente. L’apparato è

formato dalle cellule granulari delle

arteriole afferente ed efferente e

dalla macula densa del tubulo

distale. I nefroni midollari, in tutta la

loro lunghezza, sono raggiunti da

capillari che prendono origine dalle

venule midollari. I capillari venosi che

raggiungono l’ansa di Henle decorrono in modo perpendicolare rispetto all’ansa e sono

chiamati vasa recta. Quindi, un’arteriola efferente dà origine a due diversi tipi di letti

capillari: i capillari peritubulari, che si trovano attorno ai tubuli renali, e i vasa recta, che si

trovano attorno alle anse di Henle.

Principali funzioni del rene:

- Regolazione della composizione ionica del plasma;

- Regolazione del volume del plasma;

- Regolazione dell’osmolarità plasmatica (circa 300 Osm, analoga a quella del liquido

extracellulare e del sangue);

- Regolazione del pH;

- Rimozione dei prodotti di scarto (sia del metabolismo cellulare sia di sostanze introdotte

nell’organismo come i residui dei farmaci).

Le funzioni del rene sono possibili per i processi di scambio che avvengono nel nefrone; i processi di

scambio in questione:

1. Filtrazione glomerulare: processo fondato sulla legge di Starling dove si ha la

filtrazione del sangue arterioso soprattutto nella parte del plasma formando un

filtrato che si accumula momentaneamente nella capsula di Bowman.

2. Riassorbimento: è il passaggio di sostanze dalla pre-urina nel sangue.

3. Secrezione: è il passaggio di sostanze dal sangue alla pre-urina, passando per il liquido

interstiziale.

4. Escrezione: l’eliminazione dell’urina.

Filtrazione

La filtrazione è il processo che avviene a livello del glomerulo e della capsula di Bowman dove è

presente una membrana che determina la filtrazione del sangue con formazione di un filtrato,

anche detto ultrafiltrato o pre-urina, che ha una composizione pressoché analoga al sangue se

non per le cellule e le proteine. Ogni capillare glomerulare è circondato dai podociti, cellule dotate

di estroflessioni dette pedicelli che poggiano sulla membrana basale, lasciando però delle zone

vuote dette fenestrature. I capillari

glomerulari sono fenestrati anche perché le

cellule epiteliali che formano l’epitelio sono

piuttosto lasse e tra gli spazi tra una cellula e

l’altra sono presenti i pori. Nella membrana

plasmatica dei podociti sono presenti

proteine di membrana integrali con una

parziale carica negativa; l’azione di filtro è

quindi data sia dalla morfologia della

me