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IL RENE
La cellula vivente può essere paragonata a una minuscola fabbrica che richiede un
costante afflusso di materie prime e lo smaltimento continuo di sostanze di rifiuto,
alcune delle quali risulterebbero tossiche a concentrazioni elevate. L'attività integrata
degli apparati digerente, cardiovascolare, respiratorio e urinario evita lo sviluppo di
una simile intossicazione all'interno del corpo. Il tubo digerente assorbe i nutrienti dal
cibo e il fegato ne regola la concentrazione ematica. Il sistema cardiovascolare
trasferisce questi nutrienti e l'ossigeno dall'apparato respiratorio ai tessuti periferici.
Allontanandosi da questi tessuti il sangue trasporta l'anidride carbonica e le scorie
prodotte ai luoghi di escrezione. Molti rifiuti organici vengono rimossi ed escreti
dall'apparato urinario.
L'apparato urinario svolge diverse funzioni:
elimina i prodotti organici di scarto specialmente i rifiuti azotati come l'urea
e l'acido urico
regola la concentrazione plasmatica di sodio, potassio, cloro, calcio ed altri
ioni che vengono eliminati con le urine
regola la volemia(quantità complessiva di sangue presente in un organismo
vivente, variabile in rapporto al sesso, al peso e alla superficie corporea) e la
pressione arteriosa
contribuisce alla regolarizzazione del pH ematico
conserva nutrienti preziosi, come il glucosio e gli amminoacidi, che non
vengono eliminati con le urine 2
collabora con il fegato nell'opera di disintossicazione dai veleni
Il sistema digerente demolisce le proteine negli amminoacidi costituenti, che poi
vengono assorbiti. Quando gli amminoacidi sono inglobati nelle cellule, alcuni
vengono utilizzati direttamente per la sintesi di nuove proteine, altri subiscono la
rimozione del gruppo amminico (-NH2) e vengono poi utilizzati come fonte di
energia o per la sintesi di nuove molecole. I gruppi amminici sono liberati sotto
forma di ammoniaca (NH3), una sostanza molto tossica. Il sangue trasporta
l'ammoniaca al fegato dove viene trasformata in urea, una sostanza molto meno
tossica. I reni filtrano dal sangue l'urea che viene eliminata con l'urina, un liquido
contenente acqua in cui sono disciolte sostanze di rifiuto e una parte dei nutrienti in
eccesso.
La produzione dell'urina comporta essenzialmente tre fasi: la filtrazione, il
riassorbimento e la secrezione. Il sangue carico di prodotti di rifiuto provenienti
dalle cellule penetra nel rene tramite un'arteria renale e, dopo essere stato filtrato, ne
esce attraverso la vena renale. I reni producono quindi l'urina, un liquido che contiene
acqua, ioni e piccoli composti solubili. L'urina abbandona i reni incanalandosi
negli ureteri che, grazie a una serie di contrazioni peristaltiche, la fanno affluire
alla vescica, un organo cavo muscolo-membranoso che funge da serbatoio di raccolta
dell'urina. Le pareti della vescica sono costituite da un robusto strato di fibre
muscolari lisce che si possono estendere in misura notevole controllato dalla volontà.
Ciascun rene ha la forma di un fagiolo americano, con una parte depressa, detta ilo,
situata in corrispondenza del margine mediale. Il rene dell'adulto è lungo circa 10-14
cm, largo 5-7 cm, presenta uno spessore di 4-5 cm e ha un peso di circa 150 grammi.
È da tener conto però che tali valori subiscono variazioni notevoli in relazione alla
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costituzione individuale e alle abitudini alimentari. Nella forma tipica il rene presenta
due facce, anteriore e posteriore, due margini, laterale e mediale, e due poli, superiore
e inferiore. La superficie dell'organo è ricoperta da una densa capsula fibrosa e, vista
in sezione, la parte più interna della capsula ripiega verso l'interno dell'ilo per
delineare una cavità interna, il seno renale. I vasi renali e l'uretere fuoriescono dal
rene attraverso l'ilo. Visto in sezione, il rene può essere suddiviso in una parte più
esterna, corticale, ed una più interna, midollare. Quest'ultima contiene da 6 a 18
strutture coniche dette piramidi le cui estremità, papille, si aprono nel seno renale. La
sostanza corticale si sistema anche tra le piramidi a costituire le cosiddette colonne
renali. All'interno del seno renale si trovano i calici minori in numero pari a quello
delle piramidi. Ciascun calice minore ha forma di un imbuto che circonda la papilla
renale. I calici minori confluiscono in tre calici maggiori i quali fanno capo al
bacinetto renale. Al bacinetto renale si collega l'uretere.
L'unità funzionale del rene è il nefrone 4
All'interno di ogni singolo nefrone avvengono le tre funzioni principali dei reni:
la filtrazione: la filtrazione del sangue avviene nei glomeruli,
costituenti dei corpuscoli renali. Durante la filtrazione, la pressione idrostatica
spinge l'acqua attraverso una membrana: le molecole di soluto abbastanza piccole
da attraversare i pori della membrana vengono trascinate dalle molecole dell'acqua
circostante. Il filtrato prodotto si trasferisce poi lungo il resto del nefrone, al
sistema collettore.
il riassorbimento: il riassorbimento è dato dalla rimozione di acqua e
molecole di soluto dal filtrato Sono coinvolti molti meccanismi: il
riassorbimento dell'acqua avviene passivamente per osmosi, il riassorbimento
dei soluti può implicare la semplice diffusione o l'azione delle proteine di
trasporto dell'epitelio tubolare. Le sostanze riassorbite dal filtrato si
trasferiscono nel liquido peritubolare dal quale possono eventualmente
rientrare nel sangue.
la secrezione: la secrezione è il trasporto dei soluti attraverso l'epitelio dal
filtrato: la secrezione di solito implica l'attività delle proteine di trasporto
dell'epitelio tubolare.
Dal punto di vista funzionale ciascun nefrone si compone di due diverse parti: il
corpuscolo renale che si occupa della filtrazione ed il tubulo renale che realizza il
riassorbimento e la secrezione.
CORPUSCOLO RENALE
Si tratta di una formazione sferica delle dimensioni di 0,2-0,3 mm, prevalentemente
costituita da una rete capillare a gomitolo, il glomerulo, attraverso il quale la parte
liquida del sangue viene filtrata e raccolta in una struttura circostante a forma di
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calice, la capsula di Bowman. La capsula di Bowman rappresenta l'inizio a fondo
cieco del sistema tubolare. Nel corso dell'evoluzione questa parte, che si pone in
continuità con il tubulo contorto prossimale, si è dilatata e ha circondato il glomerulo.
Ne è risultata una struttura dotata di doppia parete, il cui foglietto interno è
strettamente in rapporto con l'endotelio capillare del glomerulo. Le cellule epiteliali
di tale strato della capsula di Bowman si sono trasformate nei tipici podociti (cellule
formate di pedicelli), tra i cui prolungamenti l'acqua e le piccole molecole solubili
vengono filtrate dal glomerulo passando quindi nel sistema tubolare. Tale
liquido è denominato filtrato glomerulare o preurina. Il corpuscolo renale
possiede, quindi, un polo vascolare nell'unico punto che non risulta circondato dalla
capsula di Bowman (sbocco e origine dei vasi afferenti ed efferenti) nonché un polo
urifero situato dal lato opposto, che costituisce l'inizio del sistema tubolare e che
comunica con la camera glomerulare, lo spazio compreso tra i foglietti parietale e
viscerale della capsula.Il sangue rimasto nell'arteriola efferente dal glomerulo a
questo punto è molto "concentrato", contenendo una modesta quantità di acqua con
relativi soluti e particelle troppo voluminose per superare la barriera delle pareti dei
capillari, come globuli rossi e bianchi, grosse proteine o goccioline di grasso. Oltre il
glomerulo l'arteriola efferente si ramifica nuovamente in altri capillari delle pareti
permeabili, che si attorcigliano e si intrecciano in una rete attorno al tubulo,
consentendo il riassorbimento dal filtrato delle sostanze utili, che vengono
reimmesse nel circolo sanguigno ; invece, le sostanze di rifiuto rimaste nel sangue
dopo la filtrazione vengono trasferite nel filtrato per essere eliminate.
Corpuscolo renale Nefrone
TUBULI RENALI
Il tubulo renale si suddivide dapprima nel tubulo prossimale, poi nell'ansa di Henle
(che discende nella sostanza midollare) e infine nel tubulo distale, che conduce al
dotto collettore. Attraverso i capillari glomerulari circa 200 l di filtrato glomerulare
raggiungono giornalmente la camera glomerulare ed il 99% di tale liquido deve
rientrare nel torrente sanguigno. Il nefrone, infatti, restituisce al sistema
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circolatorio i materiali utili e quasi tutta l'acqua, trattenendo le scorie che
dovranno essere eliminate. Tale compito è affidato ai tubuli renali e si realizza
tramite due meccanismi: il riassorbimento tubolare e la secrezione tubolare.
Il Riassorbimento Tubolare
Le cellule del tubulo prossimale riassorbono normalmente il 60% del volume di
filtrato prodotto nel corpuscolo renale. Il sodio viene assunto attivamente, in un
processo che comporta dispendio di energia, dalle cellule tubolari, viene trasportato
attraverso il citoplasma e rilasciato sul versante opposto in corrispondenza della
membrana basale dove viene immesso nei capillari peritubulari. Il trasporto attivo
del sodio è centrale rispetto a tutti gli altri meccanismi di riassorbimento: con la
fuoriuscita del sodio dal lume si stabilisce una differenza di pressione osmotica fra
lume e sangue, cui segue una fuoriuscita di acqua dal lume tubulare.
Il trasporto attivo del sodio è allo stesso tempo il presupposto per il riassorbimento
degli zuccheri, degli amminoacidi e di altre sostanze organiche, in quanto questi
elementi possono penetrare nella cellula solo se legati al sodio.
La Secrezione
La composizione ed il volume del filtrato cambiano sostanzialmente nel tragitto dallo
spazio capsulare al tubulo contorto distale.Circa il 60% di acqua ed il 65% dei soluti
sono riassorbiti ed un altro 29% di acqua e 25% di sostanze disciolte soprattutto ioni
sodio e cloro, penetrano nel liquido peritubulare della midollare lungo l'ansa di
Henle. Il riassorbimento selettivo o la secrezione, in particolare lungo il tubulo
contorto distale, mettono a punto poi l'aggiustamento definitivo della
composizione del filtrato. La filtrazione non sospinge tutte le sostanze disciolte
fuori dal plasma ed il sangue circolante nei capillari peritubulari contiene ancora una
certa quantità di sostanze potenzialmente pericolose. In genere la loro presenza non è
significativa, perché le restanti concentrazioni sono troppo basse per determinare
problemi fisiologici. Se la concentrazione di ioni o componenti specifici nei capillari
peritubulari resta troppo elevata, i tubuli possono attivare una secrezione attiva di
queste sostanze all'interno del filt