5. Apparato renale

Il processo dell'urina e la funzione del rene

L'urina è il liquido di scarto prodotto dai reni e riflette la funzionalità del corpo. Un'analisi del campione di urina consiste nel determinare il suo colore:

• Giallo scuro = urine concentrate
• Giallo paglierino = urine diluite
• Rosso = presenza di sangue
• Nero = presenza di metaboliti dell'emoglobina

L'apparato urinario è costituito dai reni e da strutture accessorie. Nella prima fase della produzione di urina, acqua e soluti passano dal plasma a cavità tubulari (nefroni), che costituiscono il parenchima dei due reni, modificando la composizione del liquido che li attraversa. Il liquido modificato passa in un'altra cavità tubulare detta uretere; vi sono due ureteri che collegano ciascun rene alla vescicola urinaria. La vescicola si espande, riempiendosi di urina fino a quando, per azione riflessa, si contrae ed espelle l'urina attraverso un'unica struttura tubulare, detta uretra. La minzione è il processo attraverso cui l'urina viene escreta.

Localizzazione e funzione dei reni

I reni sono situati ai due lati della colonna vertebrale a livello della undicesima e dodicesima costa. Sono esterni alla cavità addominale, compresi tra la membrana peritoneale e le strutture ossee e muscolari del dorso, pesando 150 g ognuno. Il rene regola l'omeostasi dell'equilibrio idrico-salino del plasma sanguigno.

Funzioni del rene

1. Regolazione del volume del liquido extracellulare e della pressione arteriosa: quando il volume del liquido extracellulare diminuisce, diminuisce anche il valore della pressione arteriosa. L'apparato urinario e quello cardiovascolare cooperano per assicurare il mantenimento della pressione arteriosa e della pressione tissutale.
2. Regolazione dell'osmolarità
3. Mantenimento del bilancio ionico: mantenere le concentrazioni bilanciando l'apporto dietetico con la perdita renale. Ioni regolati come Na, K e Ca sono importanti per la regolazione del volume e dell'osmolarità.
4. Regolazione omeostatica del pH: gli ioni bicarbonato (HCO₃^-) agiscono da tampone.
5. Escrezione di prodotti di scarto: metaboliti di scarto come la creatinina (metabolismo muscolare), urea (metaboliti azoto), acido urico, urobilinogeno (conferisce colorazione gialla), ormoni, saccarina e benzoato.
6. Produzione di ormoni: sintetizzano eritropoietina, la citochina/ormone che regola la produzione dei globuli rossi e rilasciano la renina, un enzima che regola la produzione di ormoni implicati nel bilancio del Na e nel controllo della pressione arteriosa. Partecipano alla conversione della vitamina D₃ in un ormone che regola il bilancio del Ca.

Irrigazione del rene

L'irrorazione del rene avviene dalle arterie renali che derivano direttamente dall’aorta addominale, la quale presenta un'elevata pressione arteriosa; dunque, l'irrorazione del rene avviene a partire da un sistema ad alta pressione. La struttura funzionale del rene è il nefrone, la struttura più piccola che può svolgere tutte le funzioni dell’organo. Circa l'80% dei nefroni si trovano nella zona corticale del rene, mentre il restante 20% si estendono fino alla midollare.

Elementi vascolari del rene

Il sangue raggiunge il rene passando dall'arteria renale e si immette nell'arteriola afferente, che forma una rete sferoidale di capillari detta glomerulo. Il sangue in uscita dal glomerulo fluisce in un'arteriola efferente, quindi in una rete di capillari peritubulari che circondano il tubulo. Nei nefroni juxtamidollari, i lunghi capillari peritubulari, che penetrano in profondità nella midollare, sono detti vasa recta. Questi capillari si raccolgono in venule e piccole vene, che portano il sangue all'esterno, attraverso la vena renale; si tratta di un sistema portale, la cui funzione è quella di filtrare liquido dal sangue a livello dei capillari glomerulari, per raccoglierlo nel lume del nefrone e quindi riassorbire liquido dal tubulo verso il sangue, a livello dei capillari peritubulari.

Elementi tubulari del rene

Il nefrone inizia con una struttura sferica cava, detta capsula di Bowman, che circonda il glomerulo. L'endotelio del glomerulo si fonde con l'epitelio della capsula di Bowman, in modo che il liquido filtrato dai capillari passi direttamente nel lume del tubulo. L'insieme del glomerulo e della capsula è detto corpuscolo renale. Dalla capsula il liquido filtrato scorre nel tubulo prossimale, poi nel tratto discendente dell'ansa di Henle e successivamente nel tratto ascendente dell'ansa di Henle, il liquido giunge così al tubulo distale.

I tubuli distali di alcuni nefroni (fino a otto) drenano in un dotto collettore che sfocia nella pelvi renale; ora, il liquido filtrato e modificato, detto ora urina, passa nell'uretere, per avviarsi all'escrezione. Da sottolineare il fatto che il tubulo distale passa tra l'arteriola efferente e quella afferente; questa regione è detta apparato juxtaglomerulare. La vicinanza del tubulo distale alle arteriole consente la comunicazione paracrina tra le due strutture, una caratteristica fondamentale per l'autoregolazione renale.

Processi del nefrone

• Filtrazione = dal sangue al lume
• Riassorbimento = dal lume al sangue
• Secrezione = dal sangue al lume
• Escrezione = dal lume all’ambiente esterno

Il nefrone svolge tre funzioni: filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione. Al termine di questi tre processi si ha l'escrezione dell'urina. I filtrati nella capsula di Bowman e il plasma sono a composizione simile e sono isoosmotici, con osmolarità di 300 mOsm. Mentre il filtrato scorre lungo il tubulo prossimale, circa il 70% del suo volume è riassorbito. Il riassorbimento avviene a seguito del trasporto dei soluti fuori dal lume da parte delle cellule del tubulo prossimale, con l'acqua che segue per osmosi. Il filtrato che abbandona il tubulo prossimale ha la medesima osmolarità del filtrato d'ingresso. La funzione principale del tubulo prossimale è il riassorbimento di un elevato volume di liquido isoosmotico.

Il filtrato passa nell'ansa di Henle, il sito per la diluizione delle urine. Mentre percorre l'ansa, sono riassorbiti più soluti che acqua, così che il filtrato diviene ipoosmotico rispetto al plasma. Quando esce dall'ansa, l'osmolarità è di 100 mOsm e il suo volume è sceso da 54 L/die (partenza 180 L/die) a 18 L/die. Il 90% del volume filtrato nella capsula di Bowman è stato riassorbito nei capillari.