Apparato urinario 1

TCP.

Il TCP compie una brusca curva he porta il tubulo renale in direzione della zona midollare,

costituendo l’ansa di Henle. Questa può essere suddivisa in un tratto discendente e in un tratto

ascendente. Nel tratto discendente il flusso è diretto verso la pelvi renale, nel tratto ascendente

verso la corticale. Ogni tratto è composto da un segmento spesso e da un segmento sottile. I

termini spesso e sottile si riferiscono all’altezza dell’epitelio. Il segmento spesso del tratto

discendente ha funzioni simili a quelle del TCP: esso pompa ioni sodio e cloruro al di fuori del

tubulo. I segmenti sottili sono liberamente permeabili all’acqua, ma non ai soluti; la fuoriuscita di

acqua da tali segmenti contribuisce a concentrare il fluido tubulare.

Il segmento spesso del tratto ascendente dell’ansa di Henle termina formando un angolo acuto

in prossimità del corpuscolo renale. La porzione iniziale del tubulo contorto distale (TCD) passa

tra l’arteriola afferente e quelle efferente. Il TCD ha un diametro minore del TCP e le sue cellule

epiteliali sono prive di microvilli. Questo svolge tre processi vitali: secerne attivamente ioni,

acidi, farmaci e tossine, riassorbe selettivamente ioni sodio e calcio dal fluido tubolare e

riassorbe selettivamente l’acqua.

Le cellule epiteliali del TCD che si trovano in prossimità del corpuscolo renale sono più alte di

quelle che caratterizzano il restante TCD. Questa regione è chiamata macula densa. Le cellule

della macula densa sono strettamente associate a insolite cellule muscolari lisce che si trovano

nella parete dell’arteriola afferente. Queste cellule prendono il nome di cellule iuxtaglomerulari.

La macula densa e le cellule iuxtaglomerulari costituiscono l’apparato iuxtaglomerulare, una

struttura a funzione endocrina che recerne l’ormone eritropoietina e l’enzima renina.

Il tubulo contorto distale si apre nel sistema collettore. Ciascun nefrone drena all’interno di un

dotto collettore vicino. Diversi dotti collettori convergono in un dotto papillare che si apre in un

calice minore. Il sistema collettore regola la composizione del fluido e determina la

concentrazione osmotica finale e il volume dell’urina.

FILTRAZIONE, RIASSORBIMENTE E SECREZIONE

Lo scopo della produzione dell’urina è mantenere l’omeostasi mediante la regolazione del

volume e della composizione del sangue. Questo processo prevede l’escrezione di soluti e di

prodotti di rifiuto del metabolismo. Tre prodotti organici di rifiuto sono di particolare rilievo:

1. Urea, prodotta attraverso la scissione degli aminoacidi;

2. Creatinina, generata nel tessuto muscolare scheletrico dalla scissione del creatinfosfato

(ruolo importante nella contrazione muscolare);

3. Acido urico, formato dal riciclaggio delle basi azotate appartenenti a molecole di RNA.

Questi prodotti di rifiuto che circolano nel torrente sanguigno, possono essere eliminati solo con

l’urina. La loro rimozione è inevitabilmente accompagnata dalla perdita di acqua.

Per svolgere le loro funzioni, i reni utilizzano tre meccanismi diversi:

1. Filtrazione. Durante questa fase la pressione sanguigna spinge l’acqua e i soluti

attraverso le pareti dei capillari glomerulari nello spazio capsulare.

2. Riassorbimento. Consiste nella rimozione di acqua e soluti dal filtrato e nel loro trasporto

attraverso l’epitelio tubulare nel fluido peritubulare. La maggior parte delle sostanze

riassorbite sono nutrienti utili all’organismo. Il riassorbimento è un processo selettivo che

può realizzarsi sia per diffusione semplice che mediante l’intervento di proteine di

trasporto.

3. Secrezione. È il trasporto di soluti attraverso l’epitelio tubulare, dal fluido peritubulare

verso quello contenuto all’interno del tubulo. È un processo necessario, perché la

filtrazione non è in grado di spingere fuori dal plasma tutte le sostanze in esso disciolte.

È un processo di supporto per la filtrazione ed è il primo metodo di escrezione di alcune

sostanze compresi i farmaci.

Filtrazione

Durante la filtrazione, la pressione idrostatica spinge l’acqua attraverso i pori della membrana di

filtrazione e le molecole di soluto abbastanza piccole da attraversale questi pori vengono

trasportate insieme all’acqua. A livello del corpuscolo renale, la membrana di filtrazione

specializzata permette il passaggio di proteine plasmatiche più piccole.

Riassorbimento e secrezione

I processi di riassorbimento e secrezione a livello dei reni coinvolgono una combinazione di

meccanismi diversi: diffusione, osmosi, diffusione mediata da canali e trasporto mediato da

proteine trasportatrici o carrier.

 Nella diffusione facilitata, una proteina di trasporto veicola una molecola attraverso la

membrana plasmatica senza dispendio di energia.

 Il trasporto attivo è guidato dall’idrolisi di ATP in ADP sul versante interno della

membrana. Pompe di scambio e altre proteine di trasporto sono attive lungo i tubuli

renali.

 Nel cotrasporto, due substrati attraversano la membrana legati alla proteina di trasporto.

Il movimento segue sempre il gradiente di concentrazione di almeno uno dei substrati

trasportati.

 Nel controtrasporto i due ioni trasportati si muovono in direzioni opposte. Questo

meccanismo è presente nel TCP, TCD e nel sistema collettore.

Tutti i processi mediati da molecole di trasporto possiedono cinque caratteristiche comuni:

1. Un substrato specifico si lega a una proteina di trasporto che ne facilita il movimento

attraverso la membrana;

2. Una particolare proteina di trasporto funziona normalmente in una sola direzione;

3. La distribuzione delle proteine di trasporto può variare in porzioni diverse della superficie

cellulare;

4. La membrana di ogni cellula tubulare contiene molti tipi di proteine di trasporto;

5. Le proteine trasportatrici, come gli enzimi, sono soggette a saturazione.

Normalmente tutte le proteine plasmatiche e i nutrienti, quali glucosio e gli aminoacidi, vengono

rimossi dal fluido tubulare mediante diffusione facilitata o cotrasporto. Se le concentrazioni di tali

nutrienti aumentano nel fluido tubulare, la velocità di riassorbimento aumenta finché le proteine

di trasporto non vengono saturate. Una concentrazione superiore a quella del trasporto tubulare

massimo supera la capacità di riassorbimento del nefrone e alcune sostanze restano nel fluido

tubulare e vengono escrete con l’urina. Il trasporto massimo determina dunque la soglia renale,

cioè la concentrazione plasmatica alla quale un composto specifico o uno ione fanno la loro

comparsa nell’urina. La soglia renale varia in base al composto. Il valore soglia per il glucosio è

approssimativamente di 180 mg/dl mentre quello degli amminoacidi è di circa 65 mg/dl.

PRESSIONI DI FLITRAZIONE

Il processo di filtrazione glomerulare prevede un passaggio attraverso la membrana di

filtrazione che è costituita da tre strutture: l’endotelio capillare, la membrana basale glomerulare

e le fessure di filtrazione. Quest’ultime sono il filtro più fitto. Le proteine plasmatiche sono le

uniche molecole che non riescono a passare.

Il fattore più importante coinvolto nella filtrazione glomerulare è l’equilibrio tra la pressione

idrostatica e quella colloido-osmotica da entrambi i lati delle pareti capillari.

La pressione idrostatica glomerulare è la pressione esercitata dal sangue nei capillari

glomerulari. Tale pressione tende a far passare l’acqua e le molecole di soluti dal plasma al

filtrato ed è di circa 50 mm Hg. La pressione idrostatica glomerulare si oppone alla pressione

idrostatica capsulare che tende a spingere l’acqua e i soluti verso il plasma. Questa pressione

si instaura grazie alle resistenze del flusso presenti nel nefrone e nel sistema tubulare. La

pressione idrostatica netta è la differenza tra la pressione idrostatica glomerulare e quella

capsulare.

La pressione colloido-osmotica è la pressione esercitata dalle proteine in sospensione nella

soluzione. Questa tende a muovere l’acqua del filtrato verso il plasma, opponendosi alla

filtrazione.

La differenza tra le due pressioni dà luogo alla pressione di filtrazione.

RIASSORBIMENTO E SECREZIONE

Il riassorbimento consente di recuperare materiali utili, mentre la secrezione serve a eliminare

prodotti di rifiuto non filtrate a livello del glomerulo.

Le cellule del tubulo contorto prossimale riassorbono normalmente il 60-70% del volume del

filtrato prodotto nel corpuscolo renale. I materiali riassorbiti penetrano nel fluido peritubulare,

diffondono nei capillari peritubulari e sono velocemente reimmessi nella circolazione. Il TCP ha

cinque funzioni principali:

1. Riassorbimento di nutrienti organici. In circostanze normali, prima che il fluido raggiunga

l'ansa del nefrone, il TCP riassorbe più del 99% del glucosio, degli amminoacidi e di altri

nutrienti organici presenti nel fluido. Tale riassorbimento si attua attraverso meccanismi di

trasporto facilitato e di cotrasporto.

2. Riassorbimento attivo di ioni. Il TCP trasporta attivamente vari ioni, tra i quali ioni sodio,

potassio, bicarbonato e, inoltre, magnesio fosfato e solfato. Le pompe ioniche coinvolte

possono essere influenzate dai livelli circolanti di ioni e ormoni. Per esempio,

l'angiotensina II stimola il riassorbimento di Na+ lungo il TCP. Mediante il riassorbimento

di anidride carbonica il TCP è capace di recuperare indirettamente il 90% degli ioni bi-

carbonato dal fluido tubulare. Il bicarbonato è impor-tante in quanto stabilizza il pH

ematico.

3. Riassorbimento dell'acqua. I processi di riassorbimento hanno un effetto diretto sulle

concentrazioni di soluti all'interno e all'esterno dei tubuli. Il filtrato presente nel TCP

possiede la stessa concentrazione osmotica del fluido peritubulare. Mano a mano che le

attività di trasporto procedono, la concentrazione dei soluti del fluido tubulare decresce,

mentre aumenta quella del fluido peritubulare. In questa fase l’osmosi spinge l'acqua dal

fluido tubulare verso il fluido peritubulare.

4. Riassorbimento passivo di ioni. Dato che vi è un riassorbimento attivo di ioni e che

l'acqua lascia il fluido tubulare per osmosi, le concentrazioni di altri soluti presenti nel

fluido tubulare tendono ad aumentare. Se le cellule del tubulo sono permeabili a tali

soluti, essi tenderanno a passare attraverso le cellule nel fluido periubulare mediante

diffusione passiva.

5. Secrezione. Nel TCP si verifica anche una secrezione attiva. Dal momento che il TCD ha

solo modeste capacita assorbenti rispetto al TCP, il suo meccanismo secretorio verrà

considerato durante la trattazione del TCD.

Il riassorbimento di ioni e composti ce si verifica lungo il TCP coinvolge molte proteine di

trasporto diverse.

Circa il 60-70% de