Fisiologia e biofisica - apparato urinario (parte 1)

Eliminazione dell'acqua dal corpo

La eliminiamo attraverso le urine e attraverso i processi di vaporizzazione (prodotti al livello cutaneo e della mucosa respiratoria).

Bilancio idrico

È introdotta: È eliminata:

• H2O preformata
• Urine
• H2O bevuta
• Processi di evaporazione
• H2O di ossidazione (cute, muc. via resp.)

Di sotto si riporteranno delle cifre. Questo è un esempio: un soggetto di 70Kg, in media, dovrebbe, in una giornata (24h), assumere: 300g di carboidrati, 100g di proteine e 100g di Grassi e 56 mEq (milliequivalenti) di sale da cucina (NaCl).

Per la produzione dell'acqua di ossidazione, è importante l'apporto alimentare. È necessario introdurre quella quantità di acqua che va adeguilare le perdite totali minime inevitabili, cioè quelle che comunque noi perdiamo. Le vaporizzazioni sono 840cc, con le feci perdiamo 840cc, con le urine 760cc, quindi abbiamo un totale di 1700cc. Questo valore deve essere bilanciato con il minimo obbligatorio. Ovviamente, se una...

persona urina di più e mangia alimenti pieni d'acqua, introduce dell'acqua aggiuntiva e se non è aumentata la perdita attraverso i processi di vaporizzazione, sarà la diuresi che interverrà per eliminare quel qualcosa in più che noi abbiamo assunto.

I valori riportati in seguito sono valori medi (non assoluti).

Questo grafico è per avere un'idea degli ordini di misura:

Acqua introdotta:	Acqua eliminata:
H2O preformata	760cc
H2O bevuta	320cc
H2O di ossidazione	630cc
	1700cc

Evaporizzazione: 840cc

Con le feci: 100cc

Con le urine: 760cc

Totale: 2700cc

Come funziona il rene? L'unità funzionale del rene è il neurone. Ovviamente, sommando quello che succede al livello dei singoli nefroni, si ha la funzionalità renale. Cosa succede al livello di un nefrone? Il nefrone è formato dal corpuscolo renale (glomerulo renale + capsula di Bowman) e dal tubulo renale. Il glomerulo è formato da un ciuffo di capillari.

che provengono dall'arteriola afferente e che confluiscono nell'arteriola efferente. Questo ciuffo di capillari è accolto da una porzione dilatata, a fondo cieco, invaginata del tubulo renale, che è la capsula del Bowman. In questa si distingue una parete viscerale ed una parete parietale. Tra i due è presente uno spazio, che è la camera glomerulare. I capillari vengono abbracciati dai podociti, che costituiscono la parete viscerale. Questi sono delle cellule che presentano dei prolungamenti (con processi primari e secondari), che abbracciano il capillare e poi si interdigitano tra di loro. Quindi, noi avremo, tra il lume del capillare e la camera glomerulare, una barriera glomerulare che è data dall'endotelio, dalla lamina basale e dai processi dei podociti. Invece, i corpi dei podociti sporgono nella membrana glomerulare. Bisogna ricordare, inoltre, che l'endotelio dei capillari è fenestrato, la lamina basale è continua.e che tra la lamina basale e l'endotelio ci sono delle cellule (le cellule del mesangio), che sono stellate e contrattili e che contraendosi, riducono l'afflusso di sangue dal capillare (riducono, infatti, il calibro del capillare). Esse regolano il flusso di sangue all'interno del glomerulo. Ancora, tra i processi interdigitati dei podociti, ci sono delle fessure, che sono chiuse da una membrana. Anche al livello dello strato viscerale della capsula del Bowman, vi sono dei pori. La capsula del Bowman si continua con il tubulo contorto prossimale, che poi diviene rettilineo e si continua con la branca discendente sottile dell'ansa di Henle, vi è l'ansa e poi la branca ascendente sottile e la parte spessa (sempre dell'ansa di Henle), che si continua con il tubulo contorto distale che si apre nel dotto collettore. Questi dotti collettori convergono nel dotto del Bellini, che sfocia al livello della papilla della piramide renale. I nefroni possono averesia anse corte che lunghe. Quelle corte sono proprie dei nefroni corticali, invece, quelli con anse lunghe sono nefroni juxtamidollari. I nefroni midollari presentano glomeruli più piccoli e anse brevi che sono contenute tutte al livello della parte corticale del rene. Nei nefroni juxtamidollari, il glomerulo si trova vicino alla base della piramide renale. Essi presentano glomeruli più grandi e anse, così lunghe, che possono raggiungere quasi l'apice della piramide renale. Questi nefroni sono meno numerosi: sono il 15% dei nefroni totali. Molto importante è conoscere la vascolarizzazione del rene. Le arterie renali danno le arterie interlobali. Queste risalgono le piramidi (senza attraversarle) e poi arrivano alla base della piramide danno le arterie arciformi, dalla cui convessità originano le interlobulari, che forniscono, poi, l'arteriola afferente. Questa capillarizza nel ciuffo glomerulare, che confluisce nell'arteriola efferente, che

Il flusso sanguigno nel rene può risolversi nella rete capillare peritubulare, che confluisce poi nelle vene interlobulari, nelle vene arcuate, nelle interlobali ed infine nelle vene renali. Le arterie rette possono essere vere o spurie. Le arterie rette spurie originano dalla concavità delle arterie arciformi. Le arterie rette vere, invece, sono date dall'arteriola efferente. Queste discendono lungo le piramidi e presentano una porzione ascendente ed una ascendente. L'arteriola efferente può dare sia i capillari peritubulari sia le arterie rette. Le arteriose efferenti dei nefroni corticali (la cui ansa di Henle è limitata allo spazio corticale) danno origine ai capillari peritubulari. Quelle dei nefroni juxtamidollari (la cui ansa è più profonda) dà, anche, l'arteria retta vera, che deve scendere ed accompagnare l'ansa discendente dello Henle, per poi risalire con l'ansa ascendente dello Henle.

Al livello della membrana glomerulare avviene la filtrazione del sangue, attraverso la quale vengono eliminate le sostanze di scarto e vengono trattenute le molecole utili. La membrana glomerulare è costituita da tre strati: l'endotelio dei capillari glomerulari, la membrana basale glomerulare e l'epitelio dei podociti. Questa struttura permette il passaggio selettivo delle molecole in base alle loro dimensioni e cariche elettrostatiche.

Lì avviene una diffusione di acqua e soluti. Attraverso la membrana glomerulare, si ha il passaggio di plasma, in prima approssimazione, privo di proteine. In realtà, c'è anche un piccolo contenuto di proteine, che vengono riassorbite, però il grosso delle proteine non riesce a filtrare attraverso la membrana glomerulare. L'acqua, insieme ai soluti (sodio, potassio, il glucosio, gli ioni fosfato, il lattato...), passa liberamente. Invece, la parte corpuscolare (Es. globuli rossi) ed altre molecole proteiche non riescono ad attraversare. Chi è che dà l'energia per questo passaggio? Dipende, ovviamente, dal lavoro del cuore, che assicura una pressione idrostatica, al livello dell'arteriola afferente e quindi del capillare glomerulare. La pressione idrostatica, nel capillare, tende a spingere. Contro questa spinta, si oppone e cerca di trattenere questo passaggio di liquidi, la pressione colloido-osmotica (o oncotica), che dipende.

dalle macromolecole proteiche. Invece, la pressione idrostatica, nella capsula del Bowman è minima, così come è trascurabile quella oncotica, perché non si è avuto passaggio di proteine. La pressione colloido-osmotica del filtrato glomerulare è minima, anche la pressione idrostatica è bassa e si mantiene costante. La pressione idrostatica, passando da un estremità del capillare ad un'altra, scende di poco. Questo dipende, sia perché è abbastanza alta la pressione idrostatica (dato che le arteriose afferenti emergono ad angolo retto dalle arterie interlobulari), sia perché l'arteriola efferente offre una resistenza che mantiene alta la pressione all'estremità prossima contigua all'arteriola afferente. Quello che invece varia, rapidamente, è la pressione osmotica, perché questo plasma diventa concentrato di proteine. Infatti, la membrana glomerulare lascia passare

l'acqua (il solvente) e i soluti, mentre trattiene le proteine. Quindi, la pressione colloido-osmotica aumenta e si oppone alla fuoriuscita di acqua. Infatti, anche prima di raggiungere l'estremità vicina all'arteriola efferente del capillare, la pressione colloido-osmotica si equilibra con la pressione idrostatica e di conseguenza, si arresta questa filtrazione di plasma.

a) pressione idrostatica

b) pressione colloido-osmotica

c) pressione idrostatica della capsula di Bowman

* la pressione colloido-osmotica c) all'interno della capsula di Bowman è prossima allo zero, quindi, può essere trascurata.

Paragoniamo quello che succede al livello renale con quello che succede in un capillare periferico (al livello tessutale: del muscolo, della cute...). Anche qui troviamo la pressione idrostatica e la pressione colloido-osmotica all'interno del capillare e nei liquidi interstiziali. Nel tratto iniziale, la pressione idrostatica

un valore molto elevato a causa della pressione arteriosa che arriva al glomerulo. Questo permette un'alta filtrazione di liquido e sostanze dal sangue al filtrato glomerulare. Tuttavia, la pressione colloido-osmotica nel capillare glomerulare è molto bassa, poiché molte proteine sono filtrate nel filtrato glomerulare. Questo crea una differenza di pressione molto elevata tra la pressione idrostatica e la pressione colloido-osmotica, favorendo la filtrazione di grandi quantità di liquido e sostanze nel filtrato glomerulare.

deivalori più alti: 46-47mHg nel glomerulo renale e 32mHg all’interno dei capillari tessutali periferici(il sangue al livello glomerulare arriva con una pressione più elevata che al livello periferico). Inseguito, c’è questa rapida perdita di liquidi plasmatici, che aumenta la pressione colloido-osmotica.Lungo il suo percorso, però, la pressione idrostatica non si riduce allo così tanto, come nel capillareperiferico, perché è mantenuta alta dall’arteriola efferente. All’interno del capillare glomerulare è lapressione idrostatica, che si mantiene, pressoché, costante, invece, al livello tessutale è la pressionecolloido-osmotica a mantenersi costante. La pressione colloido-osmotica, invece, all’interno delglomerulo renale, aumenta, perché perde liquidi (viene sottratto dal plasma il filtrato glomerulare) ela concentrazione aumenta (le proteine, che rimangono, diventano più concentrate).

lle molecole. Questo fenomeno è chiamato effetto di esclusione stericamente. Le proteine sono grandi molecole che possono occupare spazio nel mezzo in cui si trovano. Quando la concentrazione di proteine aumenta, il numero di molecole di proteine presenti nel mezzo aumenta, creando una maggiore densità di proteine. Questa maggiore densità di proteine crea una sorta di barriera che ostacola la diffusione delle altre molecole nel mezzo. Le molecole più piccole possono ancora diffondersi, ma la loro velocità di diffusione diminuisce a causa dell'effetto di esclusione stericamente. Inoltre, le molecole di proteine possono anche interagire con le altre molecole presenti nel mezzo, formando complessi proteina-molecola che possono influenzare ulteriormente la diffusione delle molecole nel mezzo.