Fisiologia e biofisica - apparato urinario (prima parte)

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, dall'alamina 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 continuacon 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 avere sia 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 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

capillariperitubulari 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 nefronijuxtamidollari (la cui ansa è più profonda) dà, anche, l'arteria retta vera, che deve scendere edaccompagnare l'ansa discendente dello Henle, per poi risalire con l'ansa acendente dello Henle.Che cosa succede al livello della membrana glomerulare? Lì avviene una diffusione di acqua e disoluti. 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 partecorpuscolare (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 all'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.

1. pressione idrostatica
2. pressione glomerulare
3. pressione colloido-osmotica
4. pressione idrostatica

dellacapsula di Bowman* la pressione colloido-osmoticac) all’interno della capsula di Bowman è prossima allo zero, quindi, puòessere 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 lapressione colloido-osmotica all’interno del capillare e nei liquidi interstiziali. Nel tratto iniziale, lapressione idrostatica endocapillare prevale sulla pressione oncotica endocapillare (ci soffermiamosu queste due, perché sono le pressioni più rilevanti). Andando dall’estremità arteriolare a quellavenulare del capillare c’è una non trascurabile caduta della pressione idrostatica, mentre lapressione colloido-osmotica rimane, pressoché, costante. Quindi, il passaggio di liquidi, dai capillariai tessuti e dai tessuti ai capillari, è funzione della pressione idrostatica(questa,

infatti, subisce una diminuzione). Inizialmente, questa pressione prevale ed i liquidi, dai capillari, escono e vanno nei tessuti. Distalmente, prevale la pressione colloido-osmotica e, quindi, vengono riassorbiti i liquidi all'interno dei capillari.

a) pressione idrostatica b) pressione colloido-osmotica

Arteriosa Venula

a) (b b) (a

Capillare

Liquido interstiziale

Il caso del capillare glomerulare è differente. Infatti, già inizialmente, la pressione idrostatica ha dei valori 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). In seguito, 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 così tanto, come nel capillare periferico, perché è mantenuta alta.

capillare glomerulare la pressione idrostatica è costante, mentre la pressione colloido-osmotica aumenta. Questo perché nel glomerulo renale vengono persi liquidi e la concentrazione delle proteine aumenta. L'aumento della concentrazione di proteine crea una forza che si oppone alla diffusione del plasma attraverso la membrana glomerulare. Inizialmente, la pressione oncotica è inferiore, consentendo il passaggio di liquidi dal capillare alla capsula del Bowman. Successivamente, la pressione oncotica aumenta fino a diventare uguale alla pressione idrostatica, impedendo ulteriori passaggi di filtrato glomerulare. Quindi, nel capillare la filtrazione dipende dalla pressione idrostatica, mentre nel capillare glomerulare dipende dalla pressione idrostatica e dalla pressione colloido-osmotica.

glomerulo è funzione della pressione colloido-osmotica. Da chi è mantenuta la pressione idrostatica? Da cosa è assicurata? La pressione idrostatica dipende dal lavoro del cuore (il cuore pompa creando questi gradienti di pressione). La spinta verso l'esterno (dei capillari e del glomerulo) del plasma è data dal cuore. La formazione di questo liquido che si raccoglie nella camera del Bowman, per poi fluire nel lume del tubulo, dipende da questa pressione idrostatica. Questa pressione promuove il riassorbimento dei soluti, attraverso la barriera, finché questa forza viene equilibrata dalla pressione colloido-osmotica (dovuta all'aumento della concentrazione delle proteine), che si oppone. Come possiamo calcolare la quantità di plasma che filtra attraverso la membrana glomerulare al livello dei reni, nell'unità di tempo (cioè quella che è la velocità di filtrazione glomerulare)? Per misurare la velocità

to per misurare la VFG si utilizza l'inulina come sostanza di filtrazione. L'inulina è un polimero del fruttosio che viene estratto dai tuberi della Dalia e ha particolari proprietà.