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Fisiologia e biofisica - apparato urinario (seconda parte)

Appunti di Fisiologia e biofisica del professor Chieffi sull'apparato urinario, parte seconda: processi nel tubulo renale, velocità di filtrazione glomerulare, il glucosio, carico filtrato, trasporto massimo di glucosio e di soglia renale per il glucosio, l’osmolarità, gradiente di osmolarità. Vedi di più

Esame di Fisiologia e Biofisica docente Prof. S. Chieffi

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giunzioni verso il polo (apicale) della cellula (sempre lateralmente) troviamo degli spazi, che sono

gli spazi intercellulari laterali. Un evento fondamentale, al livello del tubulo prossimale è quello che

,

riguarda il Sodio. Questo riassorbimento è sostenuto dall’attività della pompa sodio-potassio. La

pompa è presente al livello della membrana basale e della membrana laterale. Che cosa fa questa

pompa? Espelle tre ioni sodio ed introduce due ioni potassio. In questo modo, la concentrazione del

sodio all’interno della cellula è mantenuta molto bassa (al livello del citoplasma). Inoltre assicura il

mantenimento di un gradiente elettrico, che al livello delle cellule dei tubuli prossimali è di -70mV.

Perciò il sodio, contenuto nel liquido tubulare, è soggetto a questo gradiente elettrochimico, che è

sostenuto dalla pompa. L’esistenza di questo gradiente elettrochimico fa sì che (il sodio) diffonda

attraverso la membrana apicale all’interno della cellula. Quindi, entra e poi la pompa lo espelle.

Questo trasporto (del sodio), dal lume tubulare all’interno della cellula è assicurato dal

mantenimento di un gradiente elettrochimico, grazie all’attività della pompa sodio-potassio. Questo

gradiente elettrochimico per il sodio viene sfruttato, poi, per trasportare altri soluti, grazie a

molecole (proteine di membrana) che co-trasportano: il sodio con il glucosio, il sodio con gli

amminoacidi oppure con il lattato, con il fosfato…. Quindi abbiamo dei co-trasportatori. Si parla, in

questo caso, di trasporto attivo secondario. Tutto deriva dall’attività della pompa sodio-potassio,

che crea un gradiente elettrochimico per il sodio, il sodio diffonde e questa diffusione del sodio

all’interno della cellula, secondo il gradiente elettrochimico, genera energia che viene sfruttata per

trasportare altri soluti (potassio, glucosio lattato…). Così avviene il riassorbimento di altre molecole

importanti (come, ad esempio, gli amminoacidi) al livello del tubulo prossimale.

Vediamo l’esempio del glucosio. Per il glucosio vi è una proteina co-trasportatrice, che lega uno

ione sodio e una molecola di glucosio e li porta all’interno della cellula. Il glucosio, in seguito, al

livello della membrana basale viene ulteriormente trasportato nel liquido interstiziale da un’altra

molecola trasportatrice. Quindi, grazie alla pompa sodio-potassio si crea il gradiente elettrochimico,

che permette la diffusione del sodio all’interno della cellula. Il sodio, a sua volta, trascina con se

una molecola di glucosio. Nel ratto il glucosio si accompagna a due ioni sodio.

+

3 Na Glucosio

+

2 K +

1Na Uomo

3

Glucosio

+

3Na Glucosio

+

2 K +

2Na Ratto

Glucosio

Per quanto riguarda il glucosio, poiché esiste un numero limitato di molecole trasportatrici, questo

sistema si può saturare, se la concentrazione di glucosio (il numero di molecola di glucosio) è

superiore alla capacità di questo sistema trasportatore, di riprendere il glucosio dal liquido tubulare,

di portarlo all’interno della cellula e poi nel liquido interstiziale. Quando viene superata questa

capacità (di trasporto massimo di glucosio), ne consegue la presenza di glucosio nelle urine.

Soffermiamoci, adesso, su tre concetti: di carico filtrato, di trasporto massimo di glucosio e di

soglia renale per il glucosio.

Il carico filtrato è appunto la quantità che attraversa la membrana glomerulare nell’unità di tempo.

Per il glucosio, in media, è di circa 125mg al minuto. Viene calcolato moltiplicando quella che è la

velocità di filtrazione glomerulare (VFG) per la concentrazione di glucosio nel plasma, perché il

glucosio attraversa la membrana glomerulare completamente. Quindi, facendo 125 ml al minuto,

per 1 mg su ml, avrete 125 mg al minuto. Questo è la più alta quantità di glucosio che attraversa in

condizioni normali, in media, la membrana glomerulare.

Carico Filtrato = 125 mg/min

Carico Filtato = VFG x [glucosio] = 125 ml/min x 1mg/ml = 125mg/min

Il sistema di trasporto per il glucosio viene saturato quando il carico filtrato è (in media) di 375 mg

al minuto nel maschio e di 300 mg al minuto nella femmina (vi è una differenza tra maschio e

femmina).

Trasporto max glucosio = 375mg/min

300mg/min

Questo rappresenta il carico filtrato massimo, che satura completamente questo sistema di trasporto

per il glucosio. Però, già quando il carico tubulare supera i 220mg al minuto, piccole quantità di

glucosio compaiono nell’urina. Questo da che cosa dipende? Dipende dal fatto che il sistema di

trasporto per il glucosio non si satura, in tutti i tubuli, con lo stesso carico di glucosio (c’è quello

che si satura prima, e quello che si satura dopo). Quindi già a 220mg compare il glucosio nelle

urine. La soglia renale per il glucosio è quella concentrazione di glucosio plasmatico, alla quale il

glucosio comincia a comparire nell’urina. La soglia teorica, tenendo conto del trasporto massimo di

glucosio, è di 300mg per dl. Invece, la soglia effettiva è di 200mg per dl nel sangue arterioso e

180mg per dl nel sangue venoso (dl = 100ml).

Soglia teorica = 300mg/dl Soglia effettiva = 200mg/dl (sangue arterioso)

180mg/dl (sangue venoso)

Abbiamo visto, che il trasporto del glucosio avviene grazie ad una molecola (proteina di membrana)

che co-trasporta (insieme ad uno ione sodio) solo il glucosio. Ovviamente c’è un numero

determinato di queste molecole nel nefrone, che si trovano al livello del tubulo prossimale. Quando

la concentrazione di glucosio nel plasma è di 100mg per 100ml, queste molecole co-trasportatrici

riescono a prendere tutto il glucosio e a sottrarlo dal lume tubulare. Quindi dal tubulo prossimale

viene riassorbito tutto il glucosio, che è filtrato e nelle urine non ritrovate glucosio. Però, se la

concentrazione di glucosio nel sangue aumenta e ,quindi, aumenta anche la quantità di glucosio che

filtra in un minuto, queste proteine lavorano al massimo per trasportarlo, ma non ce la fanno. Di

conseguenza il glucosio rimane nel lume tubulare e lo ritrovate nelle urine. La capacità di sottrarre

glucosio dal lume tubulare da parte dei tubuli, non è uguale per tutti i tubuli (c’è chi si satura prima

e chi si satura dopo). Quindi, se aumenta la quantità di glucosio che filtra nell’unità di tempo, parte

scorrerà lungo il lume di alcuni nefroni, parte lungo il lume di altri nefroni, e se , ad esempio, alcuni

nefroni hanno una capacità più bassa di sottrarre glucosio, il glucosio non sottratto da tali tubuli lo

ritroviamo nelle urine (sebbene gli altri nefroni sono, in queste condizioni, capaci di sottrarre tutto il

glucosio). La presenza di glucosio già ad un carico tubulare di 220 mg al minuto, dipende dalla

minore capacità di alcuni nefroni nel trasportare il glucosio, e quindi sottrarlo dal liquido tubularte.

Perciò, se noi riportiamo su un grafico nelle ascisse la concentrazione di glucosio plasmatico e nelle

ascisse quanto glucosio filtra nell’unità di tempo, voi vedete che inizialmente (quindi al di sotto di

un carico tubulare di 220 mg al minuto) tutto il glucosio viene riassorbito, perché nelle urine non lo

ritrovate. Invece raggiunti i 220mg al minuto inizia a comparire glucosio nelle urine, perché a

questo punto si iniziano a saturare alcuni, ma non tutti, i nefroni. Quindi, poiché questi pochi

nefroni, che hanno una capacità di assorbire glucosio più bassa, vengono saturati, lasciano sfuggire

del glucosio che si ritrova, poi, nelle urine. Questo diagramma si riferisce al glucosio che viene

secreto. 100

Carico 200

Tubulare

mg/min Filtrato Riassorbito

300 Trasporto max

400

500 Escreto

100 200 300 400 500

[glucosio plasmatico] mg/min

Quindi, inizia a comparire glucosio nelle urine quando il carico tubulare è di 220 mg/min. Poi,

arriveremo ad un valore tale, che tutti i nefroni sono saturati nella loro capacità. Di conseguenza,

aumentando la concentrazione di glucosio plasmatici, raggiungerete un valore massimo di

assorbimento, mentre aumenta quello di glucosio che viene secreto. Cioè, se tutti i tubuli avessero

uno stesso trasporto massimo, avveniva il riassorbimento totale del glucosio, finché non si

raggiungeva questo trasporto tubulare massimo (trasporto max glucosio), e quindi si lo ritrovava

nelle urine (tutto il glucosio non riassorbito). Ma poiché non tutti i tubuli si saturano allo stessa

concentrazione di glucosio, ritroviamo il glucosio nelle urine anche prima di raggiungere il valore

di trasporto massimo del glucosio. È fisso il numero di nefroni che si saturano? No, esistono valori

medi nella popolazione. La quantità di glucosio che ritroviamo nelle urine dipende, anche dalla

velocità di filtrazione glomerulare. Nel senso che, se la velocità di filtrazione glomerulare è più

bassa, il sistema ha a disposizione più tempo per sottrarre glucosio e la soglia renale sarà più alta.

La soglia sarà più alta perché il carico tubulare dipende sia dalla concentrazione plasmatica che

dalla velocità di filtrazione glomerulare. I valori mostrati sono valori medi. Infatti se un soggetto ha

una velocità di filtrazione più bassa, le molecole trasportatrici possono lavorare più a lungo su quel

liquido, di conseguenza, in questo caso la soglia è più alta di quella di un soggetto con velocità di

filtrazione più elevata. Quelli che vi sto mostrando, come i valori che ritrovate sul testo, sono valori

medi, ma possono esserci piccole oscillazione da individuo ad individuo. Già nel tratto iniziale del

tubulo prossimale si ha un assorbimento completo di glucosio e di amminoacidi e anche un marcato

. Questi processi di co-trasporto sono molto intensi al livello del tubulo

assorbimento dell’HCO

3

prossimale. Man mano che vengono sottratti soluti dal liquido tubulare, anche l’acqua segue questo


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DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti di Fisiologia e biofisica del professor Chieffi sull'apparato urinario, parte seconda: processi nel tubulo renale, velocità di filtrazione glomerulare, il glucosio, carico filtrato, trasporto massimo di glucosio e di soglia renale per il glucosio, l’osmolarità, gradiente di osmolarità.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - durata 6 anni) (CASERTA, NAPOLI)
SSD:

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeria0186 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia e Biofisica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Seconda Università di Napoli SUN - Unina2 o del prof Chieffi Sergio.

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