Fisiologia e biofisica - apparato urinario (terza parte)

APPARATO URINARIO (3)

14/12/06 prof. Chieffi

La volta scorsa ci siamo fermati a come avviene il riassorbimento dell'acqua a livello del dotto collettore. Il processo di concentrazione delle urine è possibile perché esiste un gradiente di osmolarità lungo le piramidi midollari e grazie alla proprietà del dotto collettore di essere o non essere permeabile all'acqua. Questa sua permeabilità è regolata dalla presenza o assenza della vasopressina. Inizialmente c'è un riassorbimento dell'acqua che avviene necessariamente, invece a livello del dotto collettore può avvenire o non avvenire a seconda se è presente la vasopressina oppure no. La presenza di vasopressina incide notevolmente sulla concentrazione dei soluti nelle urine e quando è presente si ha riassorbimento dell'acqua nel dotto collettore della midollare, l'urina sarà molto concentrata, ipertonica. In assenza di vasopressina

L'urina sarà ipotonica e non venendo riassorbita acqua il volume delle urine va da un estremo di ½ litro a un massimo di 23 litri al giorno. A livello dei tubuli collettori la vasopressina agisce sulle cellule principali, che espongono il recettore per l'ormone. Nel citoplasma apicale di queste cellule ci sono vescicole con acquaporina2, quando la vasopressina si lega al recettore le vescicole migrano verso la membrana, si fondono con questa e vengono esposte le acquaporine2 (canali per l'acqua). Prima dell'azione della vasopressina sono esposte in piccolo numero. Le cellule principali del dotto intercalare sono sensibili anche all'azione di un altro ormone che è l'aldosterone, prodotto dalla corticale del surrene. L'aldosterone si lega a dei recettori, raggiunge il nucleo e regola l'espressione genica, soprattutto di geni che esprimono proteine per i canali del sodio che vengono poi esposti a livello della membrana.

Il riassorbimento del sodio a livello del tubulo prossimale e del braccio ascendente stretto dell'ansa di Henle è sostenuto dall'azione della pompa sodio/potassio. A livello di queste cellule principali è associata l'entrata del sodio con l'uscita di ioni idrogeno o di ioni potassio e con l'entrata del cloro. Quindi a livello del tubulo prossimale c'è cotrasporto, mediato da proteine trasportatrici, con glucosio, lattato ecc; a livello del braccio spesso dell'ansa di Henle è associato allo scambio di ioni cloro e potassio che vengono riassorbiti; invece a livello dei tubuli collettori è associato allo scambio di potassio, di ioni idrogeno che escono e anche al riassorbimento di ioni cloro. Sulle cellule P (principali) agiscono sia la vasopressina che l'aldosterone con riassorbimento di acqua, sodio, ioni potassio, cloro e ioni idrogeno. Un'altra molecola di cui è importante considerare il destino è l'urea.

L'urea viene riassorbita secondo gradiente di concentrazione. Dunque viene assorbito il sodio che crea un gradiente osmotico per l'acqua che viene a sua volta assorbita, l'urea si fa più concentrata nel lume tubulare e quindi diffonde verso il liquido interstiziale. Per questo passaggio sono state individuate delle proteine trasportatrici. L'urea è meno riassorbibile dell'acqua, quindi segue l'acqua ma non attraversa l'epitelio tubulare con la stessa facilità dell'acqua. L'acqua può essere riassorbita al massimo per il 99% mentre l'urea (prodotto di scarto del metabolismo) solo per il 40-70% il resto viene eliminato.

Un altro aspetto importante nella funzionalità del nefrone è quello della secrezione degli idrogenioni (rientra nei meccanismi dell'equilibrio acido-base). A livello del tubulo prossimale abbiamo una molecola trasportatrice detta antiporto che media lo scambio fra il

sodio che viene riassorbito e l'idrogenione che viene ceduto. Da dove deriva l'idrogenione? Deriva dall'anidride carbonica e dall'acqua (prodotte dal metabolismo ossidativo) su cui agisce l'anidrasi carbonica per formare acido carbonico che a sua volta si dissocia in ione bicarbonato e idrogenione. Nel lume tubulare l'idrogenione reagisce con lo ione bicarbonato che dal plasma lo ritroviamo nel filtrato glomerulare del liquido tubulare. A livello dei microvilli delle cellule tubulo-prossimali è presente l'anidrasi carbonica che scinde l'acido carbonico, in direzione opposta a quanto detto prima, in acqua e anidride carbonica. Quindi l'anidride carbonica viene recuperata dal lume tubulare, altra viene prodotta del metabolismo per produrre l'idrogenione (oltre che essere usata per il metabolismo). Quindi lo ione bicarbonato viene recuperato attraverso un meccanismo non diretto.