Fisiologia umana

IL COEFFICIENTE DI FILTRAZIONE (Kf)

Il Kf determina una variazione della velocità di filtrazione glomerulare quando varia la permeabilità della barriera a determinate sostanze o quando varia la superficie filtrante (un suo aumento stimola il processo di ultrafiltrazione, con conseguente aumento della VFG). Queste variazioni sono a loro volta determinate da variazioni di tipo fisiologico o patologico.

Tra le variazioni di tipo fisiologico abbiamo quelle dell'angiotensina II, mentre esempi di variazioni di tipo patologico sono la proteinuria o l'insufficienza renale cronica. La proteinuria si manifesta quando si ha un aumento del diametro dei pori glomerulari, con conseguente perdita di cariche negative e quindi alterazione della permeabilità della barriera. In queste circostanze le proteine non vengono recuperate e possono andare a finire nell'ultrafiltrato, per cui si ritrovano nelle urine determinando una situazione patologica nota come proteinuria.

L'insufficienza renale cronica, invece, si manifesta quando si ha una distruzione fisica dei glomeruli, con conseguente alterazione della struttura fisica dei glomeruli, riduzione della superficie filtrante e quindi riduzione della capacità di filtrazione glomerulare. PRESSIONE IDROSTATICA (Pi) La regolazione del processo di ultrafiltrazione è complicata poiché avviene a carico di un sistema complesso basato su pressioni, volumi e flussi ed è quindi importante, per comprenderla, correlare sempre la struttura alla funzione. Sappiamo che la pressione arteriosa fornisce la pressione idrostatica che induce la filtrazione glomerulare e la pressione idrostatica è, a sua volta, legata al diametro delle arteriole. Quindi teoricamente se si ha un aumento della pressione arteriosa, la VFG a livello dell'arteriola afferente dovrebbe aumentare, mentre dovrebbe diminuire all'arteriola efferente. In realtà, nonostante nell'organismo ci siano variazioni.

Di pressione arteriosa, la VFG si mantiene costante grazie ad un meccanismo di autoregolazione e assume un valore pari a 180 L/giorno (quindi resta uguale tra arteriola afferente e efferente). Tuttavia la costanza della VFG vale per un range di pressione arteriosa compreso tra 80 e 180 mmHg, poiché se la pressione arteriosa aumenta troppo (più di 180 mmHg) o diminuisce troppo (meno di 80 mmHg) il meccanismo di autoregolazione dell'organismo non regge lo sbalzo e la VFG rispettivamente aumenta e decresce (se decresce drasticamente il sangue non viene purificato correttamente). Questo sistema è analogo a quello che agisce a livello cerebrale e che assicura una costante pressione a livello del cervello in modo da proteggerlo, nonostante la pressione arteriosa possa subire variazioni. L'autoregolazione della VFG si attua mediante 2 meccanismi che agiscono parallelamente, influenzando l'ultrafiltrazione: meccanismo miogenico e meccanismo regolato da NaCl.

MECCANISMO MIOGENICO

La risposta miogena è la capacità delle cellule muscolari lisce di supportare la funzione renale, rispondendo ai cambiamenti di pressione. Quando aumenta la pressione arteriosa il muscolo liscio di arteriole afferenti e efferenti si stira, si verifica l'apertura di specifici canali ionici e questo porta la muscolatura liscia a contrarsi. La vasocostrizione di arteriole afferenti ed efferenti aumenta la resistenza al flusso di sangue, cioè il flusso di sangue attraverso le arteriole diminuisce. Nell'arteriola afferente questo provoca una riduzione della pressione idrostatica verso il glomerulo e questo si riflette in una riduzione della VFG. Nell'arteriola efferente, invece, l'aumento della resistenza al flusso di sangue provoca un accumulo di sangue a monte della costrizione dell'arteriola e la pressione idrostatica glomerulare aumenta, con conseguente aumento della VFG. I vari sistemi di regolazione miogena operano in contemporanea. 2382.

MECCANISMO DI FEEDBACK TUBULO-GLOMERULARE

Il glomerulo renale è costituito da una maglia di capillari che provengono dall'arteriola afferente e che poi si ricongiungono a livello dell'arteriola efferente. Il nefrone ha una configurazione ripiegata e per questo una porzione del tubulo distale passa tra arteriola afferente ed efferente. Questa porzione del tubulo distale è costituita da cellule molto specializzate chiamate cellule della macula densa, che possiedono proprietà differenti rispetto al resto del tubulo distale. Normalmente l'arteriola afferente porta il liquido a livello glomerulare, dove avviene il processo di ultrafiltrazione, il liquido passa nell'arteriola efferente e da qui nei capillari che circondano il tubulo distale e poi il dotto collettore. Quando aumenta il flusso attraverso il tubulo prossimale (con conseguente aumento della VFG) aumenta anche il flusso attraverso il tubulo distale in maniera coordinata e le cellule della macula densa,

agendo da sensori, percepiscono questo aumento del flusso a livello distale. Di conseguenza, grazie alla vicinanza anatomica esistente tra arteriola afferente e tubulo distale, le cellule della macula densa inducono il rilascio di sostanze paracrine che raggiungono l'arteriola afferente ed influenzano il suo diametro, cioè si verifica una costrizione dell'arteriola afferente, per cui aumenta la sua resistenza al flusso di sangue, diminuisce la pressione idrostatica a livello glomerulare e di conseguenza diminuisce la VFG. Viceversa quando il flusso di sangue diminuisce viene indotto il rilassamento dell'arteriola afferente. Quindi le cellule della macula densa hanno il compito di trasferire un segnale percepito a valle verso strutture a monte, in modo da innescare un processo di autoregolazione. Questo sistema, che varia il diametro dell'arteriola afferente, ha un effetto sulla pressione idrostatica, complessivamente prende il nome di apparato juxtaglomerulare. Larisposta innescata in questo meccanismo di feedback tubuloglomerulare dipende da variazioni dei livelli di NaCl (sodio cloruro). Infatti quando aumenta il flusso attraverso il tubulorenale (con conseguente aumento della VFG) aumenta anche la concentrazione di NaCl che arriva e le cellule della macula densa, a livello del tubulo distale, trasportano al loro interno una maggiore quantità di questo NaCl grazie al trasportatore Na-K-2Cl (sensore dei livelli di NaCl). Il sodio entrato nelle cellule della macula densa attiva la Na-K-ATPasi che ad ogni ciclo scambia 2 ioni Na con 3 ioni K e simultaneamente converte una molecola di ATP in ADP. Infine l'ADP è ulteriormente degradato ad adenosina, con perdita di Pi. L'adenosina e l'ATP incontrano ciascuno il proprio recettore: recettore P2X per l'ATP e recettore adenosina A1 per l'adenosina. Questi recettori sono localizzati sulle cellule MLV granulari che costituiscono la parete.

dell'arteriola afferente (cioè si tratta di cellule muscolari vascolari). L'azione combinata del recettore per l'adenosina e del recettore per l'ATP2+ causa un aumento livelli di Ca intracellulari a livello di queste cellule granulari e provoca una variazione nella degranulazione dell'arenina, cioè favorisce il rilascio, da parte di queste cellule, di granuli contenenti renina. La renina va in circolo ed, essendo una proteasi, taglia l'angiotensinogeno, convertendolo in angiotensina. L'angiotensina è un ormone proteico con forti proprietà vasocostrittrici, per cui l'aumento della sua concentrazione provoca la contrazione dei vasi sanguigni e la VFG diminuisce. Infatti se si taglia un grosso vaso per bloccare il flusso di sangue si verifica un'incrementata produzione di angiotensina. Nel processo inverso, cioè quando il flusso attraverso il tubulo renale diminuisce, la concentrazione di angiotensina diminuisce ed i vasi

sanguigni si rilassano, con conseguente incremento dellaVFG. Quindi in generale possiamo dire che variazioni del flusso di sangue innescano un segnalamento endocrino o, come in questo caso, paracino, mediati da variazioni di concentrazione di NaCl. Complessivamente il sistema analizzato prende il nome di renina-angiotensina- aldosterone ed ha il compito di regolare i volumi di sangue circolanti ma fornisce anche al rene la capacità di rispondere a variazioni di osmolarità, percepite come variazioni di concentrazione di NaCl. Anche l'aldosterone ha quindi un ruolo importante da questo punto di vista, poiché è un ormone che regola le variazioni dei livelli di +Na e H2O a livello dei tubuli renali e, a seconda dei livelli di aldosterone circolanti, ci può essere più o meno riassorbimento di Na e H2O a livello renale. Il sistema renina- angiotensina- aldosterone è presente anche in altri distretti dell'organismo, a livello dei quali

regola flussi, volumi e sangue circolante nei diversi tessuti. In conclusione possiamo affermare che la pressione arteriosa può variare per diversi motivi e se non esistesse un meccanismo di autoregolazione la VFG varierebbe linearmente alla variazione della PA e del FER (aumento PA aumento FER aumento VFG) e ci sarebbe un'enorme discrepanza fra assunzione ed escrezione con conseguente squilibrio idrosalino. Invece il meccanismo miogeno e il meccanismo di feedback tubuloglomerulare mantengono costante la VFG nonostante le variazioni di PA, grazie ad un disaccoppiamento della PA dalla funzione renale (FER e VFG), in modo da assicurare che l'escrezione e l'assunzione di acqua e soluti rimangano in equilibrio. Tuttavia bisogna tener presente 3 punti fondamentali:

• L'autoregolazione è assente con PA minore di 80-90 mmHg.
• L'autoregolazione non è perfetta se la pressione aumenta troppo.
• Oltre che dai meccanismi di autoregolazione,

e, inviano segnali per la costrizione dell'arteriola efferente, riducendo così il flusso sanguigno ai reni.  L'ormone antidiuretico (ADH), prodotto dall'ipotalamo e rilasciato dalla ghiandola pituitaria, agisce anche sulla costrizione dell'arteriola efferente, aumentando la pressione sanguigna e riducendo la filtrazione glomerulare.  L'angiotensina II, prodotta dal sistema renina-angiotensina-aldosterone, è un potente vasocostrittore che agisce sull'arteriola efferente, aumentando la pressione sanguigna e riducendo la filtrazione glomerulare. D'altra parte, gli stimoli vasodilatatori agiscono sulla componente endocrina e includono:  L'ormone atriale natriuretico (ANP), prodotto dalle cellule del cuore, che agisce sulla dilatazione dell'arteriola efferente, aumentando così la filtrazione glomerulare.  L'ossido nitrico (NO), prodotto dalle cellule endoteliali dei vasi sanguigni, che agisce sulla dilatazione dell'arteriola efferente, aumentando la filtrazione glomerulare. In conclusione, il FER (Filtrato Glomerulare Effettivo) e la VFG (Velocità di Filtrazione Glomerulare) possono essere modificati da diversi ormoni e dall'attività nervosa, che agiscono sulla costrizione o dilatazione dell'arteriola efferente.