Fisiologia umana, parte 3

GLOMERULARE

Nel glomerulo l’agente che favorisce la filtrazione è la pressione sanguigna.

I meccanismi che regolano questa autoregolazione sono 2:

1. MECCANISMO MIOGENICO

L’arteriola afferente è capace di vasocostringersi come meccanismo riflesso dell’aumento della

pressione arteriosa; in particolare abbiamo diversi casi.

Quando la pressione sistemica è normale (120mmHg), la pressione idrostatica nel glomerulo è

normale (60mmHg), che garantisce un diametro normale dell’arteriola afferente, il che permette di

raggiungere una velocità di filtrazione glomerulare normale (125mL/min).

Se faccio esercizio fisico c’è un aumento del tono del sistema nervoso simpatico, e la pressione

arteriosa aumenta (durante l’esercizio), quindi la pressione nell’arteriola afferente aumenta, e la

velocità di filtrazione glomerulare aumenta. L’organismo cercherà di ridurre la velocità di filtrazione

glomerulare (per riportarla a 125mL), vasocostringendo l’arteriola afferente (meccanismo di

regolazione a breve termine) a valle, quindi nel glomerulo, torna normale la pressione di filtrazione

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e quindi anche la velocità di filtrazione.

In caso di riposo, la pressione scende, si riduce la velocità di filtrazione glomerulare, per cui l’arteriola

afferente si dilata per ridurre le resistenze per riportare a valori normali la velocità di filtrazione

glomerulare.

2. MECCANISMO TUBULO-GLOMERULARE

Esso è un meccanismo sulla base delle caratteristiche del filtrato. È un meccanismo a feedback che

origina da un sensore che si trova nella transizione tra ansa ascendente di Henle e tubulo convoluto

distale. Dopo essere sceso il filtrato nell’ansa di Henle, zona molto iper-osmolare, quando il filtrato

risale l’ansa di Henle ed esce dalla midollare del rene, c’è un processo molto attivo di riassorbimento

di ioni. Quindi il filtrato deve essere di un certo volume e ipo-osmolare. Finora il meccanismo è

automatico. Se aumenta la velocità di filtrazione glomerulare, il volume di filtrato aumenta, ma tale

filtrato non è così ipo-osmolare come dovrebbe, perché il nefrone non fa in tempo a ridurre così

tanto l’osmolarità; infatti il nefrone ha ricevuto più filtrato di quello che riesce a manipolare, quindi

deve rallentare la velocità di filtrazione glomerulare.

Se il filtrato è iper-osmolare, si manda un vasocostrittore, che fa sì che l’arteriola afferente sia

vasocostretta, la pressione si riduce e si riduce anche la velocità di filtrazione glomerulare. Quindi

lavorando più lentamente, il nefrone produce un filtrato con osmolarità ridotta. Se invece la pressione

si riduce, la velocità di filtrazione glomerulare è troppo bassa, il filtrato viene lavorato molto bene,

quindi l’osmolarità del filtrato si riduce, in quanto l’ansa di Henle lavora il poco filtrato molto bene.

Se il filtrato ha una bassa osmolarità, la risposta è un po’ differente: si abbassa la velocità di filtrazione,

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il vasocostrittore non viene più rilasciato, l’arteriola afferente si vasodilata, e le cellule

iuxtaglomerulari vengono stimolate a rilasciare renina. Questo genera per primo un segnale di

vasocostrizione di arterie a valle (aumento della pressione di filtrazione renale) grazie all’angiotensina

II, e poi l’aldosterone va a valle del filtrato ad agire sul tubulo convoluto distale e sul dotto

conduttore, facendo riassorbire più Na e più acqua, grazie all’ormone antidiuretico. A valle quindi

abbiamo dei meccanismi che fanno sì che più fluidi vengano trattenuti, quindi il volume del sangue

aumenti, e aumenti anche la pressione di perfusione è un meccanismo più a lungo termine.

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La placca ateromatosa sull’arteria renale riduce l’afflusso di sangue al rene, anche la sua perfusione,

quindi la velocità di filtrazione glomerulare e l’osmolarità del filtrato si riduce, le cellule della macula

densa mandano segnali alle cellule iuxtaglomerulari che producono renina, che con il sistema renina-

angiotensina-aldosterone cercano di aumentare la pressione in questo rene ipertensione di

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origine renale. I barocettori capiscono che la pressione è alta, ma il rene non capisce che il resto del

corpo è in ipertensione, e basta una stenosi di uno dei 2 reni a causare un’ipertensione molto alta.

Occorre intervenire chirurgicamente per eliminare la placca a livello renale e ristabilire la situazione.

Un aumento di pressione causato da uno stress acuto causa un aumento di pressione di filtrazione

e un aumento di perdite renali, ma c’è un meccanismo di controllo legato alla risposta allo stress

acuto. Nello stress acuto, in cui abbiamo perso sangue, oppure abbiamo un’elevata probabilità di

perderlo (attacco-fuga), il sistema nervoso simpatico fa aumentare la pressione, per mantenere

l’integrità del sistema cardiovascolare. Quando la risposta simpatica è sufficientemente forte, le

catecolammine fanno una cosa paradossale: shutdown del rene. In condizioni di stress, la risposta

simpatica prende il controllo, anche nei confronti della risposta di autoregolazione del rene: la

pressione scende molto, e c’è una profonda scarica simpatica che vasocostringe l’arteriola afferente

(vasocostringe anche quella efferente), quindi la velocità di filtrazione è molto bassa, comunque ho

una pressione di filtrazione minima grazie all’aumento delle resistenze a valle (vasocostringendo

anche l’arteriola efferente le resistenze a monte diminuiscono la pressione di filtrazione, ma quelle

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a valle la aumentano). Il sangue quindi va maggiormente agli organi vitali, cerco di conservare tutti i

fluidi, anche se la riduzione della velocità di filtrazione non può aumentare all’infinito, perché occorre

espellere i prodotti di scarto. Quando il soggetto viene reidratato (es. in ambulanza si manda in vena

soluzione fisiologica, che contiene Na che sta fuori dalle cellule), si aumenta il volume del sangue, la

pressione sanguigna viene riportata a livelli di riposo, si riduce la stimolazione simpatica e il rene si

riapre dopo lo shutdown, quindi si normalizza la velocità di filtrazione glomerulare e il volume di

filtrato. Lo shutdown renale è può essere così forte da indurre insufficienza renale (es. aumento di

creatininemia). © Laila Pansera – 26

Processazione del filtrato

Il rene si riprende parti del filtrato in 2 fasi:

1. Attività iniziali di processazione del filtrato; fase automatizzata e non regolata, e costituisce tutto

il percorso dal glomerulo all’apparato iuxtaglomerulare

2. Fine tuning, regolate secondo le esigenze dell’organismo.

La stragrande maggioranza dell’attività di riassorbimento del filtrato è automatica.

PROCESSI INIZIALI

Una volta che il filtrato si è generato, i primi segmenti del nefrone riassorbono i soluti e l’acqua nel

sangue per ristabilire il suo volume e la sua composizione. Inoltre rimuovono alcuni soluti dal sangue

e li secernono nel filtrato per regolare finemente la composizione del sangue.

La tattica del rene è buttare tutto, tranne molecole grosse, e poi si riprede quello che gli serve.

Si filtrano centinaia di litri al giorno, e le vie di passaggio di acqua e soluti sono:

1. Via trans-cellulare, che passa attraverso le cellule, passando attraverso la membrana del

lume e poi attraverso le membrane basolaterali

2. Via para-cellulare, che passa attraverso le tight junctions, che permettono all’acqua e a

qualche soluto di passare.

L’acqua deve andare dal filtrato all’interstizio, tenendo conto che il filtrato ha le stesse caratteristiche

del plasma, tranne le proteine (osmolarità di 300). Per far sì che l’acqua vada verso l’interstizio devo

aumentare l’osmolarità dell’interstizio, in questo modo l’acqua si sposta verso dove i soluti sono più

concentrati. Questa acqua ama le regioni dove l’osmolarità aumenta, e quindi per arrivarci segue sia

la via para-cellulare, che quella trans-cellulare. Per rendere l’interstizio iper-osmolare, trasporto

Na dalle cellule all’interstizio, attraverso pompe ioniche (ATPasi Na-K). Questo trasporto avviene nella

membrana basolaterale. In questo modo l’acqua diffonde dal tubulo attraverso le tight junctions o

attraverso le cellule seguendo il Na ed equilibrando le 2 osmolarità. A questo punto ulteriori ioni Na

vengono riassorbiti nella cellula attraverso la membrana luminale (trasporto passivo, co-trasportatori,

contro-trasportatori).

Quindi il trasporto basolaterale di Na ha 2 effetti: aumenta l’osmolarità interstiziale, causando la

diffusione di acqua nel lume, e riduce le concentrazioni intracellulari di Na, facendo sì che ulteriore

Na venga riassorbito attraverso la membrana luminale, e poi venire espulso.

Le pompe Na-K buttano dentro K e portano fuori Na, e sono localizzate membrana basolaterale, non

nell’orletto a spazzola della membrana luminale. Portando fuori Na e facendo entrare K, abbiamo

però dei canali passivi per il K che fanno uscire il K. Questo fa sì che il Na esca sempre, e il K sia in

equilibrio, ma comunque il Na può sempre entrare nella parte luminale. Ci sono anche dei carrier per

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il glucosio, GLUT, trasportatori passivi, che permettono al glucosio di uscire o entrare (ma il glucosio

esce). Questo glucosio è quello che entra nella cellula dal lume, attraverso dei co-traspotatori Na-

glucosio perché l’orletto a spazzola della membrana luminale ha dei canali ionici e dei co-

trasportatori SGLT, e co-trasportatori per amminoacidi, e contro-trasportatori Na-H. Qui non si

utilizza ATP, ma si utilizza con forza il gradiente di Na, che è stato generato a livello della membrana

basolaterale a livello delle ATPasi Na-K.

Questo fa sì che normalmente, quando il filtrato attraversa il tubulo convoluto prossimale, tutto il

glucosio e gli amminoacidi vengono ripresi, a meno che la glicemia non sia troppo alta. Questa è la

ragione fondamentale per cui quando un soggetto ha il diabete ha un aumento di diuresi. Infatti in

iperglicemia, il numero di co-trasportatori Na-glucosio non è sufficiente per riprendere le elevate

concentrazioni nel filtrato. Quindi parte del glucosio non verrà riassorbito. Il diabete è una malattia

silente per molto tempo. Se la glicemia aumenta, l’osmolarità del sangue aumenta, e fa raggrinzire

le cellule. La persona beve tanto e urina tanto, e le cellule sono disidratate. Si va anche in coma

iperosmolare. Il nostro organismo ci difende dal coma iperosmolare, quindi il rene tende a non

riassorbir