Gastroenterologia - la nefrologia

Nefrologia: anatomia e fisiologia

Descrizione generale dei reni

I reni sono due organi a forma di fagiolo lunghi 12 cm e si trovano nella zona lombare, dietro il peritoneo (retroperitoneali), che insieme alle vie urinarie costituiscono l’apparato escretore. Servono a purificare il sangue dai rifiuti prodotti dal corpo e la principale sostanza di scarto eliminata con l’urina è l’urea, prodotta dal fegato.

Struttura dei reni

Ogni rene è ricoperto da 3 strati di tessuto connettivo: capsula renale, capsula adiposa e fascia renale. Sul lato mediale si trova l’ilo renale da cui entrano le arterie renali e escono le vene renali e gli ureteri. La superficie interna del rene comprende una zona corticale, una midollare e un seno renale. La corticale è la porzione più esterna, la midollare è interna e forma 6 – 18 formazioni triangolari chiamate piramidi midollari. La base delle piramidi è rivolta verso la corticale, mentre l’apice si proietta nei calici minori. Per lobo renale si intende l’insieme di piramide, corticale e colonne renali. La produzione di urina si ha nei lobi e viene scaricata nei calici minori. Quattro o cinque calici minori formano un calice maggiore formando una camera detta pelvi renale.

Nefroni

I nefroni sono piccolissime strutture tubulari che danno l’avvio alla produzione di urina, e ogni rene ha in media 1,25 milioni di nefroni. L’85% dei nefroni sono corticali, mentre il restante 15% sono iuxtamidollari. Il tubulo renale inizia a livello del corpuscolo renale che contiene una fitta rete di capillari chiamata glomerulo.

Funzionamento del glomerulo

Il sangue arriva al glomerulo tramite un’arteriola afferente e si allontana tramite un’arteriola efferente, attraverso le pareti del glomerulo avviene la filtrazione del sangue da cui deriva il filtrato glomerulare, una soluzione aproteica, che dal corpuscolo passa nel tubulo. I tratti principali del tubulo sono: tubulo contorto prossimale, ansa di Henle e tubulo contorto distale.

Componenti del nefrone

Corpuscolo renale

Il corpuscolo renale comprende il glomerulo, il segmento iniziale del tubulo renale e la capsula di Bowman. La filtrazione nel corpuscolo avviene grazie alla pressione sanguigna e viene prodotto un filtrato simile al plasma grazie al funzionamento di 3 barriere: endotelio capillare, membrana basale ed epitelio glomerulare. Nel filtrato sono presenti oltre ai rifiuti metabolici anche altre sostanze come glucosio, acidi grassi, aminoacidi e vitamine che possono essere utili all’organismo e che verranno riassorbite nel tubulo contorto prossimale.

Tubulo contorto prossimale

Il primo tratto del tubulo renale ha inizio in corrispondenza del polo urinifero del corpuscolo renale. Nel tubulo contorto prossimale la principale funzione è l’assorbimento, infatti vengono riassorbiti tutti i nutrienti organici (glucosio), le proteine plasmatiche e il 60% degli ioni sodio e cloro, potassio, calcio, magnesio, bicarbonati, fosfati, solfati, nonché naturalmente l’acqua.

Ansa di Henle

L'ansa di Henle è la continuazione del tubulo contorto prossimale ed è composta da un segmento discendente e uno ascendente, il primo scende verso la midollare, il secondo risale verso la corticale. Ogni segmento contiene un tratto spesso e uno sottile. L’ansa di Henle riassorbe un ulteriore 25% di acqua dal fluido tubulare e una percentuale ancora maggiore di sodio e cloro. Il riassorbimento che avviene normalmente a livello del tubulo contorto prossimale e ansa permette il recupero di tutte le sostanze nutritive, dell’85% di acqua e del 90% di sodio e cloro.

Tubulo contorto distale

Il tubulo contorto distale è la continuazione dell’ansa di Henle ed è un’importante sito per la secrezione di ioni, acidi e altre sostanze, il riassorbimento di sodio e calcio dal fluido tubulare e il riassorbimento di acqua e fosfati che aiuta a concentrare il fluido tubulare. Le attività di trasporto attivo del sodio sono controllate dall’aldosterone secreto dalle surrenali. Le cellule epiteliali del TCD sono più alte di tutte le altre e questa zona viene chiamata macula densa. Queste cellule controllano la concentrazioni degli elettroliti nel fluido e sono a stretto contatto con insolite fibre muscolari chiamate cellule iuxtaglomerulari. Nello spazio tra glomerulo e TCD si trovano le cellule del mesangio extraglomerulare che insieme a macula densa e cellule iuxtaglomerulari formano l’apparato iuxtaglomerulare. Questo ha una funzione endocrina e secerne due ormoni: renina ed eritropoietina che vengono rilasciati quando c’è una riduzione della pressione sanguigna renale.

Sistema dei dotti collettori

Il TCD si apre nel sistema collettore comprendenti i tubuli reunienti, i dotti collettori e i dotti papillari. I dotti reunienti connettono ogni nefrone al dotto collettore più vicino. Più dotti collettori confluiscono a formare i dotti papillari che si svuotano in un calice minore della pelvi renale. Oltre al trasporto del fluido tubulare, il sistema collettore regola definitivamente il volume e la pressione osmotica, ciò si realizza tramite la variazione della permeabilità dei dotti all’acqua. Se dunque la permeabilità è scarsa l’urina sarà diluita, mentre se la permeabilità è alta l’urina sarà molto concentrata. L’ormone antidiuretico (ADH o vasopressina) è responsabile del controllo della permeabilità a livello del sistema collettore, quindi maggiore sarà la concentrazione di ADH circolante, maggiore sarà l’acqua riassorbita e più concentrata sarà l’urina.

Funzioni del rene

Le funzioni principali del rene sono:

• Eliminare i prodotti finali del catabolismo azotato (urea, acido urico, creatinina, solfati, ecc)
• Regolare il volume del liquido extracellulare e perciò del contenuto idrico dell’organismo
• Regolare la pressione osmotica del liquido extracellulare, tramite il riassorbimento di sodio e acqua
• Regolare il PH ematico tramite il riassorbimento e la produzione di HCO₃
• Regolare la concentrazione ematica di importanti metaboliti e ioni
• Detossificare l’organismo da composti tossici per poi eliminarli
• Produrre diversi ormoni ad azione sistemica come la renina (per regolare la pressione arteriosa sistemica), l’eritropoietina (principale regolatore dell’eritropoiesi) e calcitriolo (forma attiva della vitamina D₃, importantissimo ormone regolatore del metabolismo del calcio)

Produzione di urina

L’acqua tubulare residua con le sostanze in essa disciolte diventa urina. L’urina viene formata dal rene mediante 3 meccanismi:

• Filtrazione glomerulare
• Riassorbimento tubulare (con passaggio selettivo di sostanze utili come acqua ed elettroliti, dall’ultrafiltrato al sangue)
• Secrezione tubulare (con passaggio di sostanze dal sangue all’ultrafiltrato)

L’ammontare di qualsiasi sostanza presente nell’urina (carico escreto) è dato dalla seguente espressione: CARICO ESCRETO (E)=CARICO FILTRATO (F)-CARICO RIASSORBITO (R)+CARICO SECRETO (S). Nella pratica clinica un ottimo metodo per calcolare la filtrazione glomerulare è rappresentato dalla clearance plasmatica della creatinina. Il termine clearance indica la velocità di escrezione urinaria di una sostanza. L’esame per il controllo della clearance della creatinina (CICr) è diviso in due parti: raccolta di un campione di urine delle 24 ore e prelievo di un campione di sangue per determinare la creatininemia (0,5 – 1,2 mg/dl per le donne, 0,7 – 1,2 mg/dl per gli uomini). Questo test serve a controllare la presenza di patologie renali in quanto la clearance ci dà la misura del sangue depurato dai reni in un minuto e permette di individuare, in base al suo valore, i pazienti che dovranno entrare in emodialisi o in dialisi peritoneale. La ClCr si calcola con la seguente formula: (Creatinina urinaria · Volume urinario) / Creatinina serica = ClCr. I valori normali vanno dagli 85 ai 125 ml/min e sono aumentati in gravidanza e diminuiti negli anziani e nei bambini.

L’insufficienza renale

L’insufficienza renale rappresenta la perdita di nefroni con incapacità di eliminare scorie, concentrare le urine e regolare il bilancio elettrolitico. Le possibili cause di insufficienza renale possono essere diabete, ipertensione, aterosclerosi, insufficienza cardiaca, glomerulonefriti, ostruzioni, tossicità da aminoglicoside, mezzi di contrasto, abuso di analgesici, ecc. L’insufficienza renale può essere diagnosticata tramite la storia clinica del paziente, l’esame obiettivo, l’esame delle urine ed altri test ematochimici (creatininemia alta, clearance della creatinina bassa, potassio elevato e sodio basso). L’uremia è lo stato terminale dell’insufficienza renale derivante dall’accumulo nel sangue di sostanze azotate poiché i reni non riescono ad eliminarle. L’uremia può comportare fra i vari effetti patologici: cefalea, sonnolenza, stato confusionale, coma, tremori, convulsioni, anoressia, vomito, diarrea, insufficienza cardiaca, dispnea, arresto cardiaco da iperpotassemia, anemia, emorragie, lesioni cutanee, iperazotemia, acidosi metabolica, ipocalcemia, ecc. La dialisi o il trapianto di rene sono le sole terapie dell’insufficienza renale terminale. La dialisi è una metodica di depurazione dell’organismo realizzata mediante l’utilizzo di membrane semipermeabili e di apposite soluzioni (liquido dializzante), e può essere peritoneale o emodialisi.

Forme di insufficienza renale

• Sindrome nefrosica
• Sindrome nefritica
• Insufficienza renale acuta
• Insufficienza renale cronica

Sindrome nefrosica

La sindrome nefrosica è un insieme di sintomi e segni clinici causati da una alterazione dei glomeruli renali che comporta una perdita di proteine con le urine di oltre i 3,5 grammi al giorno. La sindrome è caratterizzata dalla triade: perdita di proteine con riduzione delle proteine nel sangue (soprattutto ipoalbuminemia), edemi ed ipercolesterolemia. I sintomi ed i segni clinici di base comprendono proteinuria, ipoalbuminemia, edema e iperlipidemia. A questi possono conseguire anoressia, debolezza, lipiduria (perdita di lipidi con le urine), ipercoagulabilità e cc. Si riscontra un'aumentata suscettibilità alle infezioni per deplezione di immunoglobuline, in particolare IgG, dovuta alle perdite urinarie, ed ipocalcemia (conseguente all'ipoalbuminemia) a cui può conseguire iperparatiroidismo e/o alterato metabolismo della vitamina D. La sindrome nefrosica può essere primitiva, cioè conseguente ad un danno primitivamente renale, o secondaria, cioè conseguente ad una malattia che non colpisce esclusivamente i reni. Nel primo caso le glomerulopatie che più frequentemente causano sindrome nefrosica sono la glomerulopatia a lesioni minime, la glomerulosclerosi segmentaria e focale, la glomerulonefrite membranosa e la glomerulonefrite membrano-proliferativa. I sintomi sono frequentemente simili e per una diagnosi di certezza è sempre necessaria una biopsia renale. Nei casi in cui essa è secondaria, la sindrome nefrosica compare come complicanza di diverse malattie, fra queste la più frequente è la nefropatia diabetica; segue il lupus eritematoso sistemico ed il mieloma multiplo. L'importante edema presente nella sindrome nefrosica è dovuto principalmente alla diminuzione della pressione oncotica intracapillare conseguente all'ipoalbuminemia. La sintesi epatica, benché aumentata in valore assoluto, risulta insufficiente nel compensare la ipoalbuminemia. L'edema si aggrava nel momento in cui si attiva il sistema renina-angiotensina-aldosterone, conseguente alla riduzione del volume ematico (i liquidi vengono intrappolati nell'interstizio) e rapidamente evolvente verso un grave quadro di ritenzione di sodio e liquidi. Inoltre, il fegato produce una grande quantità di fibrinogeno che, unitamente alla deplezione renale di antitrombina III e altri fattori anticoagulanti, giustifica la ipercoagulabilità che si riscontra frequentemente nella sindrome nefrosica. Un'ulteriore complicanza dell'ipercoagulabilità in corso di sindrome nefrosica è la possibile trombosi di una delle vene renali. Sono inoltre evidenti, in corso di sindrome nefrosica, alterazioni nei livelli plasmatici dei lipidi; in particolare si osserva un aumento di trigliceridi, LDL e VLDL. La causa di questa iperlipidemia è riconducibile alla perdita urinaria di alcuni fattori che regolano il metabolismo e all'accumulo nel sangue di acidi grassi liberi in conseguenza della perdita di albumina (la quale lega e trasporta appunto anche gli acidi grassi). Il trattamento sintomatico prevede la somministrazione di diuretici dell’ansa (furosemide) in dosi anche elevate, ma strettamente controllate onde evitare effetti collaterali, eparina o Aspirina (per proteggere dalla ipercoagulabilità del sangue) e antagonisti della sintesi del colesterolo (per ridurre l'ipercolesterolemia). Spesso la proteinuria permane e può determinare un danno renale (insufficienza renale) progressivo.

Sindrome nefritica

La sindrome nefritica è un complesso di segni e sintomi che può manifestarsi in molte nefropatie. Si presenta con ematuria (talvolta associata a presenza di cilindri ematici nelle urine), edema e ipertensione. In alcuni casi è associata ad insufficienza renale acuta. La proteinuria è spesso presente in quantità modesta, comunque inferiore ai 3 grammi nelle 24 ore. Spesso si osserva una transitoria riduzione della velocità di filtrazione glomerulare; in alcuni casi si ha un aumento dei livelli di creatinina sierica. Spesso sono presenti alterazioni dell'escrezione urinaria di sodio, che possono essere responsabili dell'edema (tipicamente periorbitario, più frequente nei soggetti giovani) e dell'ipertensione (più comune negli anziani). Una sindrome nefritica si può osservare in seguito ad infezioni batteriche o virali delle alte vie respiratorie, in particolare, in seguito ad un'infezione da streptococco di gruppo A può insorgere una sindrome nefritica provocata dalla formazione di immunocomplessi che si depositano a livello glomerulare; la formazione degli immunocomplessi è stimolata da alcuni antigeni tipici dello streptococco (glomerulonefrite post-streptococcica).

Insufficienza renale acuta

L' insufficienza renale acuta (IRA) è una sindrome clinica caratterizzata da una rapida riduzione della funzionalità renale (calo della VFG) che determina aumento della azotemia, uremia, creatininemia, oliguria, alterazioni elettrolitiche e dell'equilibrio acido-base. La perdita della funzionalità renale è evidenziabile con la misurazione della creatinina nel siero che consente di stimare la funzione renale. Classicamente le cause di insufficienza renale vengono classificate in base alla sede anatomica del danno renale quindi è necessario ricordare che:

• Il sangue arriva al rene attraverso le arterie renali
• Viene filtrato a livello glomerulare
• Il filtrato glomerulare passa attraverso i tubuli renali e viene in gran parte riassorbito
• Il fluido finale (le urine) lascia il rene attraverso le vie escretrici (pelvi renale, uretere, vescica, uretra)

Un'alterazione della funzione renale (acuta o cronica) può essere causata da qualsiasi processo che altera qualunque di queste strutture e/o la loro funzionalità. Si parlerà pertanto di IRA prerenale quando vi è un'alterazione dell'elemento 1, IRA renale quando gli elementi interessati sono il 2 od il 3 e di IRA post renale (od ostruttiva).