Il rene (Fisiologia umana)

I reni e le vie urinarie

I reni hanno la forma di fagiolo. Le loro funzioni sono: filtrazione, regolazione della pressione, secrezione di farmaci, regolazione dell'equilibrio acido-base, ormonale (perché produce eritropoietina e renina), secrezione della vitamina D, regolazione del bilancio di acqua ed elettroliti, e gluconeogenesi. I prodotti del catabolismo dei reni sono urea, acido urico, creatinina, urobilina e farmaci.

Il rene è formato da una parte midollare e una corticale. La sua unità morfo-funzionale è il nefrone, formato da capillari glomerulari, lo spazio di Bowmann, un tubulo contorto prossimale, tubulo rettilineo prossimale, ansa di Henle (branca discendente sottile, branca ascendente sottile, branca ascendente spessa), macula densa, tubulo contorto distale, tubulo di connessione, dotto collettore corticale, dotto collettore della midollare esterna e interna. Dopo tutto questo percorso si arriva alla papilla.

Tipi di nefroni

Esistono due tipi di nefroni: superficiali e iuxtaglomerulari. I primi hanno un'ansa di Henle corta, che attraversa lo strato esterno della midollare, invece i secondi ce l'hanno molto più lunga e arrivano nella midollare interna.

Vascolarizzazione del rene

I due vasi renali originano direttamente dall'aorta addominale: l'arteria renale si divide in arterie segmentali, che a loro volta si dividono in arterie interlobari, poi arterie arcuate o arciformi, poi arterie interlobulari, dalle quali parte l'arteriola afferente che entra nel corpuscolo renale e fuoriesce come arteriola efferente. Questa poi continua da un lato con una ricca rete vascolare costituita dai capillari peritubulari, mentre dall'altro lato con i vasa recta. Da questi vasi poi si riparte con un circolo venoso omonimo alle arterie precedenti, fino a sfociare nella vena cava inferiore.

Capillari renali vs sistemici

La differenza tra un capillare sistemico normale e un capillare renale? Nei capillari sistemici attraverso l'endotelio passa acqua, ossigeno e sostanze nutritive, invece nei reni c'è l'allontanamento di acqua e soluti che vanno verso la capsula di Bowmann. Inoltre, nei capillari sistemici si arriva mediante un'arteriola e si continua mediante una venula, invece nei capillari renali si arriva mediante un'arteriola afferente e si continua con un'arteriola efferente.

Effetti dell'ingestione di acqua e NaCl

Durante l'ingestione di acqua, cosa avviene a livello del liquido extracellulare e del liquido intracellulare? Nel liquido extracellulare si ha un aumento di volume delle cellule ma una diminuzione dell'osmolarità, idem per quanto riguarda il liquido intracellulare. Se invece anziché ingerire acqua, ingeriamo NaCl (sale da cucina) nel liquido extracellulare, si ha un aumento sia del volume che dell'osmolarità, mentre nel liquido intracellulare si ha una diminuzione del volume cellulare ma un aumento dell'osmolarità. Se le variazioni osmotiche sono eccessive, si ha la morte della cellula.

Processi fondamentali nel nefrone

I tre processi fondamentali che avvengono all'interno del nefrone sono: filtrazione, secrezione e riassorbimento. La filtrazione avviene a livello del glomerulo ed è il processo mediante il quale sia acqua che soluti abbandonano il sistema vascolare ed entrano nello spazio di Bowmann. La secrezione è il passaggio di sostanze dal liquido extracellulare al lume del tubulo renale. Il riassorbimento avviene nel tubulo contorto prossimale in maggior parte, ed è il passaggio di sostanze dal lume del tubulo renale fino all'interstizio renale (contrario della secrezione). La risultante di questi tre processi equivale all'escrezione. Tutto il liquido che viene filtrato + tutto il liquido che viene secreto - il liquido che viene riassorbito = escrezione.

Velocità di filtrazione glomerulare (VFG)

La quantità di filtrato prodotto in un minuto dal rene è denominata velocità di filtrazione glomerulare (VFG), che in un uomo è di circa 125 ml/min, ossia 180 litri di filtrato al giorno. Se non ci fosse il riassorbimento, faremmo 180 litri di pipì al giorno!

La VFG si calcola mediante la clearance (depurazione), ossia il volume di plasma che viene depurato da quella sostanza nell'unità di tempo. Se questa sostanza viene regolarmente filtrata, ma non viene né riassorbita, né secreta, allora la clearance sarà = VFG.

Calcolo della clearance

La formula è:

[URINA] x FLUSSO URINARIO
CLEARANCE =
[PLASMA ARTERIOSO]

L'inulina è un polisaccaride che possiede dei legami che non vengono attaccati e distrutti dagli enzimi gastro-intestinali, dal punto di vista terapeutico serve a riequilibrare la flora intestinale. Essa viene filtrata ma non viene né riassorbita né secreta né metabolizzata. La clearance dell'inulina = VFG.

Frazione di filtrazione

La frazione di filtrazione è il rapporto tra VFG e il flusso plasmatico renale. In condizioni normali, solo 1/5 del plasma che attraversa i reni viene filtrato, gli altri 4/5 vanno ai capillari peritubulari e non entrano nel lume del nefrone.

Ora, se una sostanza è come l'inulina, ossia viene solamente filtrata, il rapporto tra la clearance di questa sostanza (X) e quella dell'inulina = 1. Se questo rapporto è <1 significa che la sostanza (X) è stata riassorbita. Se invece è >1 significa che questa sostanza viene filtrata ma anche secreta.

Una sostanza molto simile all'inulina è la creatinina, la differenza tra le due è che la creatinina la troviamo all'interno dell'organismo, mentre l'inulina andrebbe iniettata, però entrambe vengono solamente filtrate, quindi la clearance della creatinina è molto simile a quella dell'inulina.

Clearance di glucosio, penicillina e urea

La clearance del glucosio è 0 perché il glucosio viene totalmente filtrato e riassorbito, infatti nell'esame delle urine risulta assente.

La penicillina invece è una sostanza che viene tutta filtrata e nel 50% secreta. Di conseguenza, la sua clearance sarà 150 ml/min.

L'urea viene completamente filtrata ma nel 50% viene riassorbita, quindi la sua clearance è 50 ml/min.

Fattori che influenzano la VFG

Fattori che influenzano la VFG: la permeabilità all'acqua della membrana glomerulare, la pressione netta di filtrazione (PNF), e la superficie disponibile per la filtrazione. VFG = K(f) x PNF.

Se si ha un'entrata maggiore di sali all'interno del nostro organismo (le rustiche), i reni devono intervenire con un controllo fisiologico, variando la pressione all'interno dell'arteriola afferente. Il processo avviene mediante una vasocostrizione o vasodilatazione dell'arteriola stessa. Con una vasocostrizione, la VFG diminuisce, e anche il flusso renale diminuisce perché ai reni così facendo arriva meno sangue.

Se invece la vasocostrizione si ha a livello dell'arteriola efferente, la VFG aumenta perché aumenta anche la pressione, mentre il flusso renale diminuisce ovviamente.

Se si ha un aumento delle proteine, la pressione oncotica aumenta e la VFG diminuisce. Se le proteine sono inferiori, viceversa. In entrambi i casi, il flusso renale resta sempre uguale perché non si ha vasocostrizione.

Regolazione della VFG

La regolazione della VFG avviene mediante un’autoregolazione oppure con un controllo neuro-endocrino. Il primo caso funziona solo se la pressione arteriosa è compresa tra 80 e 180 mmHg. In questo meccanismo di controllo, l'incremento del flusso ematico verso i reni non deve variare la VFG. Man mano che aumenta la pressione arteriosa, il flusso dovrebbe aumentare, però se il range di pressione è compreso tra 80-180 mmHg, il flusso resta quasi costante, così come la VFG. Ciò che aumenta invece è l'escrezione di Na.