Nefrologia

Nefrologia

La nefrologia

Il nefrologo è un medico che si occupa dello studio del rene e delle vie urinarie ma non è un chirurgo in quanto la figura chirurgica è rivestita dall’urologo anche se le due figure sono sovrapponibili (ad esempio se il paziente si rivolge al nefrologo per una cisti che poi si scopre essere un cancro verrà mandato in urologia oppure se il paziente si rivolge ad un urologo per un potenziale cancro che poi si scopre essere una cisti viene mandato in nefrologia).

L’insufficienza renale è una patologia gravissima caratterizzata dall’assenza del funzionamento dei reni che è risultata mortale fino al 1946 quando è stata introdotta la pratica della dialisi, la quale permette di far sopravvivere il paziente anche per 35-40 anni anche se non rappresenta una cura per la condizione patologica che è permessa solo dal trapianto di rene. L’insufficienza renale è una complicazione di numerose patologie cardiache, epatiche e tumorali e rappresenta un elemento prognostico infausto in quanto la pre-urina filtrata dal glomerulo subisce delle modificazioni.

L'anatomia del rene

L’apparato urinario è formato dai reni dai quali fuoriesce un uretere che si connette con la vescica e poi le vie urinarie inferiore, le quali presentano delle caratteristiche peculiari a seconda del sesso dell’organismo, in particolare nell’organismo maschile l’uretra, che nasce dalla vescica, attraversa la prostata ed il pene per sfociare all’esterno, mentre nell’organismo femminile la vescica è localizzata caudalmente rispetto all’utero e l’uretra, di dimensioni inferiori rispetto al maschio, esce dalla vescica e decorre anteriormente rispetto al canale vaginale.

N.B. La prostata rappresenta un fattore di peggioramento della funzione renale a causa delle ostruzioni che possono presentarvisi a causa di un inspessimento del tessuto ghiandolare prostatico, così come nella donna le patologie ginecologiche e la gravidanza possono influenzare la funzione urinaria per compressione.

I reni sono organi retroperitoneali pari dalla forma a fagiolo, con un peso di 150 grammi l’uno e sono localizzati nella loggia renale ai lati delle vertebre T12-L3, in particolare il rene destro è situato leggermente più in basso rispetto al sinistro in quanto è localizzato caudalmente rispetto al fegato. Questi organi sono mantenuti in posizione grazie al rivestimento peritoneale, al rapporto con gli organi vicini e soprattutto grazie al tessuto connettivo di sostegno che si articola nella capsula renale formata da fibre collagene, nella capsula adiposa formata da grasso perirenale e dalla fascia renale che si fonde posteriormente con la fascia muscolare, anteriormente con il peritoneo e alla fascia renale controlaterale e lateralmente con uno strato di grasso pararenale che separa l’organo dalla parete corporea (permettono anche una funzione protettiva dagli urti e dai traumi).

Nella porzione mediale del rene è presente l'ilo che conserte l'entrata e l'uscita dei vasi e della pelvi renale, in particolare è possibile evidenziare la presenza, in senso antero-posteriore della vena renale, dell’arteria renale e dell’uretere.

Struttura interna del rene

• Una zona corticale esterna dal colore rosso bruno ed all’aspetto granulare che si approfonda verso l’interno dell’organo a formare le colonne renali.
• Una zona midollare scura, striata e suddivisa in 6-18 porzioni dalla forma triangolare dette piramidi renali (presentano la base rivolta verso la corticale e l'apice verso il seno renale), in particolare la porzione distale del loro apice prende il nome di papilla renale, la quale viene accolta all'interno di un calice minore (un calice può contenere più papille).
• Seno renale è la cavità non parenchimatosa riempita da tessuto adiposo che contiene i vasi sanguigni ed una serie di strutture cave quali i calici minori (presenti in numero variabile da 12 a 20), i tre calici maggiori e la pelvi renale.

Il lobo renale è formato da una piramide, dalla sovrastante zona corticale e da metà delle colonne renali adiacenti e permette la produzione di urina con un’indipendenza funzionale, inoltre è vascolarizzato in maniera indipendente e terminale (quindi è possibile rimuovere chirurgicamente un lobo senza inficiare la funzionalità degli altri perché non si ha la presenza di numerose anastomosi).

I reni ricevono circa il 20-25% della gittata cardiaca (circa 1200 ml/min) e la vascolarizzazione del rene è permessa dall'arteria renale che si origina lateralmente dall'aorta addominale circa all'altezza dell'arteria mesenterica superiore e dalle vene renali che drenano il sangue all'interno della vena cava inferiore.

L'arteria renale si suddivide in un’arteria segmentale posteriore e in quattro arterie segmentali anteriori da cui si formano le arterie interlobari che corrono tra le piramidi renali e poi curvano ad angolo retto sulla base delle piramidi formando le arterie arcuate che non si uniscono ma arrivano quasi al centro delle piramidi per fermarsi in modo da formare dei vasi perpendicolari diretti verso la zona corticale detti arterie interlobulari da cui si distaccano le arteriole afferenti che entrano nella capsula di Bowman a formare il glomerulo vascolare del nefrone. Dalla capsula di Bowman esce un'arteriola efferente che si sviluppa dal glomerulo in modo da creare una rete capillare peritubulare che si distribuisce intorno alle strutture del tubulo renale permettendo il riassorbimento e la secrezione. Il circuito capillare si riunisce in venule che seguono lo stesso schema di distribuzione delle arterie formando le vene interlobulari, le vene arcuate e le vene interlobari che drenano all’interno della vena renale (mancano le vene segmentali).

Il nefrone è l’unità funzionale del rene ed è formato dal corpuscolo renale costituito dal glomerulo arterioso e dalla capsula di Bowman e da un tubulo renale che si articola in tubulo contorto prossimale, ansa di Henle e tubulo contorto distale. N.B. Nell’organismo umano sono presenti circa 1.2 milioni di nefroni per rene.

Classificazione dei nefroni

• Nefroni corticali (80%) presentano un corpuscolo renale più grande localizzato a livello della periferia della corticale ed un’ansa di Henle corta.
• Nefroni iuxtaglomerulari (20%) presentano un corpuscolo renale più piccolo localizzato nella zona corticale in prossimità della zona midollare e un’ansa di Henle lunga che si approfonda nella midollare (svolgono un lavoro più rilevante in quanto permettono una concentrazione più efficiente dell’urina).

Il corpuscolo renale è localizzato nella zona corticale ed è formato da circa 50 capillari glomerulari fenestrati che si originano dall’arteriola afferente e dalla capsula di Bowman che è costituita da un foglietto parietale che si introflette a livello del polo vascolare per formare un foglietto viscerale costituito da podociti (cellule con numerosi prolungamenti) che rivestono esternamente i capillari in modo da formare uno spazio racchiuso detto spazio capsulare in cui si raccoglie la pre-urina che si origina dalla filtrazione del sangue soggetto ad un elevato gradiente pressorio (dovuto alla presenza dell’arteriola efferente a valle del distretto capillare glomerulare).

I capillari sono rivestiti da una barriera di ultrafiltrazione formata dall’endotelio vasale (diametro dei pori di 700 Å), dalla membrana basale dei capillari (formata da laminina, fibronectina e collagene di tipo IV) e dai podociti che emettono dei pedicelli (o “foot processes”) che permette il passaggio di acqua, ioni e molecole con un peso molecolare fino a circa 70.000 Da (pori definitivi di circa 40 Å) come ad esempio il glucosio, gli amminoacidi, le vitamine ed i piccoli peptidi ma non delle proteine plasmatiche e gli elementi corpuscolati del plasma.

N.B. La regione inferiore dei pedicelli dei podociti è carica negativamente per impedire il passaggio delle proteine. Inoltre, intercalate fra i capillari glomerulari sono presenti le cellule del mesangio intraglomerulari che permettono di creare un sostegno alla struttura del corpuscolo, di fagocitare le sostanze che rimangono incastrate nel filtro e che potrebbero occludere la barriera e di produrre una vasocostrizione/vasodilatazione dei capillari glomerulari sotto stimolo del sistema nervoso autonomo.

Il tubulo renale

Dal polo urinifero della capsula di Bowman si origina il tubulo renale che è formato da:

• Tubulo contorto prossimale è formato da un epitelio cubico semplice caratterizzato dalla presenza di microvilli sulla porzione apicale che permettono un aumento della superficie di assorbimento e di invaginazioni dotate di molti mitocondri nella porzione basale (presentano un alto indice metabolico); è deputato al riassorbimento del 60% dell'acqua, di Na⁺ e di Cl^-.
• Ansa di Henle è formata da un tratto sottile discendente permeabile all'acqua ma non al Na⁺ e da un tratto ascendente spesso impermeabile all'acqua ma permeabile al Na⁺ (ricco di mitocondri per permettere il trasporto attivo dello ione); è deputata al riassorbimento di acqua, di Na⁺ e di Cl^-.
• Tubulo contorto distale è formato da un epitelio cubico semplice con scarsi microvilli ma con un cospicuo corredo di mitocondri; è deputato alla secrezione di ioni acidi, di farmaci e di tossine ed al riassorbimento selettivo di acqua e Na⁺ sotto stimolo dell'aldosterone.

Il tubulo contorto distale si continua poi nel dotto collettore che è formato dalle cellule principali che presentano microvilli corti e pochi mitocondri che permettono il riassorbimento di acqua sotto stimolo dell'ormone antidiuretico ADH (prodotto a livello ipotalamico e rilasciato dalla neuroipofisi), il riassorbimento di Na⁺ e Cl^- e la secrezione di K⁺; inoltre è formato da cellule intercalate che sono ricche di mitocondri e che hanno un ruolo fondamentale nella regolazione dell'equilibrio acido-base in quanto partecipano alla secrezione di H⁺ e HCO₃^-.

Funzioni del rene

Il rene svolge numerose funzioni escretorie e endocrine, in particolare provvede a:

• Eliminazione dei prodotti di scarto in quanto i reni ricevono circa 180 litri di sangue al giorno per ottenere la formazione di circa 1 litro di urina, in particolare il sangue è filtrato dal glomerulo per ottenere la pre-urina, la quale attraversa il tubulo contorto ed il tubulo collettore per permettere il riassorbimento delle sostanze necessarie all’organismo (come l’albumina, il potassio e le molecole con valore energetico) e la secrezione delle sostanze di scarto (come la creatinina, l’azoto e l’acido urico).

[In base alla capacità di filtrazione/riassorbimento del rene possono essere evidenziate 5 diverse classi di sostanze: le sostanze filtrate ma non riassorbite come la creatinina, l’inulina e l’acido urico, le sostanze filtrate e completamente riassorbite come gli amminoacidi ed il glucosio, le sostanze filtrate e parzialmente riassorbite come il Na⁺, il Cl^- ed il HCO₃^-, le sostanze filtrate e completamente secrete come la penicillina e l’acido para-amminoippurico e le sostanze filtrate, parzialmente riassorbite e parzialmente secrete come l’urea]

• Regolazione dell’equilibrio idrico ed elettrolitico.
• Regolazione dell’osmolarità dei liquidi corporei e della concentrazione degli elettroliti.
• Regolazione dell’equilibrio acido-base.
• Metabolismo proteico ed amminoacidico tramite la gluconeogenesi e l’ammoniogenesi.
• Regolazione della pressione arteriosa attraverso la produzione di renina che è un enzima secreto dalle cellule granulari dell’apparato iuxtaglomerulare che permette il clivaggio e l’attivazione dell’angiotensinogeno prodotto dal fegato in angiotensina, la quale induce una vasocostrizione delle arteriole che determinano un aumento della pressione sanguigna in caso di shock o ipotensione grave (nell’ipertensione renina-dipendente si verifica una produzione anomala di renina anche in assenza di ipotensione).
• Secrezione di eritropoietina che è una proteina necessaria per la maturazione dei globuli rossi e per favorire l’eritropoiesi; tale sostanza è stata utilizzata anche come doping in quanto, essendo un fattore di crescita per i globuli rossi nel midollo osseo, determina la produzione di eritrociti in quantità molto elevata permettendo di aumentare le performance degli atleti ed uno sforzo più strenuo e meno faticoso.

Il paziente con danno renale può diventare anemico a causa della riduzione dell’eritropoietina (anemia iporigenerativa), infatti fino a 30 anni fa i pazienti dializzati erano costretti ad eseguire delle trasfusioni di sangue ogni settimana mentre oggi esistono delle siringhe pre-riempite di eritropoietina ricombinante umana evitando la pratica delle trasfusioni che è rischiosa per la trasmissione di alcune patologie infettive (ad esempio, negli Anni ’60 si è verificata un’epidemia di epatite A e C).

• Produzione della forma attiva della vitamina D o 1,25-3diidrossicolecalciferolo che è un ormone steroideo prodotto per la regolazione del calcio ematico in quanto aumenta l’assorbimento di calcio dall’intestino, il riassorbimento di calcio e di fosforo nel tubulo contorto prossimale e la deposizione di calcio a livello osseo; la vitamina D può essere assunta con la dieta oppure per scissione fotolitica del 7-deidrocolesterolo grazie all’esposizione ai raggi solari.

[Lo stato carenziale di vitamina D avviene fisiologicamente in menopausa, ma anche in caso di osteoporosi per una riduzione delle riserve dell’organismo, di malnutrizione, di insufficiente esposizione alla luce solare o di insufficienza renale per un mancato riassorbimento nel tubulo contorto prossimale]

La quantità di liquidi da introdurre nell’organismo è circa 1.5 litri di acqua al giorno ma molte persone non bevono una sufficiente quantità di acqua che invece è fondamentale per la funzione renale quindi i reni sono costretti ad incrementare il loro funzionamento che, con il tempo, può causare la perdita dei nefroni ed un conseguente malfunzionamento dell’organo (il senso primordiale della sete si presenta quando il nostro organismo ha già un’impellente necessità di liquidi).

Flusso ematico e filtrazione

Il flusso ematico renale (FER) è il volume di sangue che fluisce ai reni nell’unità di tempo ed ha un valore di 1200 ml/min. Il flusso plasmatico renale (FPR) è il volume di plasma che fluisce ai reni nell’unità di tempo ed ha un valore di 650 ml/min (in quanto il plasma corrisponde circa al 55% del sangue).

La velocità di filtrazione glomerulare (VFG) è il volume di liquido che filtra dai glomeruli nella capsula di Bowman nell’unità di tempo ed ha un valore di 125 ml/min (l’intero volume plasmatico è filtrato circa 60 volte ogni giorno) il suo valore è influenzato dalla pressione arteriosa sistemica, dallo stato di contrazione delle arteriole afferenti ed efferenti, dalla pressione oncotica del plasma, dalla pressione idrostatica nella capsula di Bowman e dalla permeabilità della barriera di filtrazione.

Regolazione della velocità di filtrazione glomerulare

• Risposta miogena è un sistema di autoregolazione che permette di disaccoppiare la funzionalità del rene dalla pressione arteriosa e di mantenere costante il carico di sangue che arriva al tubulo renale, in particolare l’aumento della pressione arteriosa determina una distensione delle pareti delle arteriole afferenti e la conseguente apertura di canali ionici sensibili allo stiramento della membrana delle fibrocellule muscolari lisce della tonaca media che provoca la depolarizzazione delle cellule muscolari e l’apertura dei canali del Ca²⁺ voltaggio-dipendenti che causano una vasocostrizione che aumenta la resistenza al flusso e diminuisce la velocità di filtrazione glomerulare.
• Feedback tubulo-glomerulare è un sistema di autoregolazione che permette di disaccoppiare la funzionalità del rene dalla pressione arteriosa e di mantenere costante il carico di sangue che arriva al tubulo renale, in particolare l’aumento del flusso nel tratto ascendente dell’ansa di Henle determina un aumento della concentrazione di Na⁺ che permette il rilascio di adenosina da parte delle cellule della macula densa provocando una vasocostrizione delle arteriole efferenti ed una riduzione della velocità di filtrazione glomerulare, mentre la diminuzione del flusso nel tubulo contorno determina una riduzione della concentrazione di Na⁺ che causa la secrezione di prostaglandina E₂ da parte delle cellule della macula densa provocando una vasodilatazione dell’arteriola afferente che riduce la resistenza al flusso ed aumenta la velocità di filtrazione glomerulare.
• Regolazione estrinseca mediata dal sistema nervoso simpatico che innerva le arteriole afferenti, in particolare l’eccessiva diminuzione della pressione arteriosa sistemica (come in caso di emorragia) è percepita dai barocettori del seno carotideo.