Rene, Fisiologia cellulare

Regolazione Renale

Risposta miogena: le arteriole sono vasi con terminazioni nervose e recettori beta-adrenergici, quindi possono far variare il loro tono vascolare grazie al sistema nervoso.

Controllo umorale: ormoni circolanti come angiotensina, peptidi natriuretici, agiscono sulla filtrazione, con effetti opposti. L'angiotensina aumenta la tensione vascolare, la pressione arteriosa, riducendo la quantità di liquido eliminato, quindi mantiene alta la volemia preservando il liquido nel sangue. Lo riesce a fare in quanto le cellule muscolari lisce delle arteriole contengono recettori per quest'ormone e si contraggono, aumentando la tensione. I peptidi natriuretici, invece, sono diuretici, aumentano l'eliminazione di liquidi e di Sodio, e sono quindi ipotensivi, in quanto abbassano la pressione generale renale.

Meccanismo autoregolatore "feed-back tubero glomerulare": le cellule della macula densa, comunicando con quelle dell'apparato iuxtaglomerulare,

“sentono” il carico di NaClche passa nel tubulo prossimale, che dipende da quanto ne è stato filtrato, quindi dallavelocità di filtrazione. Le cellule della macula densa mandano un segnale di tipo umorale,che indica all’intero sistema che il glomerulo ha lavorato molto e attiva una serie dimeccanismi che prevedono l’uso della prostaglandine e il controllo di mediatori locali cheinducono la contrazione dell’arteriola afferente. Aumenta quindi la resistenza in entrata, siriduce il carico di sangue che arriva al glomerulo, quindi la pressione, e il glomerulo saràindotto a filtrare in misura minore; si produce meno filtrato e un minore carico di sodioarriverà nei tubuli e quindi alla macula densa.Un altro modo per regolare l’attività filtrante a livello dei glomeruli è la contrazione delle cellule delmesangio (cellule a forma stellata che abbraccia i capillari glomerulari): quando vanno in contrazioneregolate ormonalmente,

stringono ancora di + le unità mesangio-capillari, che si contraggono e ciò riduce le dimensioni delle fessure di filtrazione, diminuisce quindi la capacità filtrante del glomerulo e la quantità di filtrato prodotto autoregolazione.

Con questo circuito a feed-back, il rene attiverà un meccanismo di (ciascunnefrone quindi regola l’attività propria).

TUBULI

Nel passaggio dei tubuli renali si opera il riassorbimento e la secrezione, e il filtrato si modifica molto, sia il volume che i componenti liquido tubulare.

Il filtrato che arriva nel tubulo contorto prossimale si chiama Le pareti del tubulo sono formate da cellule epiteliali diverse da quelle della capsula: sono cubiche, spesse, e hanno la regione apicale (quella bagnata dal liquido, il lume) ripiegata a formare microvilli (superficie amplificata) con un orletto a spazzola molto fitto, dove si vanno a localizzare una serie di trasportatori; nella regione baso-laterale, invece, non ci sono.

microvilli ma si localizzano altri tipi ditrasportatori.Tra una cellula e l'altra esistono delle giunzioni serrate, che possono essere regolate andando aridurre o incrementare il passaggio delle sostanze. Inoltre, queste cellule sono polarizzate, quindiseparano ambienti con polarità elettrica differente: all'interno c'è una carica (-) di 2 millivolt in +rispetto alla porzione baso-laterale.Tra le cellule dell'epitelio avvengono tutta una serie di flussi transepiteliali, con spostamento di ioni,acqua e soluti non ionici. Le sostanze possono passare sia attraverso vie transcellulari(attraversando la cellula) sia paracellulari (tra una giunzione e l'altra). Quando passano, trovanoprima l'interstizio e poi i capillari (peritubulari, che circondano i tubuli, che portano il sangue aiRIASSORBIMENTOvasi più grandi) Questi capillari contengono anche sostanze che possono andare dal capillare verso il liquidoSECREZIONEtubulare

(passaggio inverso) → RIASSORBIMENTO

Quello che è stato filtrato, viene quindi riassorbito dal lume al sangue nei capillari peritubulari → che avvolgono i tubuli renali.

Nel tubulo contorto prossimale avviene un riassorbimento imponente di acqua e soluti, in maniera isosmotica, ovvero il liquido che rimane dopo il riassorbimento deve essere isosmotico con la quantità di acqua e soluti riassorbiti, x garantire il mantenimento dell'osmolarità del liquido; si parla di riassorbimento obbligato, in quanto l'acqua si sposta dipendentemente dalla quantità di sali che si spostano (NaCl).

Come si spostano i sali? L'NaCl viene riassorbito perché le cellule del tubulo sono polarizzate in senso funzionale, ovvero che la metà della cellula esposta verso il liquido tubulare funziona diversamente dalla metà esposta verso l'interstizio, quindi avremo una porzione luminare e una porzione baso-laterale con funzioni differenti.

cellule siano polarizzate è indicato anche dal fatto che nella regione luminale c'è un orletto a spazzola che non c'è dall'altra parte).

Sulla porzione baso-laterale della cellula sono localizzate le Na-K ATPasi, che portano dentro K+ e fuori Na+, nell'interstizio e poi nel sangue; passando nell'interstizio c'è il consumo di energia, quindi è un trasporto attivo primario, e si genera un forte gradiente di Na+ tra liquido e interstizio. Questo gradiente è il motore per il trasporto attivo secondario, che scarica il gradiente di Na+ per far passare altre molecole, insieme al sodio, che altrimenti non passerebbero, e riportano il sodio dentro per far funzionare il tutto. Infatti, sulla membrana apicale sono localizzati dei trasportatori secondari accoppiati come Na+/glucosio, Na+/aa, Na+/fosfati.

Quindi, il trasporto attivo II porta Na+ dal liquido nella cellula, mentre il I lo porta nell'interstizio.

Si crea

quindi un aumento di carica (+) per le molecole positive passate insieme al sodio, e questo gradiente viene sfruttato dal Cl- per passare attraverso le vie paracellulari (è attirato dalle cariche negative).

Il risultato è che Na+ e Cl-, ioni osmoticamente attivi, prima contenuti nel liquido tubulare, transitano nell'interstizio, aumentano l'osmolarità del liquido interstiziale, si forma un gradiente osmotico che richiama acqua che dal liquido tubulare se ne va verso l'interstizio.

Quindi Na+, Cl- e acqua vanno nel sangue per il gradiente osmotico, e la quantità di acqua che viene riassorbita dipende dalla quantità di Na+ riassorbita  flussi transepiteliali.

Il Na+ inoltre, si scambia con protoni che escono, per la regolazione del pH.

Viene riassorbito anche il bicarbonato; all'interno delle cellule dei tubuli renali è presente l'enzima anidrasi carbonica, che idrata la CO2 generando acido carbonico (H2CO3) che si dissocia.

in H+ ebicarbonato (CO3-); i protoni H+ vengono mandati fuori per questo scambiatore Na+/protoni, dove incontra il bicarbonato e si ritrasforma in acido carbonico, che si scinde in H2O e CO2; l'acqua continua e la CO2 torna a sostenere l'anidrasi carbonica. Quindi il bicarbonato l'abbiamo mandato nel sangue e i protoni nel liquido tubulare.

Solo nel tubulo contorto prossimale avviene il riassorbimento di glucosio (perché solo qui ci sono sistemi di trasporto).

Nel liquido filtrato c'è già abbastanza glucosio, in quanto entra col sodio; in +, vi sono anche le glucosio permeasi che operano un trasporto facilitato, aumentando la concentrazione di glucosio nella cellula rispetto all'interstizio e da qui se ne va nel sangue.

Il gradiente del sodio di cui abbiamo parlato prima, attiva il cotrasportatore sodio-glucosio (SG), che porta dentro sodio e glucosio. Quando entra il glucosio, incontra nella membrana baso-laterale un altro trasportatore del glucosio,

Il GLUT, che appartiene alla famiglia dei trasportatori per diffusione facilitata. Con lo spostamento del glucosio si è generato un gradiente elevato nella regione baso-laterale per cui il glucosio passa attraverso il GLUT secondo gradiente nell'interstizio, viene recuperato poi dal sangue e ritorna in circolo. Questo avviene lungo tutto il tratto del tubulo contorto prossimale in maniera tale che se misuriamo la quantità di glucosio, dal glomerulo percorrendo il percorso, questa diminuisce fino ad arrivare a 0, quindi non ne troviamo più perché viene riassorbito tutto. Si tratta di un trasporto TM limitato, accoppiato a proteine, saturabile, in quanto ha un trasporto massimo; (il termine saturazione si riferisce alla massima velocità di trasporto che si ha quando tutti i trasportatori disponibili sono occupati dal substrato; la velocità di trasporto che si ha al punto di saturazione è il trasporto massimo, o Tm; la soglia renale per una sostanza.

è laconcentrazione plasmatica alla quale quella sostanza compare nelle urine.

Nel tubulo prossimale il max di glucosio riassorbito è nella parte iniziale, man mano diminuisce il glucosio e quindi il trasporto, finchè all’uscita del tubulo non se ne avrà più.

Il sistema funziona se il glucosio viene riassorbito tutto e se i trasportatori non si saturano (sono tutti occupati). Dato che tutto il glucosio del plasma passa nel liquido all’inizio, la conc di glucosio nel filtrato rispetta la conc plasmatica, MA nella filtrazione non abbiamo bisogno di trasportatori che possono essere saturati (abbiamo i varchi e i diaframmi), quindi niente lo limita.

Quindi finchè viene riassorbito tutto il glucosio, non lo troveremo nell’urina, se però la concentrazione plasmatica supera la capacità dei trasportatori, che si saturano, non sarà + riassorbito completamente e lo troveremo nell’urina (il valore di TM è di 375 mg/minuto).

È indice quindi di un malfunzionamento dei meccanismi di utilizzo del glucosio (diabete).

SECREZIONE

Coinvolge protoni, gli H+ e gli ioni ammonio, derivanti dal metabolismo della glutammina, che entrano nel tubulo, sottraendosi quindi dal plasma e mantenendo il pH.

Il sodio è la particella che governa tutti gli scambi, del glucosio, aa, fosfato, acqua e cloro, e controlla anche la secrezione dei protoni e degli ioni ammonio.

Nel tubulo contorto prossimale il riassorbimento di acqua e di sodio avviene in maniera isoosmotica, ovvero tanta acqua quanto sodio. Saltando l’ansa di Henle, nel tubulo contorto distale e nel dotto collettore si ripresenta lo stesso meccanismo ma il riassorbimento qui non è obbligato, in riassorbimenti facoltativi quanto non dipende dal sodio—sono perché controllati dagli ormoni: antidiuretico (ADH o vasopressina) (regola l’assorbimento soprattutto dell’acqua) e l’aldosterone (del sodio).

L’ADH