Fisiologia (7) Reni
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FILTRAZIONE GLOMERULARE
Nei glomeruli avviene la filtrazione glomerulare che è il processo che porta alla formazione del filtrato
glomerulare (180 L al giorno).
I fattori che determinano tale processo sono:
-‐ l’area, la struttura microscopica e la permeabilità della parete dei capillari glomerulari
-‐ le caratteristiche chimico-‐fisiche del sangue
-‐ le pressioni presenti nel glomerulo
>Parete dei capillari glomerulari: la parete glomerulare ha un’elevata permeabilità verso l’H2O, le molecole
con peso molecolare inferiore ai 40000 Da e molecole con carica netta
positiva. Perciò la parete glomerulare è impermeabile agli elementi
corpuscolati del sangue.
>Sangue: formato dal plasma (soluzione acquosa con osmolarità di circa 300 milliosmoli e con piccoli ioni
inorganici e piccole molecole organiche che attraversano la membrana glomerulare), elementi
corpuscolati (globuli rossi, globuli bianchi e piastrine).
>Pressioni:
-‐ pressione idrostatica del sangue nei capillari glomerulari (55 mm Hg) è rivolta verso l’esterno, perché il
sangue scorre nei capillari con una
pressione che fuori non c’è
-‐ pressione oncotica (30 mm Hg) è rivolta verso l’interno perché richiama H2O nei capillari essendo che le
proteine rimangono nei capillari
-‐ pressione idrostatica della capsula (15 mm Hg) è rivolta verso l’interno perché si oppone all’uscita
del liquido
Conoscendo queste pressioni possiamo calcolare:
1-‐ la PRESSIONE UTILE DI FILTRAZIONE:
P utile fitr = pressione idrostatica sangue – pressione oncotica – pressione idrostatica capsula
P utile filtr = 10 mm Hg
2-‐ la VELOCITà DI FILTRAZIONE GLOMERULARE è il volume di filtrato prodotto nell’unità di tempo
VFG = Kf – P utile filtr
VFG = 180 L/giorno o 120 mL/min
Kf è il coefficiente di filtrazione, il cui valore è dato permeabilità x l’area della parete glomerulare
3-‐ la FRAZIONE DI FILTRAZIONE: Ff = (VFG/FPR)x100
Ff = 20%
FPR è il flusso plasmatico renale, cioè 600 mL/min
Controllo della velocità di filtrazione glomerulare e del flusso ematico renale:
Il flusso di sangue attraverso il rene, dipende dalla contrazione o dilatazione delle arterie renali.
Un aumento di flusso di sangue nel glomerulo comporta un aumento della velocità di filtrazione glomerulare
e anche della pressione idrostatica tra l’arteriola afferente ed efferente diminuisce la frazione di
à
filtrazione e un ridotto aumento della pressione osmotica tra arteriola afferente ed efferente, per quanto
motivo si osserva un aumento della pressione utile di filtrazione.
Il circolo renale può mantenere costanti sia il flusso renale e sia la pressione tra arteriola afferente ed
efferente per variazioni di pressione arteriosa sistemica tra 80 e 180 mm Hg.
L’autoregolazione si basa sulla capacità della muscolatura delle arterie renali di dilatarsi o contarsi in
risposta ad un calo o ad un aumento di pressione ematica intaluminale.
In assenza dei meccanismi di autoregolazione, l’aumento della pressione arteriosa sistemica poterebbe ad un
aumento del flusso ematico e di conseguenza della filtrazione glomerulare.
-‐ vasocostrizione arteriola afferente: calo del flusso ematico renale e della pressione intraglomerulare -‐> calo
della filtrazione
-‐ vasodilatazione arteriola afferente: aumento del flusso ematico renale e della pressione intraglomerulare
-‐> aumento della filtrazione
-‐ vasocostrizione arteriola efferente: calo del flusso ematico renale e aumento della pressione
intraglomerulare a monte -‐> aumento della filtrazione
Una forte vasocostrizione -‐> aumento pressione idrostatica tra arteriola
afferente ed efferente -‐> riduzione del flusso plasmatico -‐> aumenta
pressione osmotica delle proteine -‐> calo della velocità di filtrazione
-‐ vasodilatazione arteriola efferente: aumento del flusso ematico renale e diminuzione della pressione
idrostatica tra arteriola afferente ed efferente -‐> calo della filtrazione
RIASSORBIMENTO e SECREZIONE
IL NEFRONE - TRATTAMENTO DI SOSTANZE DIVERSE
Il filtrato glomerulare che esce dalla capsula di Bowman subirà altri due processi, prima di diventare urina.
Riassorbimento: trasporto di una molecola dal liquido intratubulare al plasma
Secrezione: trasposto di una molecola dal plasma al liquido intratubulare
-‐ Insulina: molecola
solo filtrata, perciò viene
eliminata con le urine
-‐ Sodio: molecola filtrata ed in parte riassorbita, perciò una parte viene eliminata con le urine
-‐ Glucosio: molecola filtrata e completamente riassorbita, perciò non ci sono tracce di glucosio nelle
urine
-‐ Acido paraaminoippurico: molecola filtrata e secreta nelle urine in quantità maggiore al filtrato
Riassorbimento Riassorbimento
Ulteriore
Filtrazione Urina
e e
modificazione
Secrezione Secrezione
ààà TUBULO CONTORTO PROSSIMALE:
Nel tubulo prossimale viene riassorbito circa 120 L di H2O.
Il riassorbimento avviene su base osmotica in conseguenza al riassorbimento di soluti. Il flusso di H2O
avviene sia per via paracellulare che per via transcellulare, grazie alla presenza dei canali per l’H2O
(acquaporine).
Il riassorbimento di H2O è a sua volta responsabile del riassorbimento del K+ (venendo riassorbita l’acqua,
la loro concentrazione nel lume tubulare aumenta determinando un flusso secondo gradiente verso il
sangue)
PRIMA PARTE:
-‐-‐-‐ Il riassorbimento di SODIO è associato al riassorbimento di GLUCOSIO
-‐ LUME TUBULARE:
Simporto Na+/Glu grazie alla proteina SGLT2, che permette al Na+ di legarsi e di entrare passivamente
secondo gradiente nella cellula, l’energia liberata da questo passaggio permette l’ingresso del Glucosio nella
cellula
-‐SANGUE:
Il Na+ entra nel sangue grazie alla pompa Na+/K+ ATPasi ed il Glucosio entra grazie alla proteina GLUT2,
entrambi presenti sulla membrana basolaterale.
-‐-‐-‐ Il riassorbimento di SODIO è associato al riassorbimento di AMINOACIDI:
-‐ LUME TUBULARE:
Simporto Na+/a.a ,che permette al Na+ di legarsi e di entrare passivamente secondo gradiente nella cellula,
l’energia liberata da questo passaggio permette l’ingresso degli a.a nella cellula
-‐SANGUE:
Il Na+ entra nel sangue grazie alla pompa Na+/K+ ATPasi sulla membrana basolaterale
-‐-‐-‐ Il riassorbimento di IONI BICARBONATO
Le cellule tubulari presentano l’anidrasi carbonica, un enzima che catalizza la reazione:
CO2 + H2O H2CO3
à
L’acido carbonico a pH intacellulare (ph circa 7) si dissocia in H+ e HCO3-‐
-‐ LUME TUBULARE:
H+, acidificano il citoplasma, perciò vengono espulsi nel lume tubulare attraverso due vie:
-‐ via passiva in caso ho pochi protoni: Antiporto H+/Na+
-‐ via attiva si aggiunge in caso ho tanti protoni: pompa protonica
-‐SANGUE:
HCO3-‐ entrano nel sangue grazie ad un simporto 3HCO3-‐/Na+ sulla mentrana basale mentre il Na+ entra nel
sangue grazie alla pompa Na+/K+ ATPasi.
SECONDA PARTE:
-‐-‐-‐ Il riassorbimento di SODIO è associato al riassorbimento di CLORO
-‐>Via transcellulare:
-‐ LUME TUBULARE:
1)Antiporto Na+/H+, che permette al Na+ di legarsi e di entrare passivamente secondo gradiente nella
cellula, l’energia liberata da questo passaggio permette l’ingresso di H+ nella cellula
2)Antiporto Cl-‐/altro anione
-‐SANGUE:
Il Na+ entra nel sangue grazie alla pompa Na+/K+ ATPasi ed il Cl-‐ entra tramite il simporto Cl-‐/K+, entrambi
presenti sulla membrana basolaterale; il K+ entrato esce dalla cellula grazie ai canali
-‐>Via paracellulare:
Nella prima parte del tubulo è stata riassorbita H2O e IONI BICARBONATO, ciò ha comportato un aumento
degli ioni Cl-‐, compare così un flusso diffusivo dallo spazio intra a quello peritubulare. Ciò crea un potenziale
positivo nel lume tubulare che determina l’uscita del Na* dal lume attraverso la via paracellulare.
Dal tubulo prossimale esce un liquido che ha un volume molto minore rispetto al filtrato glomerulare e con
osmolarità simile a quella del plasma (LIQUIDO ISOTONICO) ma con composizione diversa
ààà ANSA DI HENLE:
TRATTO DISCENDENTE: permeabile all’H2O ed il liquido intratubulare presenta un osmolarità superiore
a quella del plasma (LIQUIDO IPERTONICO)
TRATTO ASCENDENTE:
-‐-‐-‐ Il riassorbimento di SODIO è associato al riassorbimento di CLORO e POTASSIO
-‐ LUME TUBULARE:
Simporto Na+/2Cl-‐/K+, che permette al Na+ di legarsi e di entrare passivamente secondo gradiente nella
cellula, l’energia liberata da questo passaggio permette l’ingresso di K+ nella cellula
-‐SANGUE:
Il Na+ entra nel liquido peritubulare grazie alla pompa Na+/K+ ATPasi ed il Cl-‐ e il K+ entrano tramite il
simporto Cl-‐/K+, grazie ai canali secondo gradiente
Questo trasporto non è neutro elettricamente perché c’è una parziale retrodiffusione di K+ dalla cellula al
lume -‐> si genera un potenziale intratubulare positivo -‐> allontanamento degli ioni positivi, infatti Na, Ca2+ e
MG2+ escono per via paracellulare da lume allo spazio peritubulare.
Questo movimento di ioni non è seguito da movimento di H2O perché la parete del tratto ascendente
dell’ansa di Henle è impermeabile ad essa.
Dall’ansa di Henle esce un liquido tubulare con osmolarità simile a quella del plasma (IPOTONICO).
Il trasporto attivo Na+/2Cl-‐/K+ è essenziale per formare l’iperosmolarità della midollare del rene L’efficacia
del sistema di trasporto dell’ansa è dovuto:
1)al poco sangue che la midollare riceve dal cuore
2)al poco flusso ematico renale passa attraverso la midollare
3)il sistema capillare della midollare ha un decorso che segue fedelmente quello dell’ansa, perciò il sangue
passando nella midollare si mette progressivamente in equilibrio con il liquido extracellulare della midollare
(arriva a 1200-‐1400 mOsm) e ritornando verso la corticale, si mette in equilibrio con il liquido interstiziale
(arriva a 300 mOsm)
ààà TUBULO CONTORTO DISTALE:
Il riassorbimento di H2O avviene solo se c’è ADH (ormone antidiuretico) perché questo ormone attiva i
canali per l’acqua (acquaporine)
PRIMA PARTE:
Il riassorbimento di SODIO è associato al riassorbimento di CLORO
-‐ LUME TUBULARE:
Simporto Na+/Cl-‐, che permette al Na+ di legarsi e di entrare passivamente secondo gradiente nella cellula,
l’energia liberata da questo passaggio permette l’ingresso di Cl-‐ nella cellula
-‐SANGUE:
Il Na+ entra nel liquido peritubulare grazie alla pompa Na+/K+ ATPasi ed il Cl-‐ entra tramite i canali
Essendo che la parete è impermeabile all’H2O, il liquido intratubulare diventa sempre più IPOTONICO (fino a
50 mOsm)
SECONDA PARTE:
-‐ CELLULE PRINCIPALI: il Na* entra nella cellula passivamente secondo gradiente attraverso canali,
essendo che la sua concentrazione intratubulare è più alta di quella che c’è nella
cellula.
Una volta entrati, vengono trasportati nel liquido peritubulare dalla pompa
Na+/K+ ATPasi.
Nel liquido intratubulare si crea un potenziale negativo, così viene limitato il
riassorbimento di Na+ e nella cellula aumenta sempre di più la concentrazione di
K+, queste due condizioni favoriscono la secrezione di K+ nel lume tubulare
-‐ CELLULA INTERCALATA DI TIPO A: -‐ LUME TUBULARE:
H+, acidificano il citoplasma, perciò vengono espulsi nel lume
tubulare attraverso antiporto H+/K+ o la pompa protonica
-‐SANGUE:
HCO3-‐ entrano nel sangue grazie ad un antiporto HCO3-‐/Cl-‐ sulla
.
membrana basale mentre il Cl-‐ rientra nel lume grazie a canali
-‐ CELLULA INTERCALATA DI TIPO B: -‐ LUME TUBULARE:
HCO3-‐ entrano nel lume grazie ad un antiporto HCO3-‐/Cl-‐ mentre il
Cl-‐ rientra nel sangue grazie a canali.
-‐SANGUE:
H+ entrano nel sangue grazie alla pompa protonica
ààà TUBULO COLLETTORE:
Il riassorbimento di H2O avviene sono in presenza di ADH, perché la parete è impermeabile all’acqua;
Piccolo riassorbimento di Na+, Cl-‐ e HCO3; Riassorbimento di Urea e Secrezione nel lume di H+ per regolare
il pH urinario.
CLEARANCE:
La clearance è il volume di sangue filtrato da una certa sostanza nell’unità di tempo. Perciò sono i mL o i L di
sangue ripuliti dalla sostanza; dopo essere stata filtrata la sostanza può essere riassorbita, secreta oppure
eliminata tutta nelle urine.
-‐-‐INSULINA: molecola filtrata ma non riassorbita e non secreta, perciò tutto il carico filtrato viene escreto
nelle urine. In questo caso la Clearance = velocità di filtrazione glomerulare = 125 ml/min.
Il carico renale dell’insulina (T insulina) , ovvero la quantità di insulina che entra nei reni nell’unità di tempo,
è data dalla seguente formula:
T insulina = C insulina X P insulina
C insulina-‐> clearance dell’insulina, ovvero il flusso di filtrazione renale
P insulina-‐> concentrazione plasmatica dell’insulina
La quantità d’insulina escreta (E insulina) è data dalla seguente formula:
E insulina = U insulina X V
U insulina-‐> concentrazione urinaria dell’insulina
V-‐> flusso urinario
Per calcolare la clearance dell’insulina devo eguagliare i due termini, perché non viene né riassorbita e né
secreta: T insulina = E insulina
C insulina X P insulina = U insulina X V
C insulina = (U insulina X V) / P insulina
Formula generale:
Clearance plasmatica (L/giorno oppure ml/min) = Concentrazione nell’urina (g/L) x Flusso urinario
(ml/min) / Concentrazione nel plasma arterioso (mg/ml)
-‐-‐CREATININA: ha una clearance di 140 mL/min. Una riduzione della clearance della creatinina è usata come
indice di peggioramento delle funzioni renali ed è il parametro da osservare per determinare la riduzione di
dosaggio di quei farmaci eliminati per via renale.
Consideriamo una molecola endogena Y, liberamente filtrata ma né riassorbita e né secreta. Per mantenere
CARICO RENALE DI GLUCOSIO
costante la sua concentrazione plasmatica, è indispensabile che la filtrazione glomerulare non varii. Al
diminuire della filtrazione glomerulare, aumenta proporzionalmente la concentrazione plasmatica della
-1
P : concentrazione di glucosio nel plasma (glicemia); [mg·L ]
gl
sostanza.
Paragonando la clearance renale della molecola Y con quella della creatinina si possono avere informazioni
-1 -1
P (digiuno) = 700 ÷ 1100 mg·L (800 mg·L )
gl
sul trattamento renale sella molecola:
-‐ clearance molecola < clearance creatinina la molecola viene riassorbita
à -1
C : clearance dell’inulina (= VFG); 125 mL·min
CARICO RENALE DI GLUCOSIO
in
-‐ clearance molecola > clearance creatinina la molecola v iene secreta
à -1
P : concentrazione di glucosio nel plasma (glicemia); [mg·L ]
gl -1
T : carico di glucosio; (87,5 ÷ 137,5 mg·min )
-‐-‐ACIDO PARAAMINI IPPURICO: q uesto acido viene liberamente filtrato ma poi viene s ecreto nel liquido
gl -1 -1
P (digiuno) = 700 ÷ 1100 mg·L (800 mg·L )
gl
tubulare in quantità maggiore di quella filtrata, perciò se si misura la concentrazione dell’PAI nel sangue
-1
glucosio: P.M. 180,1572 g·mol -1
C : clearance dell’inulina (= VFG); 125 mL·min
della vena renale, la concentrazione sarà v icina allo 0. In questo caso il valore di clearance = flusso renale
in -1
plasmatico. T : carico di glucosio; (87,5 ÷ 137,5 mg·min )
gl mL mg mg
-1
CARICO RENALE DI GLUCOSIO
glucosio: P.M. 180,1572 g·mol
-‐-‐GLUCOSIO: il g lucosio viene tutto riassorbito perciò la clearance = 0.
T C P 125 0
,
8 100
= ⋅ = ⋅ =
gl in gl
Carico renale di glucosio: min mL min
-1
P : concentrazione di glucosio nel plasma (glicemia); [mg·L ] mL mg mg
gl
T C P 125 0
,
8 100
= ⋅ = ⋅ =
mg g
T = C ×P gl in gl min mL min
T 100 60 min 24 h 144
= ⋅ ⋅ =
-1 -1
gl in gl
P (digiuno) = 700 ÷ 1100 mg·L (800 mg·L ) gl mg g
T = C ×P
gl min die
T 100 60 min 24 h 144
= ⋅ ⋅ =
gl in gl gl min die
CARICO RENALE DI GLUCOSIO -1 g
C : clearance dell’inulina (= VFG); 125 mL·min g
in 144
144 mmol
mmol
-1
P : concentrazione di glucosio nel plasma (glicemia); [mg·L ] die
die
tutto riassorbito
tutto riassorbito T 800
= =
T 800
-1 = =
gl
T : carico di glucosio; (87,5 ÷ 137,5 mg·min ) gl g die
gl
gl g die
180,2
180,2
-1 -1
P (digiuno) = 700 ÷ 1100 mg·L (800 mg·L ) mol
gl
-1
glucosio: P.M. 180,1572 g·mol mol
-1
C : clearance dell’inulina (= VFG); 125 mL·min
in mL mg mg
-1
T : carico di glucosio; (87,5 ÷ 137,5 mg·min )
T C P 125 0
,
8 100
= ⋅ = ⋅ =
gl gl in gl min mL min
-1
glucosio: P.M. 180,1572 g·mol
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher LaVale90 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano - Unimi o del prof Monticelli Gianluigi.
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