Riassunto esame Fisiologia animale, Prof. Limatola Cristina, libro consigliato Fisiologia: un approccio integrato, Silverthorn

Fisiologia: un approccio integrato Pagina 34 di 150

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24. Definizione di secrezione

La secrezione è il trasferimento di molecole dal liquido extracellulare all'interno del lume del nefrone. Come

il riassorbimento, la secrezione dipende principalmente dai sistemi di trasporto della membrana. La

secrezione di K+ e H+ da parte del nefrone è una componente importante della regolazione omeostatica di

questi ioni. Inoltre, molti composti organici sono secreti nel rene. Questi composti comprendono sia

metaboliti prodotti dall'organismo sia sostanze introdotte nell'organismo dall'esterno. La secrezione,

comunque, è un processo attivo, poiché richiede il movimento di substrati contro gradiente di

concentrazione. Per questo, la maggior parte dei composti organici è trasportata attraverso l'epitelio tubulare

mediante trasporto attivo secondario.

Definizione di escrezione e clearance

La formazione dell'urina è il risultato di tutti i processi che si verificano a livello renale. Quando il liquido

raggiunge l'estremità terminale del nefrone, esso è completamente differente da quello che era stato filtrato

nella capsula del Bowman. Il glucosio, gli amminoacidi e i metaboliti utili sono riassorbiti nel sangue e i

prodotti di scarto organici divengono più concentrati. Sebbene la misura dell'escrezione possa fornire

informazioni sulle sostanze che il corpo sta eliminando, non può fornire dettagli sulle funzioni renali. In

generale, si ricordi che per ogni sostanza:

escrezione = filtrazione – riassorbimento + secrezione

Per valutare la filtrazione, il riassorbimento e la secrezione è stata sviluppata una tecnica che permette di

valutare la funzione renale dalla semplice analisi delle urine e del sangue. Da questo approccio è derivato il

concetto di clearance. La clearance di un soluto è la velocità a cui tale soluto scompare dal corpo tramite

processi di escrezione. Per ogni soluto che è eliminato solo tramite escrezione renale, la clearance è espressa

come il volume di plasma fluito attraverso i reni che è stato completamente depurato da quel soluto

nell'unità di tempo. Per capire meglio questo concetto, prendiamo come esempio l'inulina, un polisaccaride

isolato dalle radici tuberose di diverse piante. Pensiamo di iniettare inulina fino a raggiungere una

concentrazione plasmatica di 4 molecole di inulina per 100 ml di plasma. Se la VFG è 100 ml di plasma

filtrati ogni minuto, si può calcolare la velocità di filtrazione, o carico filtrato, di inulina (X) utilizzando la

seguente equazione:

carico filtrato di X = [X] nel plasma X VFG

Man mano che l'inulina e il plasma filtrati scorrono lungo il nefrone, il plasma è riassorbito, ma l'inulina

rimane nel tubulo. Il plasma riassorbito non contiene inulina, dunque è totalmente depurato dall'inulina. La

clearance dell'inulina corrisponde quindi a 100 ml di plasma depurato in un minuto. Da l'equazione

precedente, inoltre, si può notare che per ogni sostanza che filtra liberamente ma non viene né assorbita né

secreta, la clearance è uguale alla VFG. Quest'ultima affermazione si può dimostrare matematicamente;

come abbiamo detto:

carico filtrato di inulina = [inulina] nel plasma X VFG

Si sa che il 100% dell'inulina filtrata nel tubulo è secreta. In altre parole:

carico filtrato dell'inulina = velocità di escrezione di inulina

In seguito tale equazione si può sostituire alla prima, in maniera più dettagliata la velocità di escrezione al

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posto del carico filtrato:

velocità di escrezione dell'inulina = [inulina] nel plasma X VFG

Quindi questa equazione per la VFG può essere riscritta come:

VFG = velocità di escrezione dell'inulina / [inulina] nel plasma

Ne risulta che il termine di destra dell'equazione corrisponde alla clearance dell'inulina. Dunque l'equazione

generale per la clearance di una data sostanza X è:

clearance di X = velocità di escrezione di X (mg/min) / [X] nel plasma (mg/ml di plasma)

Avremo quindi: VFG = clearance dell'inulina

In questo modo abbiamo dimostrato come sia possibile misurare la VFG in un essere umano utilizzando

semplicemente sangue e un campione urinario. Inoltre, se utilizziamo come esempio tre molecole (glucosio,

urea e penicillina) ipotizzando che abbiano la medesima concentrazione nel sangue che entra nel glomerulo

(4 molecole/100 ml di sangue e una VFG di 100ml/min e che tutti i 100 ml siano riassorbiti) è possibile per

ogni soluto valutare la clearance che rifletterà i processi a cui è sottoposto a livello renale. Per esempio, il

100% del glucosio filtrato è riassorbito e la clearance del glucosio è uguale a zero. L'urea, invece, è

riassorbita parzialmente; ogni 4 molecole filtrate, due sono riassorbite. Di conseguenza, la clearance

dell'urea è 50 ml di plasma depurati in un minuto. La penicillina, invece, è filtrata ma non riassorbita;

inoltre, una quota addizionale presente nel plasma dei capillari peritubulari è secreta nel tubulo. In questo

esempio, altri 50 ml di plasma sono stati depurati dalla penicillina oltre agli iniziali 100 ml di plasma

filtrato. Dunque, la clearance della penicillina è superiore a quella dell'inulina, pari a 100 ml/min, il che

indica che c'è secrezione netta di penicillina.

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25. Equilibrio idro-elettrolitico

Il corpo umano è in uno stato di equilibrio dinamico. Nel corso di una giornata si ingeriscono circa 2 litri di

cibo e acqua che contengono da 6 a 15 g di NaCl. Inoltre, si assume una quantità variabile di altri elettroliti,

quali K+, H+, Ca2+, HCO3- e ioni fosfato. L'organismo, quindi, deve soddisfare la legge dell'equilibrio di

massa, ossia quello che entra nell'organismo ne deve uscire, se l'organismo non ne ha bisogno. Questo

concetto è molto importante in quanto squilibri di questi elettroliti potrebbero portare a variazioni del

volume cellulare, sia raggrinzamento e sia rigonfiamento, che possono compromettere la funzionalità

cellulare. Per questo, il controllo del bilancio idro-elettrico, è un processo altamente integrato, perché

coinvolge non solo risposte renali come abbiamo visto, ma anche gli apparati cardiovascolare e respiratorio.

Gli aggiustamenti prodotti da quest'ultimi due apparati sono principalmente sotto il controllo nervoso e

possono essere attuati molto rapidamente. Mentre, la compensazione omeostatica operata dal rene avviene

molto più lentamente, perché il controllo della funzione renale è esercitato soprattutto attraverso vie

endocrine e neuroendocrine. Inoltre, a causa delle loro sovrapposizioni funzionali, un cambiamento prodotto

da uno degli apparati avrà probabilmente conseguenze che influenzeranno gli atri. Per esempio le risposte

endocrine promosse dal rene hanno effetti diretti sull'apparato cardiovascolare. E allo stesso tempi, gli

ormoni rilasciati dalle cellule miocardiche agiscono al livello renale.

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26. I reni: bilancio idrico

L'acqua è la molecola più abbondante e costituisce circa il 50% del peso corporeo in una donna e il 60% in

un uomo. Inoltre, circa 2/3 dell'acqua si trovano all'interno delle cellule, 3 litri nel plasma e i restanti

all'interno del liquido interstiziale. La sola via attraverso la quale l'acqua entra normalmente nell'organismo

umano dall'ambiente esterno è l'assorbimento lungo il tratto digerente. Mentre la principale via attraverso

cui è persa acqua è l'urina, per un volume giornaliero di circa 1,5 litri. Un piccolo volume di acqua, circa

100 ml, è perso con le feci. Una quota ulteriore è persa dall'organismo per perdita insensibile di acqua. Tale

perdita, che è definita insensibile perché di norma non è avvertita, avviene attraverso la superficie cutanea e

durante l'espirazione di aria satura di vapor acqueo. Comunque, normalmente il bilancio idrico avviene

automaticamente. Ad esempio, i cibi salati inducono la sete. Bere più di un litro di una qualsiasi bibita

implica necessariamente l'eliminazione di un maggior volume di urina. Il bilancio idrosalino è un processo

complesso di cui si è consapevoli sono in parte, come avviene anche per la respirazione e la contrazione del

cuore. Come precedentemente abbiamo detto il ruolo dei reni è molto importante nel bilancio idrico.

Schematizziamo quest'ultimo come un boccale. Il boccale rappresenta l'organismo e il suo manico cavo

rappresenta i reni, dove il liquido corporeo è filtrato nei nefroni per essere poi riassorbito o meno

dall'organismo. Parte dei soluti e dell'acqua sono eliminati con le urine, ma il volume eliminato può essere

regolato. L'ambito normale del volume di un liquido nel boccale si trova tra la linea tratteggiata e la

superficie aperta. Il liquido del boccale entra nel manico (ciò simboleggia la filtrazione dei reni) e rifluisce

nel corpo del boccale per mantenere il volume. Se è aggiunto liquido nel boccale, che rischia così di

traboccare, al liquido in eccesso è permesso di uscire dal manico (ciò simboleggia l'escrezione con le urine).

La traduzione di questo modello in termini fisiologici sottolinea il fatto che i reni non possono rigenerare

l'acqua perduta: tutto ciò che possono fare e conservarla. Inoltre se la perdita di liquido è grave e il volume

scende sotto la linea tratteggiata, il liquido non scorre più attraverso il manico: allo stesso modo, una

riduzione severa del volume ematico e della pressione ematica blocca la filtrazione renale.

La concentrazione, o osmolarità, delle urine è una misura dell'entità dell'escrezione di acqua da parte dei

reni. Quando l'organismo deve eliminare un eccesso di acqua, i reni espellono una grande quantità di urina

diluita, con osmolarità inferiore a 50 mOsM. La rimozione dell'eccesso di acqua tramite l'urina è detta

diuresi. Quando, invece, i reni conservano acqua le urine divengono piuttosto concentrate, fino a 4 volte più

concentrate del sangue (1200 mOsM rispetto ai 300 mOsM del sangue). Quindi, come ben si può capire, per

produrre urina diluita, il rene deve riassorbire i soluti impedendo al contempo all'acqua di seguirli per

osmosi. Questo significa che le membrane cellulari attraverso cui sono trasportati i soluti non devono essere

permeabili all'acqua. Viceversa, per produrre urine concentrate il nefrone deve ri