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Clearance renale Clearance significa depurazione, le cleareance renali sono delle prove di funzionalità renale e vengono utilizzate in clinica per valutare la funzionalità renale, in quanto le clearance renali misurano la capacità del rene di depurare il sangue da una determinata sostanza, chiaramente le clearance vengono definite soluto per soluto.

Immaginiamo di voler misurare la capacità depurativa del rene nei confronti di una determinata sostanza, per fare questo dobbiamo misurare la quantità di questa sostanza che viene escreta attraverso le urine, dobbiamo quindi misurare il carico escreto QEX, (dove X rappresenta la ipotetica sostanza che dobbiamo eliminare) quindi la quantità di sostanza X escreta con le urine nell’unità di tempo. In realtà però non è sufficiente misurare il carico escreto di sostanza e lo vediamo analizzando 2 casi: Nel primo caso la concentrazione plasmatica della sostanza in esame è pari a 1 mg/dL, nel secondo caso la concentrazione è di 10 mg/dL, quindi la concentrazione della seconda sostanza è 10 volte maggiore rispetto alla concentrazione della prima sostanza presa in esame, e in entrambi i casi la quantità escreta è uguale (1mg/min) ma è evidente che la capacità depuratoria del rene è molto maggiore nel primo caso, perché nel primo caso abbiamo una bassa concentrazione di partenza mentre nel secondo caso la concentrazione della sostanza da espellere è ben maggiore eppure la quantità che i reni riescono ad eliminare, nell’unità di tempo, delle 2 sostanze è uguale, quindi il rene è più efficiente nel rimuovere dal plasma la prima sostanza piuttosto che la seconda, per cui considerare solo la quantità escreta nel valutare la capacità depurativa del rene non basta, dobbiamo allora normalizzare la quantità escreta per il valore della concentrazione plasmatica della sostanza per ottenere la effettiva capacità che il rene ha di rimuovere dal sangue quella determinata sostanza. Per cui la clearance si ottiene come rapporto tra la quantità di sostanza escreta normalizzata per la quantità plasmatica della sostanza nel plasma: C=QEX / PX = volume/min Dove QEX è pari al prodotto tra VU x UX dove VU rappresenta il volume urinario mentre U X rappresenta la concentrazione urinaria della sostanza. Per definizione la concentrazione di una soluzione è data dal rapporto tra la quantità di sostanza e il volume per cui volendo calcolare la quantità di sostanza bisogna utilizzare la formula inversa e quindi la quantità di sostanza sarà pari al prodotto tra la concentrazione e il volume.

Come possiamo vedere dalla formula, per calcolare la clearance renale utilizziamo parametri che sono esterni ai reni perché dobbiamo fare un prelievo di sangue e calcolare la concentrazione della determinata sostanza, dobbiamo poi fare prelievi delle urine nell’arco delle 24 ore e poi misurare la concentrazione della sostanza nei vari campioni prelevati di urine, in questo modo posso valutare la capacità depuratoria del rene. Per cui tornando ai 2 casi che abbiamo preso in considerazione, la clearance nel primo caso è pari a 1 dL/min, nel secondo caso è 10 volte inferiore cioè 0,1 dL/min, per cui 1 dL al minuto significa che il rene ha completamente depurato in 1 minuto 1 dL di sangue per quanto riguarda quella determinata sostanza, cioè ha completamente ripulito 1 dL di sangue da quella sostanza. La clearance renale di una sostanza è il volume ipotetico di plasma che viene completamente depurato da quella sostanza nell’unità di tempo. Rappresenta, quindi, il volume di plasma che conteneva la quantità di sostanza che viene escreta dal rene in un minuto.

La clearance è una importante misura clinica perché la clearance di alcune sostanze fornisce una misura della velocità di filtrazione glomerulare, la clearance di altre sostanze fornisce una misura del flusso plasmatico renale, cioè attraverso la misurazione della clearance di determinate sostanze possiamo, attraverso la misurazione di parametri extra-renali, misurare sia la VFG che il FPR. Affinchè una sostanza X ci dia una misura della VFG questa sostanza deve rispettare alcuni criteri: 

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Deve essere liberamente ultrafiltrata dal rene, cioè non deve esserci ostacolo alla filtrazione, deve quindi avere una filtrabilità pari a 1, per cui la concentrazione nell’ultrafiltrato è uguale alla concentrazione nel plasma. La sostanza non deve essere né riassorbita né secreta nel passaggio lungo tutto il tubulo renale, quindi la quantità filtrata è uguale alla quantità escreta perché la quota filtrata non subisce più modifiche e viene eliminata così tal quale, quindi il carico filtrato è uguale al carico escreto.

La sostanza non deve avere effetti farmacologici (farmacologicamente inerte), se così non fosse la sostanza potrebbe ad esempio, in qualche modo, agire sul circolo renale andando ad influenzare la VFG ottenendo un parametro alterato.

La quantità filtrata di sostanza QFX = VFG x FX (la concentrazione del filtrato), la quantità di sostanza che viene filtrata nell’unità di tempo è uguale alla quantità di plasma filtrato nell’unità di tempo moltiplicato per la concentrazione del filtrato, per la relazione al punto 1 la concentrazione del filtrato F X è uguale alla concentrazione plasmatica PX, per cui possiamo riscrivere la relazione in questo modo: QFX = VFG x PX la quantità filtrata è uguale alla velocità di filtrazione glomerulare per la concentrazione plasmatica della sostanza. Però è vera anche la relazione 2 per cui la quantità filtrata è uguale alla quantità escreta e quindi possiamo sostituire la quantità filtrata con la quantità escreta ottenendo: QEX = VFG x PX, da questa formula ricavo la VFG = QEX / PX, dove QEX / PX è proprio la formula della clearance per cui VFG = C. Una sostanza che soddisfa pienamente questi requisiti è l’ inulina, è una sostanza non endogena, è un polimero del fruttosio, ha un peso molecolare di 5.500 Da, è una sostanza inerte (quindi soddisfa anche il terzo criterio) e viene liberamente filtrata, non esistono sistemi per l’assorbimento e per la secrezione, però l’inulina presenta un grosso svantaggio in quanto dobbiamo infonderla lentamente per via endovena e anche per un certo tempo perché dobbiamo assicurarci che venga raggiunta una situazione di equilibrio in cui la concentrazione plasmatica di inulina si mantenga costante perché la quota iniettata deve essere uguale a quella escreta. Più comunemente viene utilizzata una sostanza endogena come misura della VFG che è la creatinina. La creatinina deriva dal metabolismo della fosfocreatina nel muscolo, quindi viene continuamente prodotta e viene eliminata per via renale, la creatinina però viene, in misura moderata, anche secreta a livello tubulare, quindi non soddisfa a pieno i requisiti, però è un buon indice per misurare la VFG. La creatininemia è un parametro utilizzato per valutare la funzionalità renale, questo parametro però ha un limite perché se vi è un deficit nella velocità di filtrazione glomerulare la creatininemia potrebbe rientrare nei parametri normali. Se la VFG scende il rene non riesce a liberarsi della creatinina con le urine e quindi la creatininemia aumenta. Dunque danni o patologie renali (insufficienza renale) determinano un aumento della creatininemia ma solo se il danno è significativo → La VFG deve scendere sotto valori di 40 circa. Nel grafico possiamo vedere che, quando la filtrazione glomerulare scende al di sotto dei valori normali (tratto grigio del grafico), la creatininemia si trova ancora nel range di valori normali. Quindi i valori di creatininemia possono rientrare nei valori di normalità anche per valori di VFG che sono al di sotto della norma. Se si sospetta un danno renale dunque la valutazione della creatininemia non basta.

La clearance può essere utilizzata anche per valutare il flusso ematico renale:

In questo caso i requisiti vedono che la sostanza deve essere sempre filtrata liberamente però allo stesso tempo deve essere anche secreta attivamente a livello tubulare in maniera molto efficiente. Per cui il carico di questa sostanza nella vena renale deve essere nullo, cioè questa sostanza deve essere completamente rimossa dal sangue, se così è, la quantità di sostanza che raggiunge il rene è uguale alla quantità escreta in quanto viene tutta escreta, quindi la sostanza X viene totalmente prelevata dal meccanismo di trasporto, immessa nel lume tubulare, per cui il carico della vena renale è nullo QVX = 0 e la quantità che arriva al rene attraverso l’arteria renale è uguale alla quantità escreta QAX = QEX, ma la quantità che arriva al rene attraverso l’arteria renale QAX = FPR x PX (la concentrazione plasmatica della sostanza) e allora utilizzando la formula inversa possiamo scrivere che: FPR = QAX / PX ma la quantità che arriva al rene è uguale alla quantità escreta e allora: FPR = QEX / PX e ancora una volta viene fuori la formula della clearance FPR = CX Se il rene depura completamente il plasma da una sostanza X, la CX è misura del FPR. Una sostanza che soddisfa questi criteri e che può essere utilizzata per la misura del FPR è il PAI: l’acido paraminoippurico

Clearance del PAI Il PAI ha un peso molecolare di 194 Da quindi viene liberamente filtrato e viene anche secreto nel lume tubulare per cui il sangue che lascia il rene è completamente depurato dal PAI. Di conseguenza la sua clearance è una misura del FPR, però per difetto del 15% perché una parte del sangue va ad irrorare la massa renale che non funziona, come la pelvi e altre strutture che non operano la filtrazione. Dal grafico possiamo vedere che (linea corrispondente alla secrezione), dato che il PAI è liberamente filtrato, la

quantità di PAI che troviamo nel filtrato è direttamente proporzionale alla sua concentrazione plasmatica (se aumento la concentrazione di PAI aumento anche la quota di PAI filtrata); (linea corrispondente alla filtrazione) il processo di filtrazione è un processo che ha un limite, va a saturazione perché come tutti i trasporti mediati da proteine di membrana sono soggetti a saturazione, quando tutti i trasportatori sono impegnati nel meccanismo di trasporto, un ulteriore incremento della concentrazione della sostanza non porterà ad un ulteriore incremento del flusso e quindi del meccanismo di trasporto, ora, affinchè il PAI possa essere utilizzato come misura del FPR è necessario che la sua concentrazione non giunga mai a livelli tali da saturare completamente i suoi trasportatori quindi si utilizza una concentrazione che sia inferiore a 1 mmol/L.

Clearance del glucosio Il glucosio viene filtrato ma viene completamente riassorbito quindi la quota di glucosio che arriva al rene è uguale alla quota di glucosio che lascia il rene quindi non c’è depurazione, l’escrezione di glucosio è nulla quindi se per esempio la VFG = 100mL/min la Cglucosio = 0

Clearance dell’urea L’urea è il prodotto del catabolismo delle proteine, viene filtrata e riassorbita per circa il 50% in vari tratti lungo il tubulo renale, di conseguenza la clearance è la metà di quella dell’inulina; se per esempio la VFG = 100mL/min la Curea = 50mL/min. Ovviamente la clearance dell’urea sarà inferiore alla clearance della creatinina e dell’inulina poiché parte dell’urea viene riassorbita (circa il 50%).

Clearance della penicillina La penicillina è una sostanza filtrata liberamente ma che viene anche secreta ma non viene secreta in maniera tanto efficiente da ottenere una completa rimozione della sostanza dal sangue, quindi è una situazione intermedia tra quella dell’inulina-creatinina e quella del PAI, la sua clearance è di circa 150 mL/min, il concetto da sottolineare è che una sostanza che viene secreta ha una clearance superiore a quella che è la VFG, viceversa una sostanza che viene parzialmente riassorbita come l’urea ha una clearance inferiore alla VFG....