Filtrazione glomerulare PDF

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Sintesi Filtrazione glomerulare...

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FILTRAZIONE GLOMERULARE Il glomerulo renale è formato da un groviglio di capillari interposto tra due arteriole, afferente ed efferente, e circondato dalla capsula di Bowman che è formata da un foglietto parietale e uno viscerale, in continuità fra di loro a livello del polo vascolare. Il foglietto viscerale è formato da particolari cellule epiteliali dette podociti. La barriera di filtrazione è formata da: – endotelio del capillare glomerulare fenestrato (con piccoli pori di 8nm). – membrana basale discontinua (con grandi spazi attraverso cui possono essere filtrati acqua e soluti) formata da fibrille di collagene e proteoglicani dotati di cariche negative che per repulsione elettrostatica impediscono il passaggio delle proteine plasmatiche. – Strato di cellule epiteliali (podociti) che rivestono esternamente la membrana e che hanno dei lunghi processi pedicellari che prendono contatto con la superficie esterna dei capillari. I pedicelli sono separati da spazi attraverso cui passa il filtrato glomerulare e anche le proteine dei podociti sono dotate di cariche negative. La barriera di filtrazione agisce come un filtro selettivo per le molecole contenute nel sangue che attraversa i capillari glomerulari, separandole in base alla dimensione e alla carica elettrica: le molecole di raggio superiore a 42 Angstrom non superano il filtro glomerulare, mentre quelle di raggio inferiore a 20 A lo attraversano liberamente ed è favorito il passaggio di molecole con carica elettrica positiva rispetto a quelle elettricamente neutre o negative. Quindi la barriera consente il passaggio selettivo di acqua, elettroliti (sodio, potassio, cloro, calcio, bicarbonato, fosfato) e molecole organiche (glucosio, aminoacidi, acido urico, urea) dal sangue al lume tubulare per formare la preurina, che subirà poi ulteriori modifiche nel tubulo renale fino alla formazione di urina. Il filtrato glomerulare è essenzialmente privo di proteine ed elementi cellulari. Il calcio e gli acidi grassi non sono filtrati liberamente perchè in parte legati alle proteine plasmatiche. In un soggetto adulto normopeso La VGF è in media per entrambi i reni 125 ml/min, per un totale di 180 L/die. La maggior parte di questo filtrato è riassorbita, lasciando circa 1 L di liquidi al giorno da eliminare (sebbene il carico di escrezione di liquidi e sostanze varia in base all'apporto con la dieta e alle esigenze del metabolismo). VGF = coefficiente di filtrazione glomerulare Kf x pressione netta di filtrazione Il coefficiente di filtrazione ha un valore pressochè costante e dipende dalle caratteristiche di permeabilità della membrana. Kf : conducibilità idraulica x area della superficie dei capillari glomerulari. La pressione netta di filtrazione: somma algebrica delle forze di Starling che agiscono localmente, ossia delle pressioni idrostatiche e colloido-osmotiche che possono favorire o opporsi alla filtrazione attraverso la membrana glomerulare, a loro volta regolate a monte dall'entità delle resistenze dell'arteriola afferente ed efferente, a loro volta regolate da ormoni e autacoidi. FORZE CHE FAVORISCONO LA FILTRAZIONE -Pressione idrostatica all'interno dei capillari glomerulari : 60 mmHg (maggiore è la pressione arteriosa, maggiore è la spinta del sangue sulle pareti capillari) -Pressione colloido-osmotica nella capsula di Bowman : 0 (la concentrazione di proteine nel filtrato è così bassa che la pressione colloido-osmotica è considerata pari a 0) FORZE CHE SI OPPONGONO ALLA FILTRAZIONE -Pressione idrostatica nella capsula di Bowman : 18 -Pressione colloido-osmotica nei capillari glomerulari : 32 (all'aumentare della concentrazione di proteine plasmatiche nel sangue aumenta la pressione oncotica) La filtrazione è favorita da una pressione netta di : 60 – 18 - 32 + 0 = 10 mmHg I capillari glomerulari hanno una velocità di filtrazione molto più elevata rispetto a molti altri capillari, a causa di un'elevata pressione idrostatica glomerulare e di un elevato Kf. Frazione di filtrazione: VGF/flusso plasmatico renale = 0,2 (significa che circa il 20% del plasma che scorre nel rene è filtrato attraverso i capillari glomerulari).

FATTORI CHE POSSONO RIDURRE LA VGF Patologie renali, ipertensione cronica non controllata, diabete mellito: – aumento di spessore della membrana basale → riduzione della sua conducibilità idraulica – danneggiamento e perdita di funzionalità dei capillari glomerulari → riduzione dell'area di superficie filtrante – riduzione Kf e VGF Se si formano calcoli (per precipitazione di calcio o acido urico) che vanno ad ostruire la fuoriuscita di urina dalle vie urinarie, ad esempio nell'uretere: – aumento pressione idrostatica nella capsula di Bowman e riduzione VGF – idronefrosi: distensione e dilatazione di pelvi e calici renali – danneggiamento rene Se aumenta pressione colloido – osmotica nei capillari glomerulari → riduzione VGF La pressione colloido-osmotica non è costante in tutti i tratti del glomerulo ma aumenta progressivamente man a mano che il sangue fluisce da arteriola afferente ad efferente a causa della progressiva concentrazione delle proteine plasmatiche nel sangue, che non possono essere filtrate, e della progressiva privazione di acqua e soluti che invece vengono filtrati nei precedenti tratti del glomerulo. Arteriola afferente 28 → capillari glomerulari 32 → arteriola efferente 36 (la concentrazione di proteine plasmatiche aumenta del 20%) La pressione colloido-osmotica nei capillari dipende da: -pressione colloido-osmotica del plasma arterioso: dipende dalla concentrazione di proteine plasmatiche, che aumenta in caso di disidratazione e diminuisce in caso di malnutrizione o danni epatici. -frazione di filtrazione (frazione di plasma filtrato dai capillari): dipende dal flusso plasmatico renale, cioè da quanto sangue arriva ai capillari renali; se ne arriva poco la pressione colloido-osmotica aumenta e viceversa. Il loro aumento aumenta la pressione colloido-osmotica nei capillari glomerulari. MODIFICAZIONI DELLA PRESSIONE IDROSTATICA GLOMERULARE Principale sistema di regolazione fisiologica della VGF Se aumenta Pg → aumenta VGF Pg determinata da: pressione arteriosa, resistenza dell'arteriola afferente, resistenza dell'arteriola efferente 1) Aumento della pressione arteriosa → aumento Pg e VGF Questo effetto è tamponato da meccanismi di autoregolazione che mantengono la pressione glomerulare costante in presenza di fluttuazioni della pressione sanguigna 2)Aumento resistenza dell'arteriola afferente (vasocostrizione) → diminuzione flusso ematico renale (a valle dell'ostruzione scorre meno sangue), Pg e VFG 3)Aumento resistenza dell'arteriola efferente (vasocostrizione): aumenta la resistenza all'efflusso dai capillari glomerulari L'effetto sulla VGF dipende dall'intensità della vasocostrizione: -vasocostrizione modesta → aumento Pg e leggero aumento VGF -vasocostrizione intensa: – riduzione flusso ematico renale – aumenta frazione di filtrazione e pressione colloido-osmotica nei capillari (questo aumento supera l'aumento della Pg dovuto alla vasocostrizione, quindi in realtà la pressione netta di filtrazione diminuisce – riduzione VFG Mano a mano che la vasocostrizione efferente diventa più intensa e la concentrazione delle proteine plasmatiche cresce, si verifica un aumento rapido e non lineare della pressione colloido-osmotica dei capillari dovuto all'effetto Donnan: più è elevata la concentrazione proteica, più è rapido l'aumento della pressione colloido-osmotica a causa dell'interazione degli ioni legati alle proteine plasmatiche.

EFFETTO DONNAN: Un soluto carico non diffusibile (es. proteine) influenza l'equilibrio degli ioni mobili. Le concentrazioni dei singoli ioni ai due lati della membrana non saranno uguali perchè vanno a compensare la carica che la proteina presenta: dal lato con la proteina gli ioni con lo stesso segno avranno concentrazione minore. Nel lato della membrana con più alta concentrazione di proteine aumenta la pressione colloidoosmotica e viene richiamata acqua. Pressione colloido-osmotica: pressione che occorre applicare alla soluzione affinchè il passaggio di solvente non avvenga.

FLUSSO EMATICO RENALE In un uomo di 70 Kg, il flusso ematico totale attraverso entrambi i reni è circa 1100mL/min, che corrisponde al 22% della gittata cardiaca. I reni ricevono un flusso sanguigno elevato rispetto ad altri organi perchè questo flusso, oltre a rifornire nutrienti e rimuovere i prodotti di scarto, fornisce anche il plasma sufficiente per l'elevata velocità di filtrazione, necessaria per la regolazione del volume dei liquidi corporei e della concentrazione dei soluti. Il flusso ematico renale è determinato dalla differenza di pressione idrostatica tra l'arteria e la vena renale diviso la resistenza vascolare totale attraverso i reni. Flusso: (Pressione arteria renale – Pressione vena renale) / Resistenza vascolare renale totale Pressione arteria renale: più o meno uguale alla pressione arteriosa sistemica Pressione vena renale: 3-4 mmHg Resistenza vascolare totale: somma delle resistenze nei singoli segmenti vascolari (arterie, arteriole, capillari, vene) La maggior parte della resistenza vascolare renale risiede in tre segmenti principali: arterie inter/lobulari, arteriole afferenti ed efferenti. Con pressioni di arteria e vena renale costanti: Se aumenta resistenza di uno di uno qualsiasi di questi distretti vascolari (le arteriole si restringono e lasciano passare meno sangue) → riduzione flusso Se diminuisce resistenza vascolare (le arteriole di dilatano lasciando passare più sangue) → aumento flusso ematico Il flusso ematico nei vasa recta della midollare è molto basso rispetto al flusso nella corticale (1-2% del flusso renale totale) in modo da non allontanare un’eccessiva quantità di soluti dalla midollare e mantenere l’interstizio midollare iperosmotico. CONTROLLO FISIOLOGICO DELLA FILTRAZIONE GLOMERULARE E DEL FLUSSO EMATICO RENALE  ATTIVAZIONE INTENSA DEL SISTEMA NERVOSO SIMPATICO Tutti i vasi sanguigni dei reni, incluse le arteriole afferenti ed efferenti, sono riccamente innervati da fibre nervose simpatiche. Forte attivazione dei nervi simpatici  vasocostrizione arteriole  aumento resistenze vascolari  diminuzione flusso ematico renale e VFG Ciò si verifica nel corso di gravi e acuti disturbi che durano da pochi minuti a poche ore (reazioni di difesa, ischemia cerebrale, emorragia grave). Una stimolazione simpatica moderata ha invece poca influenza sul flusso ematico renale e sulla VFG (come nel caso di attivazione per via riflessa del simpatico dovuta a una moderata diminuzione della pressione a livello dei barocettori dei seni carotidei o dei recettori cardiopolmonari).

Tuttavia la stimolazione simpatica anche moderata agisce sui recettori alpha-adrenergici sulle cellule epiteliali dei tubuli renali e causa l’aumento del riassorbimento di sodio nel tubulo prossimale, segmento ascendente spesso e forse nelle porzioni distali del nefrone e quindi riduzione di escrezione di sodio e acqua. Inoltre, la stimolazione simpatica intensifica il rilascio di renina.  CONTROLLO ORMONALE E AUTACOIDE DELLA CIRCOLAZIONE RENALE (Autacoidi: sostanze vasoattive che vengono liberate nei reni e agiscono localmente) -VASOCOSTRITTORI  Riduzione flusso ematico renale e VFG La noradrenalina e l’adrenalina sono ormoni liberati dalla midollare del surrene in seguito a stimolazione simpatica. Causano vasocostrizione delle arteriole renali e quindi riduzione del flusso e della VFG. Tuttavia hanno influenza sull’emodinamica renale solo in condizioni estreme come emorragie gravi. L’endotelina è un peptide rilasciato dalle cellule endoteliali danneggiate, nei reni così come in altri tessuti, con effetto vasocostrittore in modo da minimizzare la perdita di sangue quando un vaso sanguigno va incontro a rottura. I livelli plasmatici di endotelina aumentano anche in alcune condizioni patologiche associate a danni vascolari (tossemia gravidica, insufficienza renale acuta, uremia cronica). -VASODILATATORI  riduzione della resistenza vascolare renale e aumento flusso e VFG L’ossido nitrico è un autacoide rilasciato dall’endotelio vascolare. La produzione di un livello basale di ossido nitrico mantiene la vasodilatazione nei reni permettendo loro di eliminare la normale quantità di sodio e acqua. Le prostaglandine (PGE2 e PGI2) e la bradichinina non sembrano avere grande importanza nel regolare il flusso e la VFG in condizioni normali, ma a livello renale vanno a limitare gli effetti vasocostrittori esercitati dai nervi simpatici o dall’angiotensina II, soprattutto a livello delle arteriole afferenti, prevenendo un’eccessiva riduzione del flusso e della VFG. FEEDBACK TUBULO-GLOMERULARE E AUTOREGOLAZIONE DELLA VGF Per quanto riguarda i cambiamenti di pressione arteriosa, i reni possiedono un meccanismo intrinseco di autoregolazione che permette di mantenere relativamente costanti il flusso ematico renale e la VFG per un intervallo di pressione arteriosa compreso tra 80 e 170 mmHg, in modo che non avvengano modifiche nell’escrezione renale di acqua e soluti. Il complesso juxtaglomerulare è formato dalle cellule della macula densa che si trovano nella porzione iniziale del tubulo distale e dalle cellule juxtraglomerulari che si trovano nella parete delle arteriole afferente ed efferente. La macula densa è formata da cellule epiteliali fittamente ammassate e specializzate dei tubuli distali che entrano in stretto contatto con le arteriole afferenti ed efferenti a livello del polo vascolare dello stesso glomerulo che ha generato il tubulo. Queste cellule fungono da chemocettori in grado di recepire le variazioni del volume di ultrafiltrato che arriva nel tubulo distale e della concentrazione di cloruro di sodio, a cui rispondono secernendo una sostanza che agisce sulle adiacenti arteriole. La diminuzione della pressione arteriosa determina una riduzione della pressione idrostatica glomerulare che causa una riduzione della VFG. Questo determina una ridotta velocità di flusso nell’ansa di Henle, causando un aumento del riassorbimento di ioni sodio e cloro che giunge a livello del segmento ascendente e riducendo così la concentrazione di cloruro di sodio a livello delle cellule della macula densa. La riduzione della [NaCl] ha due effetti: -diminuzione della resistenza dell’arteriola afferente  aumento della pressione idrostatica glomerulare ed aumento della VFG ai valori normali

-aumento della liberazione della renina dalle cellule juxtaglomerulari dell’arteriola afferente ed efferente (che sono il maggior deposito di renina). La renina porterà alla formazione dell’angiotensina II che vasocostringe l’arteriola efferente  aumento della resistenza dell’arteriola efferente  aumento della pressione idrostatica glomerulare ed aumento della VFG a valori normali. *L’aumentata formazione di angiotensina II si ha a causa di: dieta povera di sodio, diminuzione della volemia, diminuzione della pressione arteriosa. A livello renale causa vasocostrizione delle arteriole efferenti che ha due effetti: -aumento Pg e VFG -riduzione del flusso ematico renale che fa diminuire il flusso attraverso i capillari peritubulari e questo favorisce il riassorbimento di sodio e acqua (ristabilendo volume ematico e pressione). BILANCIO GLOMERULO-TUBULARE: capacità intrinseca dei tubuli di aumentare la loro velocità di riassorbimento in risposta ad un aumento della VFG e quindi del carico tubulare (aumentato flusso tubulare in ingresso). AUTOREGOLAZIONE MIOGENA DI VFG E FLUSSO EMATICO RENALE L’aumento di pressione distende la parete delle arteriole e la distensione determina l’ingresso di ioni calcio dal liquido extra alle fibre muscolari lisce innescandone la contrazione, che aumenta la resistenza vascolare. In risposta ad aumenti improvvisi della pressione arteriosa, la risposta miogena di contrazione delle arteriole afferenti avviene in pochi secondi, attenuando l’aumento della pressione idrostatica dei capillari glomerulari e quindi l’aumento della VFG e flusso. DIETA IPERPROTEICA Un elevato apporto proteico con la dieta aumenta sia il flusso ematico renale sia la VFG. Un pasto a elevato contenuto proteico stimola maggiormente il rilascio nel sangue di aminoacidi, che sono riassorbiti nel tubulo prossimale. L’aumentato riassorbimento di aminoacidi stimola anche il riassorbimento di sodio nel tubulo prossimale poiché a questo livello aminoacidi e sodio sono riassorbiti insieme. Questo riduce la quantità di sodio che arriva alla macula densa e determina una diminuzione della resistenza dell’arteriola afferente tramite il meccanismo di feedback tubuloglomerulare che fa aumentare il flusso ematico renale e la VFG. La maggiore VFG fa sì che l’escrezione di sodio sia mantenuta a livelli vicini alla norma, mentre aumenta l’escrezione dei prodotti di scarto del metabolismo proteico, come l’urea. DIETA IPOPROTEICA Uno scarso apporto proteico con la dieta causa la diminuzione della VFG perché: -gli aminoacidi sono filtrati, quindi diminuisce il carico filtrato glomerulare -diminuisce il ricircolo dell’urea, che permette di incrementare il gradiente osmotico midollare e riassorbire più fluidi in presenza di ADH (e quindi incrementare volemia, PA e VFG) IPERGLICEMIA Nelle persone affette da diabete mellito non controllato la glicemia è elevata. Essendo il glucosio riassorbito con il sodio nel tubulo prossimale, si ha un eccessivo riassorbimento di sodio, diminuzione NaCl a livello della macula densa, vasodilatazione arteriole afferenti e aumento flusso ematico renale e VFG....