Fisiologia DEL RENE PDF

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FISIOLOGIA DEL RENE...

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Prima di parlare della fisiologia del rene, è bene appurare alcuni concetti fondamentali. Che cos'è l'osmosi? L'osmosi è quel fenomeno per cui si assiste al movimento di acqua da una soluzione meno concentrata ad una più concentrata, attraverso una membrana semipermeabile. I fisici dicono che l'osmosi è una proprietà colligativa cioè dipende dal numPero delle particelle. Che cos'è la pressione oncotica? Nel sangue abbiamo una parte corpuscolata ed una liquida. In quella liquida vi sono disciolte tante sostanze (ioni, glucosio,amminoacidi,proteine) che determinano una pressione osmotica essendo osmoticamente attive (richiamano acqua quindi). La pressione osmotica del plasma è di circa 5800 mmHg e questo è dovuto alla presenza di tutti i vari soluti. Di questi 5800 mmHg, 28 mmHg sono dovuti alla presenza di albumina. La pressione oncotica è quindi quella pressione osmotica legata alla presenza delle proteine come le proteine plasmatiche ( in particolare le albumine). La pressione osmotica è una proprietà colligativa. Questo cosa significa? In 100 mL di plasma ci sono 7g di proteine. Di queste proteine circa il 60% sono albumine mentre circa il 40% sono globuline. Quindi se ci sono 7g di proteine, 4.2g sono albumine e 2,8g sono le globuline. Le albumine però sono molto più piccole delle globuline. Detto questo: essendo la pressione oncotica di 30mmHg, si può dire che 18mmHg sono dovute alle albumine e 12mmHg sono dovute alle globuline? NO! Perchè? Le albumine sono più piccole delle globuline di conseguenza ,in 100mL di sangue, il numero delle albumine è molto maggiore di quello delle globuline; quindi in realtà quasi tutta la pressione oncotica è legata alle albumine. In un capillare vi è un estremo arteriolare ed uno venulare. All'estremo arteriolare vi è una pressione idrostatica di 35/34 mmHg. La pressione idrostatica è quella che il sangue esercita sulla parete del capillare e che quindi spinge fuori il liquido e i soluti; questa pressione favorisce la fuoriuscita di liquidi dal capillare. Nel liquido interstiziale c'è appunto liquido che eserciterà anche lui una pressione idrostatica piccola ( 2mmHg). Questi 2mmHg si oppongono alla filtrazione. La pressione oncotica del plasma, legata alle albumine, è pure costante ed è 28mmHg. Questi tre parametri quindi sono costanti: la pressione idrostatica si oppone alla filtrazione, la pressione oncotica del liquido interstiziale che richiama acqua dal capillare, la pressione oncotica del plasma che richiama acqua dall'interstizio verso il plasma. A livello dei capillari la pressione idrostatica è 34: questa favorisce la filtrazione. Quindi quello che risulta è : 34 la pressione idrostatica dei capillari, meno 2 che sarebbero quelli che si oppongono alla filtrazione ( ovvero la pressione idrostatica del liquido interstiziale), la pressione oncotica del plasma si oppone perchè richiama acqua verso il capillare e infine la pressione oncotica del liquido interstiziale dovuta alla presenza di proteine del liquido interstiziale, richiama acqua dal capillare quindi favorisce la filtrazione. Chi vince? Alla fine vincono le forze che favoriscono la filtrazione. All'estremo venulare, la pressione idrostatica è 17mmHg e stavolta , essendo più bassa, nel complesso vincono le altre forze che richiamano acqua dall'interstizio verso il capillare.

RENE

Nel rene si distingue una porzione corticale ed una midollare. Questa suddivisione anatomica ha un risvolto funzionale notevole, perchè alcune zone del nefrone con determinate funzioni si trovano nella zona corticale altre porzioni del nefrone con altre funzioni si trovano in quella midollare. La zona midollare è suddivisa in lobuli, al vertice di ogni piramide forma la papilla da cui l'urina si riversa nella pelvi che si continua poi con gli ureteri. Importante è la vascolarizzazione del rene: il rene serve per filtrare molte sostanze presenti nel sangue e poi riassorbirle per riportale nel sangue. Il rene riceve il 20/25% della gittata cardiaca; sono 1750L di sangue al giorno. Dopodichè questo sangue viene prima filtrato e si formano 180L di filtrato al giorno. Le sostanze che sono state filtrate possono essere riassorbite nei tubuli e nei dotti collettori oppure le sostanze, sfuggite alla filtrazione, possono essere secrete nei tubuli. Quindi si formano 180L di filtrato al giorno! Praticamente tutto viene riassorbito perchè la quantità di urina che si emette ogni giorno è 1/1,5L cioè di quei 180L filtrati, 178,5 sono riassorbiti e solo 1,5 è emesso con le urine. Poichè il volume del plasma è di circa 3L con una volemia di 5L, nelle 24h il plasma viene purificato circa 60 volte. L'arteria renale si stacca perpendicolarmente dall'aorta addominale; si tratta di un'arteria breve e di grosse dimensioni. Questo significa che intanto nell'arteria renale la pressione non scende molto essendo appunto grossa e breve. Dopodichè l'arteria renale si divide nelle arterie interlobari, che si dividono a loro volta nelle arterie arciformi da cui partono le arterie interlobulari. Dalle arterie interlobulari partono le arteriole afferenti. L'arteriola afferente si capillarizza formando i capillari glomerulari cioè quelli del glomerulo. I capillari glomerulari poi si riuniscono a formare l'arteriola efferente che porta il sangue fuori dal glomerulo. Quindi si ha una rete detta mirabilis di capillari interposta tra due arteriole: arteriola afferente ed efferente. Dopodichè l'arteriola efferente come continua? Dipende. Ci sono alcuni glomeruli che hanno un'ansa di Henle breve mentre altri che hanno un'ansa lunga che va giù lungo la midollare. Intanto l'arteriola efferente forma attorno ai tubuli, prossimale e distale, una rete capillare; da questa rete capillare il sangue va nei vasa recta però solo nei nefroni con ansa di Henle lunga. Poi, o dai capillari peritubulario dai vasa recta,

si formano le vene interlobulari, arciformi, interlobari e vena cava. Quindi al glomerulo il sangue viene dall'arteriola afferente e quello che fuoriesce va nell'arteriola efferente. Il percorso continua perchè l'arteriola efferente forma una rete capillare attorno ai tubuli.

NEFRONE

Unità morfologica e funzionale del rene. È costituito dal glomerulo, dal tutbulo prossimale, ansa di Henle, tubulo distale e dal dotto collettore. Da notare che glomerulo, tubulo prossimale e distale sono nella corticale del rene mentre ansa di Henle e dotto collettore sono nella midollare. I nefroni si distinguono in corticali (corti) e midollari ( che hanno l'ansa lunga). Parlando di rene, un concetto fondamentale è quello di clearance. La clearance è il volume di plasma che viene depurato da una determinata sostanza nell'unità di tempo (minuto). Naturalmente la clearance cambia da sostanza a sostanza; ci sono sostanze che il rene è in grado di rimuovere totalmente dal plasma, altre che invece non è in grado di rimuovere affatto come ad esempio il glucosio. È indice della capacità del rene di depurare il sangue da una determinata sostanza. Quando una sostanza ha una clearance alta, vuol dire che il rene è in grado di depurare una grande quantità di sangue da quella sostanza; se la sostanza ha una clearance bassa ovviamente accade il contrario. La clearance può essere calcolata. Com'è ? Bisogna fare un piccolo ragionamento. Dunque: la quantità di una sostanza è uguale al prodotto di concentrazione per volume. Un'altra cosa da considerare è : la quantità di una determinata sostanza che si trova nell'urina, da dove può venire? Dal plasma. In condizioni normali l'urina di 1min, è 1 mL. Quindi la quantità di sostanza che si trova nell'urina di 1min viene dal plasma. La quantità è uguale a concentrazione per volume (=1) . La concentrazione del volume urinario sarà uguale a quella del volume plasmatico. A questo punto avrò la formula della clearance: il volume palsmatico è uguale alla quantità di quella sostanza nell'urina ( quindi concentrazione per volume) diviso la concentrazione plasmatica. Se si deve calcolare la clearance di una sostanza, si deve calcolare il volume di 1 min: bisogna fare la diuresi di quel signore diviso 1440 ( che sarebbe il Vu).

FILTRAZIONE GLOMERULARE IL GLOMERULO:

Com'è fatto strutturalmente il glomerulo? Si tratta di una rete di capillari che viene dall'arteriola afferente che poi confluisce nell'arteriola efferente. Il glomerulo presenta un polo vascolare dove entra l'arteriola afferente ed esce quella efferente e un polo urinifero che si continua nel tubulo prossimale. In pratica la rete di capillari è rivestita da un epitelio che presenta un foglietto parietale con cellule piatte, che arrivato al polo vascolare si ripiega e forma il foglietto viscerale le cui cellule non sono piatte ma hanno forma particolare ( cellule con i piedi). Queste ultime cellule dette ipotociti presentano delle estroflessioni, pedicelli, che si incastrano tra di loro. Tra i capillari è presente tessuto connettivo, il mesangio, che serve da stroma alle cellule, per ancorare le cellule e i capillari gromelurali al polo vascolare e ha anche delle funzioni regolatorie, in quanto le cellule mesangiali hanno capacità contrattili; quindi contraendosi o rilasciandosi possono regolare anche il calibro dei capillari. Filtrazione significa che il sangue che passa attraverso i capillari dei gromeruli, viene filtrato e il liquido va dentro la capsula di Bowman. Filtrare significa anche che alcune sostanze passano mentre altre no. Ma tra il sangue e il contenuto nella capsula di Bownam ci sono delle strutture: quali di queste rappresenta davvero la membrana filtrante? Le strutture sono 3 e probabilmente con responsabilità diverse un pò tutte: l'endotelio del capillare che non filtra granchè,perchè le fenestrature sono molto ampie, ma quanto basta per non fare passare globuli rossi, bianchi e piastrine la lamina basale presenta tessuto connettivo, lipoproteine, collagene, una rete che lascia passare diverse cose ma per esempio non possono passare grosse molecole cariche negativamente i podociti, le cellule del foglietto viscerale della capsula di Bownman, sono forse la componenete più efficace. I loro pedicelli si incastrano tra di loro e praticamente fanno da membrana perchè tra un incastro e l'altro ci sono delle fessure che sono ostruite da proteine e la cui permeabilità potrebbe anche essere regolabile. Quali sono le sostanze che passano? Sicuramente l'acqua, la maggior parte degli ioni, l'urea, il glucosio, gli amminoacidi mentre le

proteine no: infatti c'è il cosìddetto rapporto filtrato/filtrando, che è il rapporto tra la concentrazione di quella sostanza nel filtrato e la concentrazione di quella sostanza nel plasma. Per esempio per il glucosio o per gli ioni il rapporto filtrato/filtrando è 1, perchè passano liberamente; questo significa che la concentrazione della sostanza nel filtrato è uguale alla concentrazione della sostanza nel plasma, quando questo rapporto è 1. Se si vuole conoscere la concentrazione del glucosio nel filtrato, basta fare un prelievo e vedere quant'è la concenrrazione di glucosio nel plasma. Il glucosio non passa tutto nel filtrato, è uguale solo la concentrazione. Perchè ? Perchè la filtrazione è un processo passivo mentre se il glucosio dovesse passare tutto, si tratterebbe di un processo attivo. Quali sono le forze che determinano la filtrazione e come si forma il filtrato? Evidentemente queste forze devono spingere l'acqua e i soluti presenti nel sangue a passare nel filtrato, nella capsula di Bowman. Le forze sono sempre le solite 4 viste per i capillari periferici. Il concetto è identico, cambia qualche numero. La pressione del sangue nei capillari glomerulari, che si è visto essere all'estremo arteriolare 34mmHg e in quello venulare 17mmHg, è 58mmHg. Perchè? Intanto le arterie renali sono brevi e di grosso calibro, per cui partono direttamente dall'aorta addominale, da un'arteria in cui la pressione è alta e la mantengono tale. Poi l'arteriola afferente ha una resistenza bassa mentre quella efferente ha una resistenza maggiore cioè quest'ultima ha un calibro più piccolo di quella afferente; quindi la pressione a monte dell'arteriola efferente è mantenuta alta e sempre a monte di quest'arteriola ci sono i capillari glomerulari. Dopodichè vi è la pressione osmotica dei capillari che è 28 e si oppone alla filtrazione. Dopo vi è la pressione del filtrato quindi la pressione del liquido presente nella capsula di Bowman che si oppone alla filtrazione; e poi vi è una pressione oncotica del filtrato glomerulare che dovrebbe richiamare acqua dal capillare verso la capsula di Bowman. Questa pressione è 0 perchè le albumine non passano. Alla fine la pressione efficace di filtrazione è circa 20mmHg. Come si calcola la velocità di filtrazione glomerulare? Valutabile mediante la clearance di una sostanza che deve avere due caratteristiche: • filtrare liberamente • non essere nè riassorbita nè secreta lungo tutto il resto del nefrone e ritrovarsi quindi come quantità nelle urine L'inulina e creatinina sono sostanze che rispondono bene a queste caratteristiche. È però più vantaggioso utilizzare la creatinina perchè la produciamo mentre l'inulina dovrebbe essere somministrata da fuori. I valori normali di creatinina palsmatica, circa 1mg per 100mL, dipendono dall'entità della massa muscolare. Normalmente nei soggetti normali con una creatinina di 1mg per 100 mL nel plasma e con una diuresi di 1,5L, la concentrazione urinaria di creatinina è 1,25 mg per mL quindi la clearance è 125mL al min. Perchè si deve usare una sostanza che non deve essere nè riassorbita nè secreta? Questa sostanza filtra liberamente e ne ritroviamo una certa quantità nella capsula di Bowman, dopodichè prende la via del tubulo prossimale, ansa di Henle, tubulo distale, dotto collettore e non viene nè riassorbita nè secreta. Quindi 1,25 mg di creatinina urinaria erano contenuti, come quantità, nell'ultrafiltrato; cioè la quantità di creatinina che si trova nell'urina è uguale, come quantità, alla stessa quantità di creatinina che era presente nel filtrato, perchè questa creatinina una volta arrivata nella capsula di Bowman è stata riassorbita nel secreto. La quantità è uguale quindi si deve calcolare la quantità di creatinina nell'urina di 1 min. Questa quantità è uguale quindi alla quantità di creatinina nel filtrato di 1 min. Nel filtrato di 1 min cosa si conosce? La quantità del soluto e la sua concentrazione,

che ricaverà tramite un semplice prelievo; a questo punto si può ricavare il volume del solvente. Normalmente in 1 min si ha 125 mL di filtrato. In un giorno si hanno 125 mL x1440= 180,000 mL cioè 180 L in un giorno. Chiaramente 125 mL al min è il valore di un soggetto normale ma quando il valore scende sotto gli 80, si inizia a parlare di insufficienza renale. Ci sono delle formule che vengono usate nella pratica clinica per valutare più velocemente la velocità di filtrazione glomerulare. Nessuna di queste però dà un valore reale ma si usano comunque per una questione di organizzazione; danno soltanto un'idea della situazione perchè non sono precise. Si usano per una questione di praticità. IL CARICO FILTRATO, ovvero la quantità di sostanza che viene filtrata, quant'è? È uguale alla concentrazione per il volume del filtrato. Ad esempio il glucosio: concentrazione nel filtrato è uguale alla concentrazione plasmatica , quindi 1 mg per mL per la velocità di filtrazione glomerulare. La pressione efficace di filtrazione si è visto che è 20 mmHg, quando c'è una pressione arteriosa di 120 su 80. E se la pressione arteriosa scendesse a 100, la pressione efficace di filtrazione diventerebbe 0 ? No! Perchè? Vi sono almeno 3 meccanismi che fanno sì che la velocità di filtrazione sia costante entro un ampio range di valori pressori. Se aumenta la pressione arteriosa, aumenta la pressione idrostatica nei capillari gromerulari e quindi aumenta il filtrato gromerulare, aumenta la velocità di filtrazione e la... dei liquidi con le urine e si ha disidratazione. Con l'aumento della pressione arteriosa, un tentativo di compenso, è l'aumento della velocità di filtrazione gromerulare che deve quindi mantenersi costante; se diminuisce la pressione arteriosa, basta variare il calibro delle arterie: per esempio se si riduce il calibro dell'arteriola afferente, la pressione a valle ( dove ci sono i capillari gromerulari) si riduce; se aumenta il calibro dell'arteriola efferente, si riduce la pressione a monte dove ci sono i capillare gromerulari e quindi in questo modo si può avere una riduzione della velocità di filtrazione gromerulare. Se aumenta il calibro dell'arteriola afferente, aumenta la pressione nei capillari gromerulari, così come se si riduce il calibro dell'arteriola efferente, aumenta la pressione nei capillari gromerulari e quindi aumenta la velocità di filtrazione gromerulare. Il calibro di queste arteriole è regolato da diversi fattori: • risposta miogena: se aumenta la pressione, aumenta il filtrato gromerulare però si ha lo stiramento delle pareti dell'arteriola afferente, che presenta dei canali ionici attivati dallo stiramento. La muscolatura liscia viene stirata, si aprano dei canali per permettere il passaggio di calcio ma anche di sodio e quindi si ha una depolarizzazione e una contrazione, la quale determina la riduzione della pressione a valle e di conseguenza riduzione del filtrato gromerulare • cellule mesangiali ( connettivo che sta intorno ai capillari): aumenta la pressione arteriosa, aumenta il filtrato gromerulare, i capillari si stirano e questo determina lo stiramento anche delle cellule mesangiali. Queste cellule presentano dei canali Sac con contrazione delle cellule mesangiali stesse. Le cellule mesangiali contraendosi riducono la superficie di filtrazione con conseguente riduzione della velocità di filtrazione • feedback tubulogromerulare: il tubulo distale, come il gromerulo e il tubulo prossimale, si trova nella corticale. Questo tubulo prende rapporto con il gromerulo a livello del polo vascolare. Le cellule del tubulo distale, in questa zona, presentano la cosìddetta macula densa. A cosa serve? Poniamo il caso si stia parlando di iposodiemia o ipotensione arteriosa: in pratica succede che meno sodio raggiunge il tubulo distale, o perchè ne è stato filtrato di meno oppure perchè è meno concentrato, e que-

sto viene percepito a livello delle cellule della macula densa nel tubulo distale. Queste cellule probabilmente rilasciano le prostaglandine, dirette alle arteriole afferenti e alle cellule iuxtagromerulari, le quali rilasciano renina. La renina è un ormone-enzima che trasforma l'angiotensinogeno in angiotensina 1, la quale a livello dei capillari soprattutto polmonari, viene trasformata in angiotensina 2 dall'enzima che converte l'angiotensina. L'angiotensina 2 fa aumentare la pressione arteriosa, l'aldosterone e il riassorbimento tubulare di sodio e acqua. Questi 3 meccanismi fanno sì che la velocità di filtrazione gromerulare sia costante e si mantiene costante in range pressorio compreso tra gli 80 e i 180 mmHg. È chiaro che, se la riduzione della pressione è eccessiva, allora entrano in azione i barocettori, i meccanismi di regolazione nervosa della pressione arteriosa.

Le sostanze quindi vengono secrete e passano dal sangue, all'interstizio dell'epitelio peritubulare, da quest'ultimo alla cellula epiteliale e dalla cellula epiteliale al tubulo. Questi passaggi possono avvenire o per via transcellulare e questo avviene solitamente con meccanismi di trasporto oppure per via paracellulare, cioè passaggio di sostanze attraverso le giunzioni da una cellula epiteliale all'altra.

TUBULO PROSSIMALE E' caratterizzato dalla presenza di microvilli sul lume tubulare, questo indica che ci sono fenomeni di riassorbimento di sostanze filtrate; sono presenti molti mitocondri e ciò è indice del fatto che c'è un consumo energetico notevole. Nel tubulo prossimale viene riassorbito l'80% del filtrato e infatti la maggior parte dell'energia consumata dal rene è consumata dalle cellule del tubulo prossimale. Inoltre c'è la presenza di un buon apparato del Golgi che è indice di una buona sintesi proteica; e infine delle tight junctions che lasciano passare alcune sostanze, in particolare l'acqua. C'è una permeabilità elevata e in particolare l'acqua passa dal tubulo all'inter-

stizio in modo abbastanza ...