Fisiologia dellapparato renale PDF

Preview

Summary

Fisiologia dell apparato renale...

Description

Dario Cavallaro, Elisa Casella, Salvo Bellinvia

Fisiologia I Prof Serapide Gli organi emuntori sono 3: 1. Rene, allontana i cataboliti che si possono sciogliere in acqua, ovvero idrosolubili e li allontana attraverso l’urina. Le sostanze quindi devono essere idrosolubili per poter essere allontanate con l’urina per cui nell’urina ovviamente non troveremo mai grassi. *Quandoparliamodisostanzeidrosolubilioliposolubilicomeicatabolitinondobbiamopensaresoltantoa ciòcherestadalmetabolismodeitessuti,madobbiamopensareancheall’allontanamentodisostanzeidro eliposolubiliestraneecomeifarmaci,iqualidopoaversvoltolaloroazionevengonodegradatied eliminatiattraversol’urinaolabile. 

2. Fegato, particolarmente (ma non esclusivamente) specifico per le sostanze liposolubili che allontana attraverso la bile. Quindi intestino e feci.

3. Polmone, allontana le sostanze gassose, la CO2 Quindi abbiamo un organo specifico per ogni tipo di sostanza, in base alla solubilità. Nell’allontanamento dei rifiuti quello più privileggiato è il polmone, perché la CO2 è un gas quindi viene allontanata sistematicamente e abbastanza facilmente, ogni espirazione allontana CO2. La CO2 è un acido (anche se i chimici la chiamano anidride): la CO2 infatti è il prodotto della degradazione dell’acido carbonico H2CO3, che si scinde in H2O e CO2. L’H2O resta nell’organismo (perché bisogna anche risparmiarla per il bilancio idrico giornaliero di ogni organismo) la CO2 viene allontanata. Noi allontaniamo parecchia CO2 perché dal nostro metabolismo si formano principalmente acidi come prodotti di rifiuto, per cui il polmone è anche un mezzo per tamponare l’acidità dei liquidi interni: allontanare la CO2 vuol dire allontanare acidi, cioè non spostare verso l’acidità il pH dei liquidi organici, un evento che porterebbe l’organismo verso la cosiddetta acidosi. Il pH del nosto organismo è di 7,2-7,4 e anche un pH di 7,1 può essere definita acidosi. L’acidosi si manifesta attraverso 2 modalità: 1. Acidosi metabolica, quando gli acidi prodotti dal metabolismo non sono sufficientemente tamponati, attraverso il rene o l’allontanamento della CO2. 2. Acidosi respiratoria, quando il polmone non funziona bene, produciamo la stessa quantità però il polmone ha difficolta ad eliminare la CO2,questa questa si accumula e sposta il pH dei liquidi organici verso l’acidità.

1

Dario Cavallaro, Elisa Casella, Salvo Bellinvia

Funzione degli organi emuntori. Mantengono l’omeostasi cioè la costanza di quello che gli antichi fisiologi chiamavano mezzo interno, cioè il liquido interstiziale ovvero il liquido che occupa gli spazi interstiziali che sono a contatto con tutte le cellule. Il liquido interstiziale non è costituito solo da acqua e soluti ma è un gel, quindi oltre alla parte liquida contiene una matrice fibrosa costituita da proteoglicani che formano una rete molto fitta, su cui aderisce la soluzione acquosa de è presente l’acido ialuronico che mantiene i collegamenti con le cellule: questa struttura serve a far aderire la parte liquida a questa trama di fibre perché altrimenti il liquido interstiziale, come tutti gli altri liquidi, risentirebbe della forza di gravità e lo ritroveremmo nei punti più declivi e non uniformemente distribuito! Allo stesso modo il citoplasma delle cellule, non è solo liquido altrimenti dovrebbe depositarsi nel punto più basso della cellula: pertanto anche in questa c’è il citoscheletro costituito da una fitta rete di fibre molto sottili, nelle cui maglie aderisce il citoplasma che si trova così omogeneamente distribuito all’interno della cellula. Il liquido interstiziale lo chiamiamo “liquido” ma dobbiamo ricordare che non è costituito solo da acqua e da soluti; l’acqua è però il componente principale del liquido interstiziale, che per questo è così chiamato. Allo stesso tempo chiamiamo liquidi tutti gli altri compartimenti che ci sono all’interno dell’organismo, ad es. il compartimento intracellulare o citoplasma, lo chiamiamo compartimento idrico intracellulare, quindi diamo più importanza alla componente acquosa ma dobbiamo ricordare che non è l’unica componente. Lo scopo a cui mirano gli organi emuntori è quello di mantenere costante la composizione del liquido interstiziale, quindi del liquido che si trova all’esterno delle cellule. Omeostasi uguale costanza, che riguarda: • La componente idrica, cioè la costanza della quantità di acqua presente in questo liquido. • Costanza della componente ionica. Il rene partecipa ad entrambe queste omeostasi perché come vedremo: - è capace di risparmiare l’acqua, riassorbirla e rimetterla in circolo per mantenere costante il volume dei liquidi interstiziali, e lo fa mediante dei meccanismi molto sofisticati come il controllo ormonale, attraverso l’ormone adiuretina o ADH. - è capace di mantenere la costanza ionica e anche in questo caso lo fa con un meccanismo ormonale, mediante l’aldosterone che mira a mantenere costante la concentrazione di sodio, perché questo è il principale componente ionico dei liquidi extracellulari, è quello che trattiene più acqua, quindi mantenere costante la concentrazione di sodio vuol dire mantenere costante la volemia cioè il volume di questi liquidi. L’adiuretina mantiene la costanza idrica, l’aldosterone mantiene costante la concentrazione di sodio.

2

Dario Cavallaro, Elisa Casella, Salvo Bellinvia

Indichiamo con il nome compartimenti idrici, delle regioni del nostro organismo che occupano determinati distretti intracellulare ed extracellulare. Questi dal punto di vista idrico contengono una quantità di acqua che corrisponde al 50-70% del peso corporeo. Perchè è presente questa quantità di acqua? Perché la quantità di acqua dipende anche dalla presenza di grasso in un organismo: se prevale la componente adiposa si riduce la quantità di acqua. Nelle donne ad esempio la percentuale di acqua è minore rispetto all’uomo, perché queste hanno una componente adiposa più accentuata. Una persona obesa ha meno acqua corporea di una persona magra. Come è distribuita quest’acqua? · 30-40% si trova all’interno delle cellule: il liquido intracellulare, ammonta a circa 25 l, ed è considerato come un unico grande compartimento, anche se come composizione tra una cellula e l’altra ci possono essere delle piccole variazioni. Si considera uniforme, omeogeneo. · 20% liquido extracellulare. I liquidi extracellulari invece differiscono tra di loro e tra questi quello molto rappresentato è il liquido interstiziale (circa 11 l, sempre per un soggetto adulto con un peso di circa 70 kg ); tra i liquidi extracellulari ricordiamo poi il plasma (circa 3 litri); i liquidi transcellulari come la linfa, tutti i liquidi digestivi, liquido pleurico, liquido pericardico, liquido sinoviale. * Il liquido pericardico e il liquido pleurico sono liquidi che umidificano le sierose, favoriscono lo scivolamento dei foglietti e servono soprattutto per non provocare attrito (e quindi dolore) durante il loro movimento. Ad es. nelle infiammazioni delle pleure (pleurite) si ha anche una riduzione di questo liquido e gli atti respiratori provocano dolore.

Cosa c’è tra liquido interstiziale e liquido intracellulare? Sono separati dalla membrana cellulare. Tra liquido interstiziale e il plasma c’è invece l’endotelio dei capillari. Che differenza c’è tra membrana cellulare e endotelio? · La membrana e l’endotelio differiscono per le caratteristiche morfologiche, poiché la membrana è costituita da un doppio strato di fosfolipidi e proteine, l’endotelio è costituito da un solo strato di cellule endoteliali. · Dal punto di vista funzionale, nell’endotelio avvengono gli scambi ovvero filtrazione e riassorbimento; le membrane cellulari possono essere eccitabili a differenza degli endoteli. In entrambe queste strutture possono avvenire scambi di soluti, ma questi scambi sono molto diversi nelle 2 strutture, hanno solo una cosa in comune, cioè entrambe le strutture non fanno passare le proteine, anche se questa affermazione non è proprio esatta! ci sono dei distretti capillari dove passano le proteine: ad esempio le proteine del plasma sono prodotte dal fegato e arrivano al plasma attraverso i pori dei sinusoidi, capillari particolari che permettono il passaggio di queste macromolecole.

3

Dario Cavallaro, Elisa Casella, Salvo Bellinvia

Quindi normalmente la maggior parte degli endoteli non si lascia attraversare dalle proteine, così come le membrane cellulari, tranne delle eccezioni per quanto riguarda i sinusoidi, capillari particolarmente fenestrati con dei pori più grandi che permettono il passaggio di queste macromolecole. · Un’altra differenza importante tra endotelio e membrana cellulare riguarda sempre gli scambi di soluti: gli scambi capillari (filtrazione e riassorbimento) sono sempre passivi, cioè secondo gradiente, non c’è spesa energetica; invece gli scambi che avvengono a livello della membrana cellulare spesso richiedono dispendio di energia, sono presenti pompe ioniche che mai troveremmo mai in un endotelio. Siccome quindi la membrana cellulare dispone di questi meccanismi attivi è ovvio che la composizione del liquido intracellulare è diversa da quella del liquido interstiziale. Questo accade proprio perché a livello della membrana vi sono queste caratteristiche di semipermeabilità, processi attivi e meccanismi di pompe che ne modificano la composizione.

La principale conseguenza della struttura della membrana cellulare è che la composizione del liquido intracellulare differisce da quella dell’interstizio perché: · Non ci sono proteine nell’interstizio. La componente proteica è molto rappresentata all’interno delle cellule ma non ne troviamo assolutamente nell’interstizio. Il liquido interstiziale quindi ha una composizione molto simile al plasma ma senza proteine, perché anche quelle poche proteine che passano non restano nell’interstizio ma vengono attivamente captate dai vasi linfatici che originano proprio nell’interstizio, come capillari a fondo cieco; il sistema linfatico è un sistema parallelo a quello venoso. L’interstizio quindi non ha proteine, perché se qualche proteina passa nell’interstizio viene subito riassorbita dal sistema linfatico. Il sistema linfatico è un sistema parallelo a quello venoso e non ha l’equivalente arterioso. La pressione interstiziale è di circa 4-5 mmHg ma non è dovuta alla componente proteica, la quale è molto bassa, bensì è dovuta al liquido interstiziale, agli ioni presenti! Infatti ad es. anche la pressione colloido-osmotica del plasma non è dovuta solo alle proteine ma anche agli ioni. La principale conseguenza data dalle caratteristiche della membrana cellulare è che la composizione del liquido intracellulare è diversa da quella dell’interstizio perché: - innanzitutto non vi sono proteine - la quantità di ioni è inferiore rispetto all’interno delle cellule, questo sempre per il cosiddetto equilibrio di 27.30(?), poiché siccome all’interno delle cellule ci sono molti anioni proteici, queste tendono ad avere molti più ioni diffusibili che all’esterno, perché come sappiamo tutti i compartimenti dal punto di vista elettrico sono neutri. Tra interstizio e plasma non è la steassa situazione, poiché questi hanno la stessa composizione, ma nell’interstizio mancano le proteine, per cui l’interstizio può essere considerato un plasma deproteinato, un filtrato del plasma come tutti gli altri liquidi transcellulari. Quindi le proteine sono presenti solo nel plasma e all’interno delle cellule e questo determina anche variazione per quanto riguarda gli ioni diffusibili.

4

Dario Cavallaro, Elisa Casella, Salvo Bellinvia

Consideriamo la composizione del liquido intracellulare, prendendo come esempio una fibra muscolare. All’interno di tutte le cellule la componente proteica è ben rappresentata, ritroviamo anche molto potassio (tipico ione intracellulare), una piccola quantità di sodio e ione bicarbonato e poi nel caso della cellula muscolare il fosfato e il magnesio. Se invece vogliamo fare un confronto tra liquido intracellulare e liquido interstiziale, nel liquido interstiziale al posto del potassio abbiamo il sodio e soprattutto il cloro e bicarbonato, pochissime proteine. Le proteine le ritroviamo invece nel plasma, e poi come nel liquido interstiziale sono presenti anche Na- Cl e bicarbonato. Quindi mantenere la costanza del liquido interstiziale vuol dire controllare come specie ionica soprattutto il sodio, il quale viene controllato con meccanismo ormonale. Se si controlla la concentrazione dei soluti si ha anche una regolazione della componente idrica, della volemia. Se manteniamo costante la concentrazione del liquido interstiziale automaticamente resta costante la composizione sia del liquido intracellulare che del plasma; perché ad esempio quando si fanno le flebo per idratare il paziente si usa la soluzione fisiologica, costituita da NaCl alla concentrazione 9g in 1 litro (900 mg in 100 ml di acqua). Quindi la soluzione fisiologica è una soluzione di NaCl allo 0.9%, quindi meno di un grammo in 100 ml di acqua; con le flebo si somministra anche la glucosata, una soluzione di glucosio al 5%, quindi 5g in 100ml. Perché si usano esclusivamente queste concentrazioni? Perché sono isotoniche rispetto al plasma, ai liquidi organici, cioè queste concentrazioni equivalgono al plasma o liquido interstiziale o liquidi intracellulari, con una osmolarità di 300 milliosmoli per litro, tutti i liquidi organici hanno questa osmolarità. Quindi se voglio mantenere questa osmolarità devo iniettare una soluzione isosmotica o isotonica rispetto al plasma. Se invece di iniettare una glucosata al 5% la somministro al 10%, cosa succede alla cellula? Il plasma rispetto al liquido interstiziale è più concentrato, allora l’acqua passa dal liquido interstiziale al plasma; allora il liquido interstiziale che ha ceduto acqua al plasma si troverà nei confronti delle cellule più concentrato e allora cosa fanno le cellule? per mettersi in equilibrio cedono acqua, si raggrinziscono, variano il loro volume e le loro membrane e questo determina un mal funzionamento delle cellule. Lo stesso se do una soluzione ipotonica? Si, ma in questo caso vuol dire che c’è più componente acquosa. Quindi l’acqua non resta nel plasma, dove è stata immessa con la flebo, poiché come sappiamo le membrane non offrono resistenza all’acqua (l’acqua è l’unico soluto che passa ovunque, in particolare c’è solo un distretto a livello renale dove è impedito lo spostamento dell’acqua! ). L’acqua si sposta cercando di ristabilire l’equilibrio, si porta all’interno delle cellule che si rigonfiano e vanno incontro alla lisi, si ha l’emolisi nel caso di cellule ematiche, ovvero la rottura per lisi delle cellule del sangue. · E l’edema? L’edema è invece un discorso a parte, in quanto si tratta dello spostamento di liquido nell’interstizio, aumento del liquido interstiziale ma questo è dovuto a tantissime cause, una delle quali è l’eccessiva somministrazione di liquidi dall’esterno, ma questo evento non fa parte della 5

Dario Cavallaro, Elisa Casella, Salvo Bellinvia

fisiologia, cioè non avviene in condizioni fisiologiche. L’edema si può formare quando non viene rispettato l’equilibrio, la legge di Starling (in realtà è preferibile parlare di legge e non di equilibrio); la stessa forza che determina la filtrazione di acqua e soluti, il passaggio dal capillare all’interstizio è la stessa forza che favorisce il riassorbimento, ma siccome c’è del liquido nell’interstizio evidentemente non viene riassorbito tutto il liquido che esce; per cui non è proprio un equilibrio ma la forza che riassorbe questa acqua e questi soluti è leggermente inferiore a quella che permette la filtrazione. Quali sono le cause dell’edema tissutale? · Aumento della forza di filtrazione, per cui esce più liquido. Causato da un aumento della pressione idrostatica (ipertensione, cioè aumento della pressione sistemica) oppure diminuisce la pressione oncotica (riduzione della componente proteica del plasma, ciò si ha per minore produzione da parte del fegato a causa di malattie epatiche oppure a causa di perdita di proteine dovuto a malattie renali, alterazione del filtro renale, ad es. nei casi di albiminuria). · Si riduce la forza riassorbente, per cui resta più liquido. Causato da una diminuzione della pressione oncotica nel polo filtrante che determina un aumento della filtrazione, nel polo riassorbente invece diminuisce il riassorbimento. L’altra causa possono essere i vasi linfatici, spesso questi non riescono drenare i soluti che entrano nell’interstizio perché possono essere otturati, ad esempio da parassiti o da metastasi (linfedema). Questo è l’edema a livello tissutale, l’edema a livello polmonare differisce poiché nei capillari polmonari avviene solo il riassorbimento e non la filtrazione, è un sistema a bassa pressione, quindi in tutti questi capillari la pressione idrostatica è sempre minore della pressione oncotica. Nei casi di forte ipertensione o quando aumentano le resistenze vascolari il cuore deve spingere con più forza per superare queste resistenze, aumenta la forza anche in questi capillari e quindi filtrano. Questo per quanto riguarda l’edema tissutale. · L’edema polmonare sta a significare invece la presenza di liquido negli alveoli, per cui in questo caso non possiamo pensare alle stesse cause che sono state viste per l’edema tissutale perché i capillari polmonari non sono filtranti e riassorbenti, ma rispetto a quelli tissutali i capillari polmonari sono dei capillari solo riassorbenti! non hanno un polo filtrante, perché costituiscono un sistema a bassa pressione, quindi la forza idrostatica per tutta l’estensione di questi capillari è sempre più bassa di quella oncotica, pertanto in questi distretti si ha soltanto riassorbimento e non si ha mai passaggio di liquido negli alveoli. Questo passaggio di liquido si può verificare nei casi di forte ipertensione o quando aumentano molto le resistenze vascolari, quindi il cuore deve spingere con più forza per vincere queste resistenze, aumenta la pressione anche all’interno di questi capillari, i quali così filtrano.

6

Dario Cavallaro, Elisa Casella, Salvo Bellinvia

Il Plasma Per quanto riguarda il plasma è stata considerata la pressione oncotica: in realtà però questo tipo di pressione dovuta alle proteine deve essere considerata anche all’interno delle cellule, cioè le proteine che si trovano dentro le cellule trattengono acqua, sono anch’esse responsabili del volume intracellulare. Le proteine plasmatiche non sono solo responsabili della regolazione dei volumi nei singoli compartimenti, ma hanno tante altre funzioni: · Carrier, trasporto di tante sostanze come ioni, bilirubina, farmaci, lipidi, colesterolo, glucocorticoidi, steroidi, vitamine liposolubili. · Coagulazione, il fibrinogeno e i fattori della coagulazione. · Immunitaria, da parte delle immunoglobuline. · Tampone ma non molto utilizzate come tali perché il più efficiente tampone è quello dell’emoglobina. Le proteine plasmatiche tamponano acidi perché le proteine al pH dei liquidi organici si dissociano come anioni, con cariche negative: quindi come le proteine le ritroviamo nella cellula come anioni, la stessa cosa accade nel plasma poiché i liquidi organici hanno tutti lo stesso pH ( il pH leggermente basico lo ritroviamo sia nel citoplasma che nel plasma!). Anche le proteine presenti nel plasma sono anioni per cui tamponano facilmente gli ioni H+ . Nel nostro metabolismo si liberano molti acidi: se questi acidi non possono essere eliminati sottoforma di CO2 o comunque il sistema CO2/H2CO3 non ce la fa, allora ecco che anche le proteine possono ricoprire questa funzione. · Possono essere fonte di amminoacidi per le cellule, se la cellule ne è carente · Processi di scambi, quando esercitano la pressione osmotica. La pressione osmotica è una pressione legata al passaggio di acqua attraverso le membrane ma è una pressione che si oppone all’osmosi, cioè quella forza esercitata dalle proteine per bloccare un certo volume di acqua, per non farlo passare. Se si riduce la pressione osmotica l’H2O passa nell’interstizio e si crea edema, se invece la concentrazione delle proteine è normale si ...