Fisiologia cellulare 12: IL RENE, Dispense di Fisiologia

Scarica Fisiologia cellulare 12: IL RENE e più Dispense in PDF di Fisiologia solo su Docsity! 1 Mantenimento dell'omeostasi REGOLAZIONE A BREVE TERMINE: Se ci sono variazioni della pressione arteriosa, i barocettori sono i primi a rendersene conto e mandano messaggi al centro di controllo nel bulbo e avremo una modulazione del sistema parasimpatico e ortosimpatico. Vanno ad agire o sulla gittata cardiaca o sulla gittata sistolica. N.B. : Gittata cardiaca = frequenza cardiaca x gittata sistolica Gittata sistolica → la quantità di sangue che fuoriesce ogni sistole Frequenza cardiaca → numero di sistole al minuto Vanno ad agire anche a livello emodinamico, favorendo vaso dilatazione/costrizione. REGOLAZIONE A LUNGO TERMINE: Coinvolge il rene. I barocettori sono anche coinvolti nell’attivazione del sistema renina-angiotensina-aldosterone (che rappresenta il linker tra regolazione a breve e lungo termine). L’angiotensina II è un vasocostrittore per quanto riguarda la quota in circolo; nello stesso tempo, favorisce la produzione di aldosterone, ormone antidiuretico e quindi regola il recupero o eliminazione dell’acqua. A) In caso d i a u m ento d e l v o l u m e d e l LEC 1. Aumento della volemia e distensione atriale (e ventricolare) → Rilascio di peptidi natriuretici dalle cellule muscolari cardiache 2. Risposta ai peptidi natriuretici: - inibizione del rilascio di ADH e aldosterone - riduzione del riassorbimento di sodio (diminuzione di aldosterone collegata a una diminuzione della funzionalità dei canali ENaC nel tubulo renale) - aumento della perdita di Na+ e H2O con l'urina - diminuzione della sete (riduzione di introiti di H2O) 3. Diminuzione della volemia e della pressione sanguigna → Ripristino dell'omeostasi B) In caso di r id u z ione del vo lu m e d e l LEC 1. Diminuzione di volemia e pressione sanguigna → Risposte endocrine: aumento della secrezione di renina e attivazione dell’angiotensina II 2. Effetti: - aumento del rilascio di aldosterone e - aumento del riassorbimento di sodio a livello renale con ritenzione urinaria di Na+ diminuzione della quantità di sodio e acqua nelle urine - aumento della sete e dell’assunzione di acqua 3. Aumento della volemia → Ripristino dell'omeostasi Importanza del bilancio elettrolitico, ioni sodio e potassio Il mantenimento del bilancio di elettroliti è molto importante, sia perché questo influenza il bilancio idrico, sia perché le concentrazioni degli elettroliti influenzano l'attività delle cellule eccitabili (una variazione della concentrazione di elettroliti si riflette su un'alterazione nei potenziali di membrana). Acquistano particolare importanza gli ioni sodio e potassio: • Variazioni di sodio sono più frequenti e facilmente individuabili perché danno ipertensione. A - vasodilatazione (grazie all'angiotensina) e di ADH (osmo e volocettori). - contrazione cardiaca e dei vasi (angiotensina) 2 causa dell'alterazione del potenziale di membrana possono causare scariche epilettiche, ma con la somministrazione di un diuretico si possono regolare. • Variazioni di potassio sono più rare e rischiose, possono dare piccole aritmie e sono più difficili da individuare in quanto si vedono solo con appositi esami del sangue. Per quanto riguarda il sodio, in caso di iperosmolarità plasmatica (aumento della concentrazione di Na+ nel LEC e in particolare nel plasma) gli osmocettori rilevano la variazione e si attivano, causando un aumento nel rilascio di ADH con le conseguenze viste precedentemente (vedi paragrafo 2). NB: Osmocettori e recettori di stiramento hanno “soglie di attivazione” molto diverse. Gli osmocettori si attivano quando c'è una variazione del 2% nella concentrazione delle sostanze, mentre per i recettori di volume la soglia di attivazione è il 10%. 5 Punti di contatto: -tra cellule della macula densa e TCD, -tra capillare glomerulare e capsula di Bowman: separa due liquidi diversi, il sangue e l’ultrafiltrato. Il rene ha un sistema vascolare e tubulare. I punti di contiguità: -Tra la rete di capillari peritubulari e i tubuli stessi, -Tra capillari e ansa di Henle. -Glomerulo capillare e capsula di Bowman -Polo vascolare/macula densa e tubulo distale I nefroni operano in parallelo. Quindi, la disfunzione di un nefrone ricade sugli altri. Se sono tanti i nefroni danneggiati, si ha un generale deterioramento per sovraccarico funzionale. Tutti i nefroni hanno la stessa funzione, tuttavia possono essere distinti in corticali e iuxtamidollari a seconda della porzione che occupano nel parenchima renale. Questa divisione corrisponde anche a un diverso contributo che i due tipi di nefroni danno alla creazione del gradiente osmotico che avviene nella midollare. Nefroni midollari: s o n o i l 2 0 % ; si trovano quasi interamente nella midollare e solo il glomerulo è nella zona corticale, contribuiscono in maniera significativa alla creazione del gradiente osmotico. Sono fondamentali per la capacità del rene di produrre urina molto concentrata. Nefroni corticali: s o n o l ’ 8 0 % d e i n e f r o n i ; s ono collocati quasi completamente nella porzione corticale del rene, solo una parte dell'ansa di Henle si trova nella midollare, danno un minor contributo. 2.2 Vascolarizzazione Ricorda: Ogni nefrone è in rapporto con due letti capillari. Il rene è un organo “anomalo” dal punto di vista vascolare, ha due sistemi capillari uno dietro l'altro (arteriola efferente → capillare glomerulare → arteriola efferente → capillari peritubulari → venula). Quindi la prima rete si forma tra due arteriole; la seconda rete tra arteriola e sistema venoso. A riposo i reni ricevono 20-25 % della gittata cardiaca totale (= 5 litri/minuto). Possiamo quindi calcolare il Flusso Ematico Renale, o FER = 1 l/min. La funzione principale dei reni è la filtrazione, quindi assume particolare importanza il Flusso Plasmatico Renale, FPR. Il rene filtra solo la componente liquida del sangue e non Nel primo caso si parla di rete mirabile arteriosa. 6 quella cellulare, perciò otteniamo il valore del FPR sottraendo al flusso ematico renale (flusso totale per minuto) la componente cellulare (ematocrito, 40% circa), otteniamo che FPR = FER – ematocrito = 625 ml/ min circa. N.B. → L’ematocrito è la componente corpuscolare di sangue espresso in percentuale. 3. Processi che avvengono a livello renale 1. Filtrazione: Processo che riguarda unicamente il glomerulo, porta molecole dal sangue al tubulo. 2. Riassorbimento: Processo che riguarda la componente tubulare, riporta molecole dal tubulo al sangue. 3. Secrezione: Processo che riguarda la componente tubulare, porta molecole dal sangue al tubulo. Questi tre passaggi sono essenziali per l’escrezione finale. N.B. → Secrezione → porta la sostanza in un’altra parte del nostro organismo (lume di un organo). Escrezione → processo che porta al di fuori qualcosa del nostro organismo 3.1 Funzionamento del rene: filtrazione e riassorbimento Con la filtrazione si ha l'eliminazione di tutte le sostanze da espellere dal torrente circolatorio, e col riassorbimento si ha il passaggio dal tubulo renale al sangue solo di ciò che è necessario. Il funzionamento del rene (che prevede l'espulsione di tutte le sostanze possibili ed il riassorbimento di quelle utili VS eliminazione solo delle sostanze inutili/dannose) può sembrare un inutile dispendio di energia, in realtà dietro a questo meccanismo c'è una logica di risparmio energetico. In primo luogo, la filtrazione è: -un processo veloce e passivo -che non comporta dispendio di energia -e che espelle dal sangue tutte le sostanze che possono attraversare i 3 strati della barriera di filtrazione, e non solo quelle inutili o dannose. Espelle le sostanze anche non usuali. Se il rene dovesse eliminare solo quelle sostanze che effettivamente si trovano nelle urine, il nostro organismo dovrebbe possedere un trasportatore per ogni molecola (= dovremmo avere un'infinita di trasportatori!). In questo modo, invece, il rene prima elimina tutto il possibile, quindi sostanze inutili, tossiche, dannose, sconosciute, ma anche necessarie e utili, e successivamente riassorbe solo ciò che è utile e necessario, utilizzando appositi trasportatori (in numero comunque molto minore rispetto a ciò che avveniva nel caso precedente). Inoltre, ipotizzando di avere un ultrafilt rato poco permeabile, se venissero eliminate solo le sostanze non necessarie, si avrebbe una diminuzione di lavoro renale (che espellendo solo ciò che non serve, dovrebbe espellere meno cose e lavorerebbe di meno); e si avrebbe un aumento spropositato del lavoro del cuore, che si troverebbe a dover pompare sangue particolarmente denso, ricco di sostanze e povero di acqua. Il lavoro del rene per espellere e riassorbire è quindi compensato dal non-dispendio energetico del cuore. 7 3.2 Ultrafiltrazione L’ultrafiltrato è un liquido senza proteine. Ultrafiltrazione: movimento passivo di liquido da capillare allo spazio della capsula di Bowman. La filtrazione permette il passaggio di molecole attraverso una barriera di filtrazione costituita dal lume all’esterno da: - endotelio capillare - lamina basale - podociti. I capillari glomerulari possiedono un endotelio fenestrato con ampie aperture (fino a 100 nm), che grazie alla sua bassa resistenza garantisce un'elevata permeabilità. La lamina basale che circonda l'endotelio riduce leggermente le ampiezze dei pori. E’ formata da collagene IV. I podociti sono cellule epiteliali specializzate che possiedono estroflessioni (digitazioni) che si intrecciano le une con le altre, riducendo ulteriormente le dimensioni dei pori. Hanno una struttura interna formata da microtubuli, molecole di F-actina, microfilamenti; sono ancorati mediante l’alfa-actinina. Fessura di filtrazione → struttura fatta da tante proteine tra cui la nefrina. E’ attivata dalla NEPH1 (nefrina like 1 protein). Mettono in relazione il processo di un podocita con l’altro; si riduce l’apertura creando un filtro dimensionale per le molecole che devono oltrepassare la barriera di filtrazione. Queste proteine sono alterate in alcune patologie, ad esempio la nefropatia diabetica. Il poro finale attraverso cui passano le molecole misura circa 10 nm: i tre livelli di filtrazione costituiscono una barriera con un filtro di ampiezza progressivamente ridotta. A livello dei capillari, podociti e lamina basale si ha carica negativa, per cui anche la carica acquista importanza nel determinare se una molecola verrà filtrata o rimarrà nel circolo sanguigno. Le molecole vengono filtrate inizialmente in base alla loro dimensione: a) Con peso molecolare < 5 kDa (proteina da 50 AA) passano liberamente (anche piccoli polipeptidi); b) Con peso molecolare > 70 kDa vengono bloccate; c) Con peso molecolare compreso tra 5 e 70 kDa → Attraverso studi sui destrani (zuccheri che possono essere sintetizzati in laboratorio con lunghezza e carica a piacere) si è giunti alla conclusione che a parità di peso e raggio le molecole vengono filtrate in base alla loro carica (vedi figura 1A): - molecole con carica positiva vengono filtrate maggiormente, - molecole neutre vengono filtrate in misura minore, - le molecole con carica negativa vengono filtrate pochissimo o respinte. Esempio dell’albumina: l’albumina ha un peso molecolare compreso tra 5 e 70 kDa perciò viene filtrata secondo carica. Se fosse neutra sarebbe filtrata e uscirebbe dal circolo sanguigno, ma, come la maggior parte delle altre proteine in ambiente ematico a pH 7.4, è carica negativamente. 10 I due distretti capillari hanno caratteristiche diverse in termini di filtraggio e riassorbimento: • Distretto capillare peritubulare → riceve una quantità di sangue che esercita una pressione idrostatica minore in quanto 125 ml se ne sono andati. Sarà, quindi. Destinato al riassorbimento. • Distretto glomerulare → avendo pressione idrostatica maggiore, sarà finalizzato al riassorbimento. La velocità di filtrazione glomerulare: Fattori che influenzano la VGF: 11 Regolazione del tono delle arteriole: Vasocostrizione dell’arteriola afferente: Aumentare la resistenza in ingresso tramite vasocostrizione dell’arteriola afferente, porta ad una diminuzione della pressione a valle: la VFG e la pressione di perfusione diminuiscono. Vasocostrizione dell’arteriola efferente: Aumentando la resistenze in uscita tramite vasocostrizione dell’arteriola efferente, aumenta anche la pressione a monte: la VFG e la pressione di perfusione aumentano. Le alterazioni a livello dell’arteriola efferente presentano però un comportamento bifasico, infatti per via dell’eccessiva filtrazione, la pressione colloido- osmotica potrebbe aumentare troppo, il che porterebbe ad una diminuzione della pressione netta di filtrazione e di conseguenza della VFG. È bene notare che anche flusso ematico e flusso plasmatico si riducono, poiché avendo aumentato molto la resistenza in uscita vi sarà ristagno. Il cutoff tra i due comportamenti corrisponde a circa tre volte il normale valore della resistenza. Arterie interlobari --> arterie arcuate. Le arterie arcuate si dividono in: - vasa recta veri (decorrono verso l'apice delle piramidi renali e formano i capillari peritubulari). - interlobulari --> a. afferenti --> glomerulo --> a. efferenti. Le arteriole efferenti si dividono in: - quelle dei corpuscoli midollari si addentrano nella midollare formando i vasa recta spuri, che irrorano il parenchima. - capillari peritubulari. Nella corticale: - parte radiata --> insieme di raggi midollari. Il raggio midollare è dato da tubuli retti. I raggi si estendono dalla base delle piramidi. - parte convoluta --> spazio compreso tra i raggi midollari. In profondità si spinge a formare le colonne renali. Tra la superficie del rene e l'apice dei raggi midollari forma la cortex corticis. Inoltre, la parte convoluta ospita i corpuscoli renali. LOBO = piramide + corticale sovrastante LOBULO = raggio midollare + parte convoluta attorno