Fisiologia - il rene, Dispense di Fisiologia Umana

Scarica Fisiologia - il rene e più Dispense in PDF di Fisiologia Umana solo su Docsity! • FISIOLOGIA – INFERMIERISTICA UNIMOL Lezioni tot 30 ore A.A. 2017/2018 • PROGRAMMA 1. Processi cellulari fondamentali: dinamiche di membrana. 2. Sangue ed emostasi. 3. Sistema respiratorio: meccanica respiratoria, scambio e trasporto dei gas. 4. Fisiologia dell’apparato digerente. 5. Il circuito cardiovascolare. 6. Le principali funzioni del rene. 7. Sistema endocrino. 8. Fisiologia e regolazione endocrina della funzione riproduttiva. • GLI ORGANI EMUNTORI Gli organi emuntori sono 3: • Polmone: allontana le sostanze gassose, la CO2 • Fegato, particolarmente (ma non esclusivamente) specifico per le sostanze liposolubili che allontana attraverso la bile. Quindi intestino e feci. • 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. SISTEMA URINARIO Elementi dell’apparato urinario: • reni • uretra • vescica • ureteri omeostasi volumica, cioè partecipa a mantenere costante il volume dei liquidi circolanti; omeostasi pressoria, partecipa al mantenimento della costanza della pressione arteriosa sistemica. Rispetto al controllo della pressione arteriosa da parte del sistema nervoso, il quale è rapido, istantaneo ma in genere di breve durata, a breve termine (si estingue dopo qualche secondo o al massimo minuto), il rene partecipa all’omeostasi pressoria con un meccanismo a lungo termine di natura ormonale ma più efficace. FUNZIONI DEL RENE I reni adempiono in modo determinante al mantenimento della costanza dei caratteri chimico-fisici del cosiddetto mezzo interno (plasma e liquido interstiziale). I reni, infatti, provvedono a: ✓ eliminare i prodotti finali del catabolismo azotato (urea, acido urico, creatinina, solfati, ecc.); ✓ regolare il volume del liquido extracellulare e perciò del contenuto idrico dell’organismo; ✓ regolare la pressione osmotica del liquido extracellulare, tramite il riassorbimento del Na+ e dell’acqua; ✓ regolare il pH ematico entro limiti ristretti, tramite il riassorbimento e la produzione dell’HCO-3; ✓ regolare la concentrazione ematica d’importanti metaboliti e ioni, mantenendola in ambiti normali; ✓ detossificare l’organismo da composti tossici, per poi eliminarli. FUNZIONI RENALI ✓ Equilibrio idrico: contribuisce al mantenimento della volemia: La quantità d’urina formata è in funzione dell'entità del riassorbimento I Nefroni sono suddivisi a SECONDA DEL TIPO DI ANSA: L’attività renale viene sostenuta quasi esclusivamente da unità con ansa di Henle lunga (riguardo alla regolazione dell’osmoticità del sangue) Una maggiore percentuale d’anse lunghe facilita la concentrazione dell'urina (osmoticità) Le specie in cui abbondano anse di Henle corte eliminano notevoli quantità d’urina molto diluita a basso p.s nefroni iuxtamidollari e corticali, ve ne sono poi anche alcuni intermedi. Qual è la differenza dal punto di vista anatomico? ✓ I nefroni corticali hanno un’ansa di Henle poco sviluppata ✓ I nefroni iuxtamidollari hanno il glomerulo vicino al confine con la midollare, hanno delle anse più lunghe che possono arrivare anche all’apice della papilla. VASCOLARIZZAZIONE RENALE • arteria renale (porta sangue attraverso l'ilo) • arterie interlobari (da cui si dipartono) • arcuate e interlobulari (continuano con) • arteriole afferenti • Glomerulo (rete sferoidale di capillari) • arteriole efferenti • Capillari peritubulari (irrorano il tessuto renale) • vasa recta (forma a forcina) • vene (interlobulari e arciformi fino alla v. renale) Ogni glomerulo è irrorato da un’arteriola afferente e ogni arteria si diparte dalla precedente ad angolo retto VASA RECTA ve ne sono di due tipi: ✓ le prime si dipartono dalle arterie arcuate e scendono nella midollare, irrorando le strutture che si trovano nella midollare come le anse di Henle e i dotti collettori. ✓ Il secondo tipo di vasa recta si diparte invece dalle arteriole efferenti. Le prime sono poche, si tratta di una circolazione molto scarsa, gli altri vasa recta invece sono molto numerosi e sono presenti soltanto a livello dei nefroni iuxtamidollari. VASCOLARIZZAZIONE RENALE E ULTRAFILTRAZIONE Glomerulo costituito da: capsula di Bowman (estroflessione del TCP) Nel glomerulo l'arteriola afferente si sfiocca in 8-15 capillari che confluiscono in un'arteriola efferente; questa si capillarizza a sua volta nei capillari peritubulari che irrorano i TCP e TCD (vicini fra loro) • Capillarizzazione doppia: rete mirabile (modifica resistenze e p.) • Variazioni pressorie nel circolo sistemico ed in quello renale • Cause dell’elevata pressione L’arteria renale deriva direttamente dall'aorta (scarse resistenze); di conseguenza la P rimane su valori elevati I vasi si dipartano fra loro ad angolo retto. Nei grossi vasi il flusso è assiale con la porzione cellulare concentrata al centro del vaso e la porzione plasmatica alla periferia; pertanto, in corrispondenza delle diramazioni, prevale la tendenza al passaggio nel vaso di calibro inferiore della componente cellulare, a scapito della componente plasmatica, con conseguente variazione dell’ematocrito. Si assiste ad una progressiva emoconcentrazione con aumento di: viscosità, resistenza e della P (a monte) Cause dell’elevata pressione Il Rene è disposto inferiormente al cuore; alla P di spinta del cuore è necessario sommare la P della colonna di liquido interposta fra i due organi Disposizione dei vasi in serie (rete mirabile) Fa in modo che le resistenze siano additive (resistenze direttamente proporzionali al n. dei vasi, questa è la causa più importante delle P che si hanno a livello glomerulare) FUNZIONI RENALI I principali processi che si attuano a livello renale sono: • Ultrafiltrazione: movimento di liquido dal sangue al lume del nefrone • Riassorbimento: trasporto di sostanze presenti nel filtrato dal lume del tubulo al sangue che scorre nei capillari peritubulari • Secrezione: rimuove selettivamente molecole dal sangue • Escrezione >99% del plasma che entra nel rene ritorna alla circolazione sistemica >19% del volume è riassorbito ULTRAFILTRAZIONE • Rappresenta la 1° tappa della formazione delle urine. • Processo non specifico crea un filtrato molto simile al plasma ma SENZA le proteine plasmatiche. • Gli elementi corpuscolati ematici NON sono filtrati • Il filtrato è costituito solo da acqua e soluti. La filtrazione avviene a livello della capsula renale TRE BARRIERE DI FILTRAZIONE: • Endotelio dei capillari glomerulari • Lamina basale (glicoproteine) • Epitelio della capsula di bowman I capillari glomerurali sono FENESTRATI con grandi pori. Alla superficie dei pori sono presenti proteine cariche negativamente che contribuiscono a respingere le proteine plasmatiche Le cellule MESANGIALI sono situate negli spazi circostanti e attorno ai capillari glomerulari e controllano il flusso ematico. Sull’epitelio della capsula di bowman sono presenti speciali cellule dette PODOCOTI che presentano lunghe estensioni citoplasmatiche dette PEDICELLI che avvolgono i capillari glomerulari e s’intrecciano determinando la formazione di FESSURE DI FILTRAZIONE. ✓ Solo 1/5 del plasma che attraversa i reni filtra nel nefrone. I restanti 4/5 del plasma insieme alle proteine e agli elementi corpuscolati ematici scorre nei capillari peritubulari. ✓ Capillari glomerulari fenestrati, porosità di 1.000Å; ✓ endotelio a contatto con membrana basale (pori 70-100Å) oltre la quale sono presenti i podociti, (estroflessioni della capsula di Bowman). ✓ Spazio fra un podocita e l'altro 1.000Å ✓ Membrana filtrante vera e propria: costituita dalla membrana basale; permette passaggio (o meno) di sostanze plasmatiche in funzione del loro PM • PM > 69.000D-70.000D (albumine), passaggio nullo • PM < 5.500D (glucosio, ioni) = 5.500D (inulina, polimero del fruttosio), ultrafiltrazione 100% • 5.500D <PM< 68000/69000D, ultrafiltrazione in rapporto inverso al PM (albumina PM limite: in condizioni parafisiologiche –sovraffaticamento- può essere ultrafiltrata ed eliminata con l'urina), le sostanze vanno incontro ad impedimenti sterici e viscosi • Sterico, dovuto a difficoltà da parte di una sostanza a PM elevato ad imboccare il poro • Viscoso, dovuto all'attrito esercitato sulla sostanza dal sottile film liquido che riveste il poro • Rapporto filtrato/filtrando (% di sostanza ultrafiltrata rispetto al tot della sostanza) è funzione del PM Se l’aumento avviene a livello delle Efferenti il sangue è bloccato a monte della costrizione e la p idrostatica nei capillari glomerulari AUMENTA. Il meccanismo di autoregolazione è anche SOPRATTUTTO MIOGENO, intrinseco, tramite un’azione sull’arteriola afferente o sulla efferente a seconda delle condizioni pressorie sistemiche, in modo tale da mantenere pressoché costante nel glomerulo il regime pressorio necessario per mantenere costante la velocità di filtrazione glomerulare di 125 ml di plasma al minuto. Se c’è un aumentato volume di sangue, con aumentata pressione, questa DILATA l’arteriola → così facendo distende la MUSCOLATURA LISCIA INVOLONTARIA → la muscolatura liscia per VIA RIFLESSA SI CONTRAE e contraendosi riduce il diametro della muscolatura: per cui questo flusso che tenderebbe ad aumentare all’interno del glomerulo non aumenta perché RIDUCENDO IL DIAMETRO DELL’ARTERIOLA AFFERENTE AUMENTA LA RESISTENZA E MENO SANGUE ENTRA NEL GLOMERULO, IN QUESTO MODO LA PRESSIONE RESTA CONSTANTE, NON AUMENTA COME A LIVELLO SISTEMICO. Al contrario se la pressione sistemica si abbassa, questa arteriola perde il suo normale tono (è un po’come se si dilatasse), si presenta più aperta, entra più sangue, dunque più pressione che in questo modo si ristabilisce al valore normale. In quest’ultimo caso, se la vasodilatazione dell’arteriola afferente non è sufficiente a mantenere un regime pressorio adeguato alla filtrazione nel glomerulo, interviene la costrizione dell’arteriola efferente: se infatti si dilata l’arteriola afferente si fa entrare più sangue, stringendo invece l’arteriola efferente si fa uscire meno sangue, così nel glomerulo rimane quel giusto volume di sangue, alla giusta pressione per avere la filtrazione Regolazione della VFG mediante Feedback tubulo-glomerulare Via di controllo locale in cui il flusso di liquido all’interno del tubulo influenza la VFG Sia le pareti del tubulo sia quelle delle arteriole hanno una struttura modificata nelle regioni in cui vengono a contatto e assieme costituiscono l’apparato iuxtaglomerulare. APPARATO O COMPLESSO JUXTAGLOMERULARE Questa regione è deputata al controllo della velocità di filtrazione glomerulare. È composta da un insieme di cellule specializzate che sono localizzate in precise zone delle arteriole afferente ed efferente e del tubulo contorto distale. MACULA DENSA Essa è localizzata nella porzione iniziale del tubulo, che segue immediatamente l’estremo superiore del segmento spesso del ramo ascendente dell’ansa di Henle. La macula densa si trova, in tal modo, nell’angolo tra le due arteriole, mettendosi in rapporto diretto con ciascuna di esse. Le cellule della macula densa hanno l’aspetto di secernere sostanze in direzione delle arteriole, poiché il loro apparato di Golgi, al contrario di quanto si osserva in tutte le altre cellule dell’epitelio tubulare, è diretto verso le arteriole e non verso il lume tubulare. Le cellule delle arteriole appartenenti al complesso JUXTAGLOMERULARE sono, fibrocellule muscolari lisce della parete; SI PRESENTANO RIGONFIE E CONTENGONO GRANULI SCURI. Sono localizzate nella parete di entrambi le arteriole laddove quest’ultime vengono in contatto con la macula densa. Queste cellule vengono chiamate cellule juxtaglomerulari e contengono granuli. La secrezione di renina viene aumentata Le cellule granulari stesse fungono da barocettori intrarenali e sono sensibili alle variazioni di P nell’arteriola afferente. Quando le cellule granulari rilevano una diminuzione della PA esse secernono più RENINA. FEEDBACK-TUBULO-GLOMERULARE AUTOREGOLAZIONE DEL FLUSSO RENALE • P sistemica <70-100mmHg induce P filtrante netta con ultrafiltrato • P arteriosa fino a 180-200mmHg, non determina un corrispondente ultrafiltrato, per meccanismo d’autoregolazione • Con P si attiva la muscolatura miogenica automatica dell’arteriola afferente; questa si contrae, impedendo in tal modo un del flusso ematico nei capillari glomerulari: la velocità di filtrazione è mantenuta costante • Se P >200mmHg, il meccanismo d’autoregolazione perde d’efficacia e si ha pertanto: sia del flusso renale sia ultrafiltrato ✓ Quantità di ultrafiltrato: proporzionale al flusso per P tra 100-200mmHg; per valori superiori, all'aumento del flusso non si ha un aumento corrispondente dell'ultrafiltrato. Per P <100, l’ultrafiltrato via via diminuisce (oliguria e anuria) ✓ Le cellule della macula densa sono sensibili al NaCl. Esse inducono le cellule granulari a secernere renina. ✓ Se l’apporto di NaCl a livello della macula densa aumenta a causa di un aumento della VFG, le cellule della macula densa inviano un messaggio paracrino alla vicina arteriola afferente che si contrae aumentando le resistenze e diminuendo la VFG. Ormoni che regolano la VFG Possono influenzare il coefficiente di filtrazione agendo sui podociti o sulle cellule mesangiali, oppure possono influenzare la resistenza arteriolare. Tra i principali: • Prostaglandine (vasodilatore) • Angiotensina II (vasocostrittore) Il sistema RENINA-ANGIOTENSINA-ALDOSTERONE più importante che interviene nella regolazione dello ione Na. Le cellule granulari dell’apparato iuxtaglomerulare secernono nel sangue la RENINA in risposta a una diminuzione nel sangue del NaCl, del volume del LEC e della PA SISTEMA SRAA: INDUCE ALLA FINE UN AUMENTO DEL RIASSORBIMENTO DEL NA Dopo esser stata secreta nel sangue, la renina agisce da enzima per attivare L’ANGIOTENSINOGENO (proteina plasmatica epatica) in ANGIOTENSINA I che viene convertita in ANGIOTENSINA II dall’enzima di conversione dell’angiotensina (ACE). • L’angiotensina II è il principale stimolo per la secrezione dell’ALDOSTERONE dalla corticale del surrene la quantità di creatinina prodotta dall’uomo è superiore a quella prodotta dalla donna, poiché essendo un catabolita della massa muscolare l’uomo avendo più massa muscolare ne produce di più: questo significa che la clearance della creatinina non è sempre 125 ml/min poiché nell’uomo può arrivare anche a 140! ✓ Si può ovviare a questo problema dicendo al paziente di non fare una dieta proteica il giorno prima di fare il test, cioè ridurre l’apporto di proteine (soprattutto proteine animali); ✓ c’è poi un altro problema perché la creatinina viene ultrafiltrata ma una piccolissima quota pari al 10% viene anche secreta nei tubuli: in ogni caso conoscendo questo aspetto si fa una piccola correzione, il 10% si detrae e si ottiene così la clearance della creatinina. ✓ La clearance serve però non solo per misurare la velocità di filtrazione glomerulare ma anche per misurare il riassorbimento che avviene a livello dei tubuli, serve anche per sapere se ci sono dei problemi di necrosi, se vi sono alcune unità funzionanti che sono necrotizzate a livello dei reni, quindi è UN INDICE DI FUNZIONALITÀ IMPORTANTE. VALORI DI RIFERIMENTO UOMO I valori normali sono compresi tra 85-12S mL/min VALORI DI RIFERIMENTO DONNA I valori normali sono compresi tra 75-111 mL/min EFFETTI DELL’ETA’ (in condizioni normali): Da 50 a 75 anni, sourarre 5 mL/min per ogni S anni Oltre i 75 anni, sottrarre 8 mL/min per ogni S anni Se costruiamo un grafico dove consideriamo la concentrazione plasmatica 100 mg/100 ml e la clearance, vediamo che la clearance della creatinina è di 125 ml/min e si mantiene costante indipendentemente dalla concentrazione plasmatica: se applichiamo la formula C = U x V / P e abbiamo una concentrazione di creatinina P di 1 mg ogni ml di plasma per cui in un minuto si ritrovano 125 mg di creatinina nell’urina U avremo una concentrazione urinaria U = 125 mg, il volume di urina V = 1 ml e una concentrazione plasmatica P = 1 mg, quindi otteniamo una clearance di 125 ml/min ( C = 125 x 1 / 1) e concentrazione di 100 mg ogni 100 ml di plasma, per cui quando la concentrazione plasmatica è tale la clearance è 125. Vediamo cosa accade se viene triplicata la concentrazione plasmatica, cioè se consideriamo una P di 300 mg/100 ml di plasma, cioè 3 mg di creatinina per ogni ml di plasma: la concentrazione urinaria U è uguale alla quota filtrata, cioè alla quota allontanata dal plasma a livello del glomerulo. Quanta creatinina allontana il glomerulo dal plasma in un minuto? Se ipotizziamo di portare la concentrazione plasmatica di una sostanza x a 500 mg/100 ml, cioè per ogni ml che viene depurato dal rene saranno estratti 5 mg e quindi nell’urina in un minuto troveremo 125 ml x 5 mg = 625 mg e la clearance in questo caso sarà data da C = 625 x 1 / 5 = 125. Questi esempi ci servono a capire che per le sostanze che vengono ultrafiltrate la clearance è costante indipendentemente dalla concentrazione plasmatica e il grafico che otteniamo è una retta ✓ Una sostanza che è soltanto ultrafiltrata non viene mai estratta tutta dal plasma in un solo passaggio per cui se ne ritrova sempre nella vena renale (ovviamente la sua concentrazione a livello del circolo venoso sarà più bassa di quella del circolo arterioso!). ✓ Se invece si va a considerare una sostanza che oltre a essere ultrafiltrata viene secreta totalmente, non se ne ritrova più nella vena renale: una di queste sostanze è l’acido para-amminoippurico, in sigla PAI. Il PAI è un esempio di sostanza che oltre a essere ultrafiltrata viene anche secreta, in particolare viene secreta totalmente. La clearance del PAI è i molto indaginosa L’acido para-ammino ippurico è importante perché la sua clearance è indice di flusso plasmatico renale, cioè si usa per sapere quanto plasma arriva al rene in un minuto. La clearance della creatinina ci dice soltanto quanto plasma viene filtrato in un minuto. Se si vuole sapere invece quanto plasma arriva al rene in un minuto, si deve andare a calcolare la quantità di plasma che viene depurato a livello del glomerulo, cioè quanto plasma è stato trattato a livello del glomerulo in un minuto ma bisogna aggiungere poi la quantità di plasma che è passata nel tubulo a livello dei capillari peritubulari: la somma ci dà il volume di plasma che è passata a livello del rene in un minuto. La clearance del PAI si usa come indice di flusso plasmatico renale: se a questo valore si aggiunge poi l’ematocrito si ha il flusso ematico renale. ✓ CLEARANCES = 660 (es diodone o ac p-aminoippurico) Diodone (sostanza iodata, con una C = 660mL/min) per il suo basso PM, è completamente ultrafiltrato; inoltre, quello presente nei 540mL di plasma che sono immessi nei capillari peritubulari, per escrezione attiva passa dai capillari nei tubuli del nefrone Non essendoci lungo il nefrone sistemi di riassorbimento di tale sostanza, tutto il diodone che arriva al rene si concentra nell’unico mL/min di urina formata ✓ La clearance dei diodone è determinata al fine di valutare l’integrità funzionale dei sistemi di escrezione renale La clearance del PAI è di 600 ml al minuto: per avere questa clearance il PAI deve essere somministrato in modo da avere una concentrazione plasmatica 10 volte inferiore a quella della creatinina, quindi se la creatinina è 1 mg/ml il PAI deve essere 0.1 mg/ml. CLEARANCES o valore di epurazione renale CLEARANCES = 120 (es. inulina) L’INULINA iniettata nel plasma è liberamente filtrata nel nefrone il 100% dell’inulina nel tubulo è escreta L’inulina (polimero del fruttosio, PM=5.500, sostanza inerte, non può entrare nelle cellule), assente fisiologicamente dal circolo sistemico ha una C=120mL/min Il suo PM è il max compatibile con un’ultrafiltrazione del 100% (filtrato/filtrando = 1) Tutta l’inulina nei 120mL/min ultrafiltrati è ultrafiltrata e passa nel nefrone, non essendo presenti sistemi in grado di riassorbirla, è eliminata con l’urina (concentrata tutta nell’unico mL/min di urina) C (inulina): calcolata (previa somministrazione endovenosa) per valutare la funzionalità del glomerulo renale, un della C indica aumentata velocità di ultrafiltrazione Nota la VFG è possibile valutare a quali processi il rene sottopone i diversi soluti misurando la concentrazione plasmatica e la velocità di escrezione.. Paragonando il carico filtrato del soluto con la velocità di escrezione si può valutare come il nefrone processi tale sostanza. ✓ Se la quantità di sostanza che appare nelle urine è < a quella filtrata, c’è stato RIASSORBIEMNTO NETTO ✓ Se la quantità di sostanza che appare nelle urine è > a quella filtrata, c’è stato UNA SECREZIONE NETTA ✓ Se la quantità di sostanza che appare nelle urine è = a quella filtrata, non c’è stato ne RIASSORBIMENTO ne SECREZIONE TRASPORTO RENALE DEI SOLUTI Per una qualsiasi molecola X che sia liberamente filtrata dal glomerulo: Se la velocità di filtrazione supera la velocità di escrezione, ci sarà riassorbimento netto di X. Se la velocità di escrezione supera la velocità di filtrazione, ci sarà secrezione netta di X. • Se la velocità di filtrazione e di escrezione sono uguali, X passa attraverso il nefrone senza riassorbimento né escrezione netta. • Se la clearance di X è inferiore alla clearance deII’inulina, ci sarà riassorbimento netto di X. • Se la clearance di X é uguale alia clearance deII’inuIina, X non è né riassorbita né secreta. • Se la clearance di X è superiore alla clearance deIl’inuIina, ci sarà secrezione netta di X. La clearance dipende dai processi renali di trasporto del soluto TUBULO CONTORTO PROSSIMALE Il meccanismo più evidente è il riassorbimento che a livello del tubulo prossimale ammonta all’80% dell’ultrafiltrato. L’80% dell’ultrafiltrato viene riassorbito a livello del tubulo prossimale e tale riassorbimento è detto obbligatorio, vuol dire che avviene sempre e comunque, indipendentemente dalle condizioni idriche dell’organismo Il termine obbligatorio deve essere specificato per distinguere questo riassorbimento da un altro tipo di riassorbimento che al contrario è detto facoltativo e che avviene nel tubulo distale. Il termine facoltativo significa che può essere modulato, può variare a seconda delle condizioni idriche dell’organismo. Il riassorbimento facoltativo viene regolato da un meccanismo ormonale. Questi diversi tipi di riassorbimento sono anche giustificati dalla morfologia del tubulo: nel tubulo prossimale è presente un epitelio formato da cellule alte, per cui già la forma della cellula ci dice RIASSORBIMENTO DEL GLUCOSIO Il glucosio (v.n. 70-80mg/100mL ultrafiltrato completamente - PM) è completamente riassorbito, solo a condizione che la sua concentrazione ematica non superi i 180- 200mg/100mL ✓ In caso contrario il sistema di trasporto è saturato ed il glucosio è perso con le urine. In questo caso, grazie alla sua attività osmotica, determina la perdita d’acqua (diuresi osmotica) comune in individui diabetici (glicemia > di 180-200 mg/100mL) RIASSORBIMENTI NEL TCP: sistema di trasporto del glucosio • Sistema saturo al 50%: condizioni normali glicemia, 180- 200 mg/100mL • Sistema saturato: glicemia > di 200 mg/100mL • Sistema saturo: viene perso glucosio Non sempre la glicosuria è legata all’iperglicemia: in condizioni fisiologiche una iperglicemia prevede una glicosuria, quando si supera una certa soglia; ma noi possiamo avere anche una glicosuria in condizioni di glicemia normale. Esiste altro zucchero, LA FLUORIZINA, che ha una grande affinità per i carrier del glucosio, per cui si può verificare una glicosuria da fluorizina, poiché questo zucchero se viene introdotto dall’esterno (spesso vi sono dei farmaci che lo possono contenere), comporta il rischio che il paziente, con una glicemia normale, manifesti glicosuria. La fluorizina infatti competendo con il glucosio, si lega a questi carrier al posto del glucosio sia perché in maggiore concentrazione sia perché ha una maggiore affinità, e pertanto il glucosio viene perso con le urine • Quando i trasportatori raggiungono la saturazione inizierà l’escrezione del glucosio. • La concentrazione plasmatica alla quale il glucosio compare nelle urine è detta SOGLIA RENALE SATURAZIONE DEL TRASPORTO RENALE Trasporto mediato da proteine di membrana presentano 3 caratteristiche: • Saturabilità • Specificità • Competitività SATURAZIONE: si riferisce alla max velocità di trasporto che si verifica quando tutti i trasportatori disponibili sono occupati. ✓ A conc < al punto di saturazione, la velocità è direttamente correlata alla concentrazione del substrato. ✓ A conc = del substrato o >, il trasporto si verifica con la velocità massima. La velocità di trasporto alla saturazione è il TRASPORTO MASSIMO. ES: diabete mellito: il glucosio è filtrato troppo velocemente rispetto alla capacità dei trasportatori di riassorbirlo RIASSORBIMENTI NEL TCP DI FOSFATI E SOLFATI Sistema di trasporto analogo a quello del glucosio Differenza: il sistema di trasporto di questi sali è tale per cui, pur lavorando sempre ad un regime massimo, il recupero sia dei fosfati sia dei solfati non è mai completo (solfati e fosfati sono presenti nelle strutture a valle del TCP e nel TCD e contribuiscono alla regolazione del pH delle urine) • Riassorbimento di fosfati può essere inibito in caso di acidosi metabolica (es. formazione di corpi chetonici e pH) con conseguente FOSFATURIA • I 3 sistemi (glucosio + sali) di trasporto richiedono ATP; • dell'attività di uno di essi può compromettere l'attività degli altri RIASSORBIMENTI NEL TCP DI AMINOACIDI Evento che si verifica soprattutto per il riassorbimento di aminoacidi (ultrafiltrati completamente, basso PM: 80-100) Nel TCP sono presenti 3 tipi di trasportatori ATP dipendenti: • 1 per aminoacidi acidi (acido glutammico e acido aspartico) • 1 per aminoacidi basici (lisina, cistina, arginina, ornitina) • 1 per aminoacidi neutri In condizioni di normale aminoacidemia il riassorbimento di tutti gli aminoacidi è completo; in caso di della concentrazione di un tipo di essi, l'ATP disponibile può essere insufficiente a permettere il recupero degli aminoacidi di altro tipo ANSA DI HENLE: due tipi • Lunga (si approfonda nella midollare) • Breve (confinata nella zona corticale) I meccanismi operanti a livello renale interessano quasi esclusivamente l'ansa di Henle lunga Costituita da una branca: • discendente (si approfonda nella midollare) • ascendente (ritorna in prossimità del glomerulo di origine). Con parete più spessa, rispetto a quella del TCP e TCD. Formazione e concentrazione dell’urina ✓ L’osmolarità del plasma e di tutti i liquidi organici è di 300 milliosmoli per litro. ✓ Nel tubulo prossimale vi verifica un riassorbimento iso-osmotico. ✓ Se si va a considerare l’osmolarità del liquido che esce dal tubulo prossimale, questa è sempre di 300 milliosmoli per litro- ✓ all’uscita del tubulo prossimale la soluzione è iso-osmotica rispetto al plasma, cioè ha un’osmolarità uguale a quella del plasma di 300 milliosmoli per litro. ✓ Se invece andiamo a considerare l’osmolarità che può raggiungere il liquido nell’ansa di Henle, questa nell’uomo arriva a 1200 milliosmoli per litro! quindi molto concentrata, per cui l’urina è generalmente ipertonica rispetto al plasma. ANSA DI HENLE: è un moltiplicatore in controcorrente. La capacità renale di produrre urina concentrata è l’elevata osmolarità dell’interstizio nella zona midollare del rene Senza questa non esisterebbe il gradiente di concentrazione che determina l’uscita osmotica dell’acqua dal dotto collettore. La formazione dell’elevata osmolarità del liquido interstiziale si crea grazie alla particolare conformazione dell’ansa di Henle e dei vasa recta che formano UN SISTEMA DI SCAMBIO CONTROCORRENTE. Meccanismo di controcorrente I MOLTIPLICATORI IN CONTROCORRENTE sono dei sistemi costituiti da due bracci vicini tra di loro, in modo che tra questi due bracci ci possa essere scambio di sostanza (soluti, acqua). Il sistema è detto in controcorrente perché in questi due bracci, come nel caso dell’ansa di Henle, da una parte il liquido scende e dall’altro sale e da quanto visto, nel braccio che scende il liquido si porta verso zone di osmolarità crescenti e nel braccio che sale si porta verso zone a osmolarità decrescente. ANSA DI HENLE: meccanismo di controcorrente renale Se ad un tubo rettilineo in cui scorre del liquido è applicata una sorgente di calore, la t. del liquido che si allontana dalla sorgente di calore è superiore rispetto a quella del liquido in arrivo In un tubo ad U se la sorgente di calore è applicata in corrispondenza della curvatura, il liquido che si allontana dalla fonte di calore può cedere per continuità parte del calore stesso al liquido in arrivo lungo la BD, che è così preriscaldato. Il liquido, pertanto, arriva alla fonte di calore con t. crescenti; ne consegue la possibilità da parte del liquido di raggiungere t. più elevate in corrispondenza della curvatura (nonostante il calore sviluppato a questo livello sia sempre lo stesso) IL SISTEMA DI SCAMBIO CONTROCORRENTE RENALE SCAMBIA SOLUTI. ✓ Il sistema è simile a quello che avviene in uno scambiatore di calore (es uccelli) ✓ Il sistema moltiplicatore in controcorrente è costituito da due bracci vicini tra di loro, in realtà nel rene i due bracci dell’ansa di Henle non sono proprio accollati, tra di essi c’è l’interstizio della midollare. Questo sistema viene riempito di liquido che ha una osmolarità uguale a quella del plasma di 300 milliosmoli. ✓ Il sistema per operare questa moltiplicazione in controcorrente deve avere delle caratteristiche, non solo quella di essere costituito da questi due bracci abbastanza vicini in cui il liquido scorre in direzione opposta, ma questi due bracci devono presentare una diversa permeabilità all’acqua e ai soluti: un braccio deve essere permeabile all’acqua, l’altro braccio deve essere permeabile ai soluti. Formazione e concentrazione dell’urina Il filtrato dal tubulo prossimale fluisce nella BDH che è permeabile all’acqua ma non trasporta ioni. Mentre l’ansa scende in profondità nella midollare, l’acqua si muove per osmosi dalla BDH verso il liquido interstiziale progressivamente più concentrato, lasciando i soluti ALL’INTERNO del lume. Meccanismo di scambio controcorrente dei vasa recta i picchi crescenti di pressione osmotica lungo l’ansa di Henle hanno lo scopo di rendere sempre più concentrati i liquidi interstiziali della zona midollare del rene per poi favorire il riassorbimento di acqua dal dotto collettore e la conseguente concentrazione delle urine. TUBULO CONTORTO DISTALE L'ansa di Henle, continua con il TCD (corticale del rene) il quale s’immette nel TC che si approfonda nella midollare (in un ambiente sempre più ipertonico) Riassorbiti 3-4mL di H2O/min che seguono per gradiente osmotico il Na+ Na+: riassorbito grazie all'attività della permeasi (proteina carrier prodotta in seguito a stimolazione sercitata dall'aldosterone - mineral-corticoide della corticale del surrene) TUBULO COLLETTORE Al TC arrivano 10mL/min di ultrafiltrato mentre la quantità di urina che si forma è 1mL/min; lungo il TC si ha notevole riassorbimento di H2O data dalla notevole osmoticità della midollare, che esercita un richiamo di liquido Liquido che arriva al TC: iposmotico (max isosmotico) P osmotica: 900-1000mOsm (1200mOsm midollare vs i 250-300mOsm ultrafiltrato) ✓ Il tubulo distale e il dotto collettore sono IMPERMEABILI ALL’ACQUA tranne che in presenza della VASOPRESSINA (ormone antidiuretico ADH) La permeabilità della parete del TC dipende dall'ormone antidiuretico (ADH, secreto dai nuclei sopraottici e paraventricolare ipotalamici) Nuclei costituiti da cellule (osmocettori) sensibili alla P osmotica (Po) del sangue: Po determina raggrinzimento dalla cellula per richiamo di H2O, ciò costituisce lo STIMOLO PER LA PRODUZIONE DI ADH Po rigonfia la cellula e lo stimolo cessa ADH (ormone antidiuretico o vasopressina) Viene prodotta da numerosi neuroni ipotalatici, immagazzinata nella neuroipofisi. L’ipotalamo regola il rilascio di vasopressina dalla neuroipofisi al sangue. Con un meccanismo di feed-back negativo, la secrezione di vasopressina viene stimolata da una carenza di acqua, quando il LEC è troppo concentrato (ipertonico) e l’acqua deve essere trattenuta nell’organismo, mentre viene inibita da un eccesso di acqua quando il LEC è ipotonico La vasopressina raggiunge la m basolaterale delle cellule tubulari, si lega a recettori specifici e aumenta la permeabilità all’acqua promuovendo l’inserzione di ACQUAPORINE sulla membrana luminale Influenza la permeabilità all’acqua solo nella parte distale del nefrone, specialmente nei dotti collettori. Movimento dell’acqua nel dotto collettore in presenza e in assenza di vasopressina Produzione di ADH: stimoli emodinamici Dipende principalmente dall'osmoticità del sangue, ma un fattore importante nella regolazione della produzione di ADH sono gli stimoli emodinamici: ✓ della volemia stimola i barocettori cardiaci che, tramite il vago, mandano afferenze inibitorie ai nuclei sopra ottico e paraventricolare ✓ questi riducono la produzione d’ADH, si ha il riassorbimento dal TC, e l'eliminazione di urine con conseguente ripristino della volemia ottimale Produzione di ADH: altri stimoli di regolazione della produzione ✓ Alcool (inibisce la produzione) ✓ Stimoli emotivi: (ansia, paura, esercizio fisico) Stimoli chimici: (morfina, barbiturici, nicotina) Al mantenimento dell'equilibrio idrico contribuisce in maniera determinante anche il centro ipotalamico della sete (la cui stimolazione l'assunzione d’H2O) con il quale interagiscono i nuclei sopraottico e paraventricolare QUADRO RIASSUNTIVO La quantità di ultrafiltrato riassorbito dipende da: • Fattori che agiscono sul TCP effetto osmotico dei soluti riassorbiti o meno (es. glucosio) • Fattori che agiscono sulla BAH disponibilità di Na+ attività della pompa dell'urea • Fattori che agiscono sul TCD ADH soluto non riassorbito • Fattori che agiscono sul TC ADH permeabilità dei dotti osmoticità della midollare concentrazione dell'urea flusso ematico nei vasa recta Riassorbimento tubulare di alcuni componenti plasmatici Escrezione = filtrazione – riassorbimento + secrezione La velocità di escrezione di una sostanza dipende: • Velocità di filtrazione • Se la sostanza è sottoposta a riassorbimento, secrezione o a entrambi ALDOSTERONE • Controlla il bilancio del sodio. • è un ormone steroideo sintetizzato a livello della corteccia surrenale. • È secreto in circolo e trasportato mediante proteina • Sito principale dell’aldosterone è l’ultima parte del tubulo distale e la porzione del collettore corticale. • AUMENTA IL RIASSORBIMENTO DEL NA+ DA PARTE DEL T DISTALE DEL DOTTO COLLETTORE. • Promuove l’inserimento di canali per il Na+ addizionali nelle membrane luminali e di trasportatori Na/K ATPasi supplementari nelle membrane basolaterali delle cellule del t distale e del collettore. Gli stimoli principali per la sua secrezione sono: • L’aumento della concentrazione extracellualre del K • la riduzione della pressione ematica. Il risultato è un aumento dell’afflusso passivo di Na nelle cellule tubulari dal lume e un aumento del pompaggio attivo di Na+ dalle cellule al plasma, cioè un aumento del riassorbimento di Na+ che il Cl segue passivamente. PROMUOVE LA RITENZIONE SALINA E UNA CONSEGUENTE RITENZIONE DI ACQUA E UN AUMENTO DELLA PA Risposta delle cellule principali all’aldosteone SISTEMA RENINA-ANGITENSINA -ALDOSTERONE Il SRAA PROMUOVE LA RITENZIONE SALINA E UNA CONSEGUENTE RITENZIONE DI ACQUA E UN AUMENTO DELLA PA Una riduzione della pressione attiva una via complessa che risulta nel rilascio dell’ormone ANGIOTENSINA II. L’ANGIOTENSINA II è ANCHE UN POTENTE VASOCOSTRITTORE DELLE ARTERIOLE SISTEMICHE che induce un aumento direttamente della PA mediante l’aumento della resistenza periferica. Stimola la sete e la secrezione di VASOPRESSINA che aumenta la ritenzione di acqua da parte dei reni. Se il carico di Na, il volume del LEC, il volume plasmatico e la PA sono superiori al normale, la secrezione di renina è inibita e non è pertanto stimolata infine l’aldosterone. La diminuzione della PA stimola la secrezione di renina Si oppone al SRAA un sistema tendente a eliminare Na+ e ad abbassare la PA basato sull’azione del PEPTIDE NATRIURETRICO ATRIALE (ANP) prodotto dal cuore e rilasciato quando gli atri si “stirano”