RENE - FISIOLOGIA II, Dispense di Fisiologia

Scarica RENE - FISIOLOGIA II e più Dispense in PDF di Fisiologia solo su Docsity! RENE RENE Il rene è l’organo preposto al controllo omeostatico di tutti gli equilibri corporei in termini di bilancio tra ingressi e uscite. FUNZIONI: • Regolazione della concentrazione ionica del plasma • Regolazione dell’osmolarità plasmatica • Regolazione del volume plasmatico a lungo termine • Regolazione del pH • Rimozione di prodotti di scarto e sostanze tossiche esogene. • Produzione di citochine e ormoni • Gluconeogenesi PARENCHIMA RENALE: Il parenchima renale è costituito da due porzioni: • Corticale: collocata alla periferia dell’organo sotto la capsula, è estremamente vascolarizzata. • Midollare: collocata sotto la corticale è costituita dalle piramidi renali, sistemi di canalicoli ordinati formati dalla porzione tubulare del nefrone. Le piramidi terminano nella papilla renale, una formazione sporgente che presenta piccoli fori corrispondenti al punto dove l’urina formatasi lungo il decorso dei nefroni si riversa nei calici minori che confluiscono nei calici maggiori e quindi nella pelvi. L’unità strutturale e funzionale del parenchima renale è il NEFRONE. NEFRONE: Costituito da: o Corpuscolo renale: componente di filtrazione o Glomerulo renale: compartimento vascolare costituito da una rete di capillari. o Capsula di Bowman: manicotto che avvolge il glomerulo, formata da due superfici appaiate che delimitano uno spazio detto spazio di Bowman il quale si trova in continuazione con lo spazio delimitato dal tubulo. o Tubulo renale: o Tubulo prossimale ▪ Contorto prossimale ▪ Retto prossimale o Ansa di Henle ▪ Discendente ▪ Ascendente o Tubulo contorto distale o Dotto collettore È opportuno fare una distinzione a proposito dei nefroni, che possono essere classificati in: • nefroni corticali: il cui corpuscolo è situato in piena corticale e il cui sistema tubolare si approfonda in modo modesto nella midollare; • nefroni iuxta-midollari: il cui corpuscolo è situato nella parte più profonda della corticale e il cui sistema tubolare si addentra profondamente nella midollare, quasi a raggiungere la papilla; VASCOLARIZAZIONE: Il flusso ematico renale rappresenta ¼ della gittata cardiaca ovvero 1.25 L. Tale ingente vascolarizzazione è spiegata dal fatto che ha un alto dispendio energetico e effettua la filtrazione 1. Arterie segmentali 2. Arterie interlobari 3. Arterie arquate 4. Arterie interlobulari 5. Arteriole afferenti 6. Capillari glomerulari 7. Arteriole efferenti ▪ Letto capillare peritubulare: letto di capillari presente a livello midollare. Si dispone attorno alle porzioni tubulari del nefrone. ▪ Vasa recta: letto di capillari presente a livello midollare. VFG “velocità di filtrazione glomerulare” La velocità di filtrazione glomerulare corrisponde alla quantità di ultrafiltrato prodotto per unità di tempo. È pari al prodotto VFG=PGF x Kf, laddove ▪ PFG pressione di filtrazione glomerulare ▪ Kf costante di filtrazione, tata a sua volta da: o permeabilità della barriera di filtrazione: costante in situazioni fisiologiche. o estensione complessiva della barriera di filtrazione: dipendente dal numero di nefroni funzionanti. Una VFG normale è pari a 125 ml/min per rene. VARIAZIONI PATOLOGICHE DI VFG Essendo VFG=PGF x Kf,,essa può andare in contro a variazioni in seguito a variazioni di PFG, della permeabilità della barriera di filtrazione o del numero dei nefroni. VFG dimezzato indica che metà del parenchima renale non funziona. FRAZIONE DI FILTRAZIONE GLOMERULARE La frazione di filtrazione glomerulare è pari al rapporto tra: ▪ VFG velocità di filtrazione glomerulare 125 ml/min ▪ Quantità di plasma che fluisce attraverso il parenchima renale nell’unità di tempo 600 ml/min Una frazione di filtrazione glomerulare normale è pari a 1/5. RAPPORTO TRA PRESSIONE ARTERIOSA MEDIA E VFG Un aumento della pressione arteriosa media provoca un aumento pressorio nell’arteriola afferente che porta a un aumento della PFG e della VFG. Dal grafico però si nota come al variare anche notevole della pressione arteriosa media tra 80 e 180 mmHg, la velocità di filtrazione glomerulare è mantenuta pressoché costante attorno ai 125 ml/min. Ci devono quindi essere dei meccanismi di controllo che consentono di mantenere costante la pressione all’interno dei capillari glomerulari nonostante il variare della pressione sistemica in modo da non intaccare la filtrazione al variare della pressione sistemica. MECCANISMI INTRINSECI • REGOLAZIONE MIOGENA: capacità intrinseca del muscolo liscio vascolare di rispondere ai cambiamenti di pressione. L’aumento di pressione arteriosa sistemica stiramento del muscolo liscio delle arteriole risponde contraendosi. In questo modo aumenta la resistenza al flusso riducendo la quantità di sangue che attraversa l'arteriola e con essa la pressione idrostatica esercitata sulle pareti dei capillari glomerulari e si riduce la velocità di filtrazione. • FEEDBACK TUBULO GLOMERULARE L’aumento della pressione arteriosa sistemica provoca un aumento della VFG e quindi del flusso di preurina che viene captato dall’appartato iuxtaglomerulare. La macula densa, essendo estremamente sensibile alle variazioni di flusso, capta questo cambiamento induce una costrizione sull’arteriola afferente. • REGOLAZIONE DELLE CELLULE DEL MESANGIO: le cellule del mesangio rispondono a un aumento della PAM contarendosi. In questo modo di riduce la superficie totale filtrante, facente parte della formula con cui si calcola Kf a sua volta implicato nel calcolo di VFG. Dunque nonostante incrementi PFG, avendo una diminuzione di Kf ottengo un VFG costante Kf= permeabilità x superficie filtrante VFG=PFG x Kf MECCANISI ESTRINSECI, SISTEMICI Intervengono in situazioni come emorragie o sudorazioni fortissime. La riduzione della pressione viene rilevata dai barocettori arteriosi o venosi e determina aumento dell’attività simpatica anche dei nervi simpatici renali che agiscono su arteriola afferente e efferente aumentandone ne resistenze. RIASSORBIMENTO Tubulo → interstizio → capillari peritubulari La maggior parte dell’ultra filtrato deve essere riassorbita, infatti a partire da 180L/die di ultrafiltrato si forma 1.5L/ di urina. Il riassorbimento varia a seconda delle sostanze prese in esame: • Acqua: è quasi totalmente riassorbita a esclusione del litro e mezzo giornaliero che arriva alla vescica. • Glucosio: viene completamente riassorbito, in quanto è una sostanza nutritiva, dunque non c’è ragione di eliminarlo. • Urea: riassorbita per il 50% • Na+: viene in gran parte riassorbito ma tale valore va in contro a notevoli variazioni, si può arrivare al 100% in una dieta iposodica o a valori molto più bassi in caso di una dieta ipersodica VIE DI RIASSORBIMENTO: Si distinguono due vie di riassorbimento: • VIA PARACELLULARE: solventi e soluti passano negli spazi tra cellule vicine • VIA TRANSCELLULARE: solventi e soluti passano attraverso le cellule dell’epitelio, dal lume al citosol e dal citosol all’interstizio. Questa via è costituita da tre meccanismi di riassorbimento: I passaggi per quest’ultima via avvengono in vari modi: o PROTEINE CANALE: o ENDOCITOSI: formazione di vescicole incluse nella membrana apicale che vengono poi lisate a livello del citoplasma. o PROTEINE TARSPORTATRICI, a loro volta di vario tipo: ▪ Uniporto: permettono la diffusione facilitata in cui una molecola passa la membrana legandosi a una proteina che ne facilita il passaggio. ▪ Sinporto: passaggio nella stessa direzione di due molecole di cui una fornisce l’energia per il trasporto, l’altra ne sfrutta il movimento. ▪ Antiporto: passaggio nella direzione opposta, anche qui l’energia viene fornita da una delle due mentre l’altra viene trascinata. ▪ Trasporto attivo primario: sfrutta l’idrolisi dell’ATP come fonte di energia. Tra questi trasportatori è di fondamentale importanza la pompa NA/K. MECCANSISMI DI RIASSORBIMETO È possibile descrivere i meccanismi di riassorbimento schematizzandoli in passaggi successivi: 1. FUNZIONAMENTO DELLA POMPA Na/K A LIVELLO BASOLATERALE Tra compartimento cellulare e l’interstizio è presente un trasporto attivo primario che determina fuoriuscita di Na dalla cellula e entrata di K. Il Na viene dunque pompato contro il suo gradiente di concentrazione e ciò determina la genesi di un gradiente elettrochimico che starà poi alla base di numerosi meccanismi di simporto e antiporto. 2. INGRESSO DI Na NEL LUME TUBULARE Il gradiente elettrochimico, generatosi causa richiamo di Na dal lume tubulare verso il compartimento intracellulare, generando un gradiente osmotico. 3. USCITA DI ACQUA DAL LUME Il gradiente osmotico generatosi, generatosi dal passaggio di Na dal tubulo alla cellula, favorisce il passaggio di acqua dal lume tubulare verso l’interno della cellula, verso l’interstizio e poi verso i capillari. Questo causa concentrazione del liquido tubulare con formazione di un gradiente di concentrazione che favorisce il riassorbimento anche di queste molecole. 4. TRASCINAMENTO DA SOLVENTE Il gradiente di concentrazione generatosi favorisce il riassorbimento dei soluti attraverso un meccanismo chiamato trascinamento del solvente. 5. PASSAGGIO DI SOLUTI DALL’INTERSTIZIO AL CAPILLARE Le varie sostanze presenti nell’interstizio devono ora entrare nei capillari. La forza di filtrazione è data dalla somma di 4 forze: ▪ PRESSIONE IDROSTATICA CAPILLARE: 20 mmHg ▪ PRESSIONE ONCOTICA CAPILLARE: 33 mmHg ▪ PRESSIONE IDROSTATICA INTERSTIZIALE: 3 mmHg ▪ PRESSIONE ONCOTICA INTERSTIZIALE: 6 mmHg PRESSIONE NETTA CHE FAVORISCE IL RIASSORBIMENTO: (P interstiziale+ π capillare ) – (P capillare + π interstiziale) = 10 mmHg Parlando di riassorbimento è necessario fare una distinzione tra le diverse porzioni del nefrone. -TUBULO PROSSIMALE Il tubulo prossimale, ha caratteristiche peculiari in quanto presenta un epitelio tubulare con: • Orletto a spazzola: che consente di aumentare la superficie di scambio • Giunzioni lasse: che facilitano il riassorbimento paracellulare • Elevato numero di mitocondri: che consente di produrre l’energia necessaria al funzionamento della pompa Na/K Qui avviene dunque un RIASSORBIMENTO MASSIVO in cui non c’è dissociazione tra soluti e solvente, e si tratta dunque di un RIASSORBIEMNTO ISOSMOTICO e il liquido che rimane nel tubulo è isosmotico rispetto al primo ultrafiltrato. Non è un processo controllato, cioè non interviene l’aldosterone ma in realtà subisce l’azione dell’innervazione simpatica, che rilascia catecolammine con effetto potenziante su tutti i meccanismi di riassorbimento. -PORZIONI SUCCESSIVE DEL TUBULO Nelle regioni successive del tubulo sono dotate di maggiore selettività rispetto al tubulo prossimale in quanto presentano un epitelio tubulare con: • Superficie lisci, priva di orletto a spazzola • Giunzioni serrata • Minor numero di mitocondri Qui avviene dunque un riassorbimento DISCRIMINATIVO, cioè non isosmotico. Distinguiamo due tratti che sono: • ANSA DI HENLE: o DISCENDENTE: permeabile esclusivamente all’acqua o ASCENDENTE: permeabile a NaCl, K, Ca, Mg Impermeabile all’acqua • TUBULO CONTORTO DISTALE e DOTTO COLLETTORE: riassorbimento di acqua e soluti in modo finemente regolato da aldosterone e ADH RIASSORBIMENTO DEL GLUCOSIO In condizioni fisiologiche il glucosio è una molecola che l’organismo deve risparmiare, esso quindi filtra nel glomerulo ma viene poi completamente riassorbito nell’ansa di Henle con meccanismi saturabili. FILTRAZIONE: il glucosio diffonde liberamente dal glomerulo alla capsula di Bowman dunque la sua filtrazione è direttamente proporzionale alla glicemia. RIASSORBIMENTO: il riassorbimento di glucosio dapprima aumenta seguendo linearmente l’aumento della glicemia, ma avvelandosi di meccanismi saturabili raggiunge poi un plateau. ESCREZIONE: è data dalla sottrazione tra velocità di filtrazione e riassorbimento. • Glicemia fino 200: filtrazione e riassorbimento aumentano in maniera lineare, e non si ha dunque escrezione poiché tutto il glucosio filtrato viene riassorbito. • Glicemia compresa tra 200 e 330: la filtrazione continua ma viene perso l’aumento lineare del riassorbimento fino al successivo raggiungimento del plateau. In questo range si ha quindi una progressiva comparsa di glucosio nell’urina. • Glicemia oltre 330: la filtrazione continua a aumentare linearmente mentre il riassorbimento raggiunge il plateau. La quantità di glucosio escreto con le urine sarà dunque lineare al glucosio filtrato. SECREZIONE TUBULARE: emissione di molecole nel lume tubulare Aggiunta di sostanze. Riguarda in modo selettivo sostanze endogene e esogene. DOTTO COLLETTORE VASOPRESSINA, ADH La vasopressina è un ormone ipotalamico nei nuclei sovraottico e paraventricolare, immesso in circolo dall’ipofisi posteriore. Lega un recettore specifico a livello del dotto collettore e produce l’effetto finale di attivazione di adenilato cicleasi con produzione di cAMP che aumenta il numero di acquaporine, esposte dalle cellule del dotto collettore. L’ADH oltre ad aumentare la permeabilità del dotto collettore favorisce l’instaurarsi del gradiente osmotico della midollare favorendo il riassorbimento dell’urea a livello dei dotti collettori e favorendo il riassorbimento di NaCl nella porzione ascendete dell’ansa di Henle e riducendo il flusso ematico nei vasa recta SEGANLI CHE MODULANO LA SECREZIONE DI VASOPRESSINA La vasopressina viene secreta in risposta a segnali provenienti da: • OSMOCETTORI: neuroni situati lungo la parete del terzo ventricolo che risento della osmolarità del liquido extracellulare o Liquido iposmotico: entra acqua nel neurone, ho rigonfiamento cellulare e inibizione della sintesi di vasopressina. o Liquido iperosmotico: esce acqua dal neurone, ho raggrinzimento cellulare e eumentod ella si tesi di vasopressina. • BAROCETTORI: recettori di riempimento venoso, quindi sensibili al volume palsmatico o Riduzione del volume: produzione di ADH o Aumento del volume: inibizione della produzione di ADH DIABETE: malattia caratterizzata da una eccessiva secrezione di urina DIABETE INSIPIDO: “non dolce” Il diabete insipido è legato a un inadeguato meccanismo di riassorbimento di acqua che ne determina un’eccessiva eliminazione, e una riduzione del gradiente osmotico. Ci sono due quadri accumunati dal malfunzionamento di ADH: • Deficit centrale: in cui è fortemente ridotta la sintesi di ADH • Forma periferica genetica: in cui è assente il recettore per ADH DIABETE MELLITO: “dolce” Nel diabete mellito un aumento della glicemia, tale che il glucosio ultrafiltrato satura i trasportatori del nefrone e non viene riassorbito completamente. A causa del glucosio rimasto si crea un gradiente osmotico per il quale viene trattenuta nelle urine più acqua del normale, e le urine sono caratterizzate da un sapore dolce. PERDITA OBBLIGATA DI ACQUA Esiste un minimo di espulsione di acqua che dipende da: • Gradiente osmotico massimo raggiungibile dalla midollare, che corrisponde alla massica capacità di riassorbimento di acqua. • Quantità di soluti escreti al giorno, un quantitativo normale si aggira attorno a 600 mmol che non possono essere concentarte in meno di 500 ml di urina. Questa quantità di soluti varia però fisiologicamente (per esempio mangiando cibi molto salati) e fisiopatologicamnete e correla in modo proporzioanle la quantità minima di acqua che deve essere espulsa. CLEARANCE DELL’ACQUA La clearance dell’acqua corrisponde al volume di plasma depurabile dall’acqua in eccesso. È pari al volume di urina effettivo meno la clearance osmolare. C H2O=V-C OSM C OSM è ricavabile attraverso la seguente formula: C osm = U osm * V/P osm cioè osmolarità dell’urina per il rapporto tra volume urinario effettivo e l’osmolarità plasmatica. La clearance dell’acqua può assumere valori: • Negativi: i soluti sciolti ricavati dal plasma vengono escreti in un’urina più concentrata rispetto al liquido che conteneva gli stessi soliti nel plasma. • Positivi: oltre al volume ricavato depurando il plasma viene eliminata una certa quantità di acqua in più con formazione di urine diluite. BILANCIO DEL SODIO Il bilancio del Na a livello renale ha come scopo primario il controllo dell’osmolarità e solo secondariamente il controllo di volemia e pressione arteriosa. Ipo e ipernatriemia cioè diminuizione e aumento della concentrazione di Na sono raramente riscontrabili perché si accompagnano meccanismi di compenso quali ritenzione o rilascio di acqua. TRATTAMENTO RENALE DEL Na Il sodio è filtrato liberamente dal glomerulo. Sommando le percentuali di riassorbimento si arriva al 96% del sodio inizialmente presente nell’ultra filtrato. Il riassorbimento avviene a livello di: • TUBULO PROSSIMALE: viene riassorbito il 67% del Na attraverso l’azione della pompa Na/K In questa regione la regolazione agisce sull’entità del riassorbimento massivo, non potendo regolare selettivamente il riassorbimento di Na si aumenta o si riduce il riassorbimento complessivo. • PORZIONE ASCENDENTE DELL’ANSA DI HENLE: viene riassorbito il 25% del Na A livello basolaterale è presente la pompa Na/K e sulla membrana apicale ha particolare importanza il simporto Na 2Cl e k e l’antiporto Na e H. • TUBULO DISTALE: viene riassorbito il 3% del Na A livello basolaterale è presente al pompa Na/K e sulla membrana apicale ci sono invece canali specifici per il Na o dei simporti Na/Cl. Nelle cellule principali c’è inoltre un meccanismo dipendente dall’ALDOSTERONE. REGOLAZIONE • regolazione nel tubulo prossimale, è più in generale una regolazione dell’entità del riassorbimento massivo che qui ha luogo: non potendo regolare selettivamente il riassorbimento di Na si aumenta o riduce il riassorbimento complessivo. Il riassorbimento di Na è sempre legato al funzionamento della pompa Na/K a livello della membrana basolaterale, accoppiato a numerosi meccanismi di trasporto sulla membrana apicale (sinporto con glucosio ed amminoacidi, antiporto con protoni). Questa quota di riassorbimento non è regolata per regolare il riassorbimento di Na, ma quello complessivo, ed è controllata da: − innervazione simpatica, che agisce soprattutto potenziando l’attività della pompa Na/K − angiotensina II; − altri fattori circolanti; • regolazione nella porzione ascendente dell’ansa di Henle: a livello basolaterale troviamo sempre la pompa Na/K e sulla membrana apicale ha particolare rilevanza il sinporto tra Na+, 2Cl- e K+ (con libera fuoriuscita di K) e il antiporto tra Na+ e H+. • regolazione nel tubulo distale: a livello basolaterale troviamo sempre la pompa Na/K e sulla membrana apicale ci sono invece canali specifici per il Na o dei sinporti Na/Cl. Nelle cellule principali c’è un meccanismo di regolazione dipendente dall’aldosterone; ALDOSTERONE: L’aldosterone lega recettori citoplasmatici presenti nelle cellula principali del dotto colelttore e regola l’escrezone del Na. Qui esplica due azioni agendo come regolatore della trascrizione aumentando l’espressione di: • Pompa Na/K sulla membrana basolaterale: potenzia il recupero di Na verso l’interstizio. • Canali del Na sulla membrana apicale: favorisce l’ingresso di Na dal lume al citosol. L’aldosterone è prodotto dal sistema renina angiotensina. La renina stimola la produzione di angiotensina I, che viene convertita enzimaticamente a angiotensina II la quale a sua volta stimola la produzione di aldosterone dalla corteccia surrenale. La tappa limitante questa cascata è la produzione di renina per cui è lì che si va ad agire mediante azione di: • Innervazione simpatica: l’aumento del tono simpatico diretto alle cellule renina secernenti favorisce il rilascio di renina. • Riduzione pressoria dell’arteriola efferente: stimola la produzione di renina. • Feedback tubulo glomerulare: mediato dalle cellule della macula densa le quali rilevano il contenuto di NaCl e laddove questo fosse troppo elevato inibiscono il rilascio di renina, mentre in caso di ridotto transito di Na lo stimolano. BILANCIO DEL POTASSIO Il rene svolge un ruolo fondamentale per il mantenimento della potassiemia costante attraverso processi di assorbimento e secrezione. Alterazioni della potassiemia hanno risvolti estremamente gravi in particolare riguardanti il ritmo cardiaco. L’assunzione di K con la dieta è solitamente abbondante e viene assorbito nel canale digerente venendo direttamente a contribuire al potassio plasmatico e del compartimento extracellulare. Solo una piccola quantità non è assorbita e viene eliminata con le feci. Il controllo della potassiemia è esplicato in due forme: • CONTROLLO A BREVE TERMINE • CONTROLLO A LUNGO TERMINE: di pertinenza renale TRATTEMENTO RENALE DEL K Il K viene liberamente filtrato a livello del glomerulo. TUBULO PROSSIMALE Qui il potassio viene riassorbito mediante meccanismi paracellulari, cioè trascinato dal solvente, e transcellulari mediati da canali specifici per il K. PORZIONE ASCENDENTE DELL’ANSA DI HENLE Qui è presente un meccanismo di trasporto dal lume al citosol mediato simporto con Na, 2Cl, e K. TUBULO DISTALE Qui il processo prevalente è la secrezione attraverso meccanismi specifici regolati dall’ALDOSTERONE, che oltre regolare l’eliminazione del Na regola anche quella del K. La secrezione del K avviene a opera delle cellule principali del dotto collettore. I fattori che regolano la secrezione di K sono: • Elevata potassiemia • Dieta ricca di K • Alcalosi BILANCIO DEI CATIONI BIVALENTI Ca2+ E Mg2+