Regolazione del bilancio salino
Il bilancio salino dipende soprattutto dal bilancio dell’NaCl.
Il bilancio dell’NaCl è mantenuto grazie all’azione integrata di due ordini di
meccanismi:
1) i meccanismi di controllo dell’osmolarità plasmatica;
2) i meccanismi di controllo del volume circolante effettivo.
Il concetto di volume circolante effettivo (1)
Il volume circolante effettivo (VCE) è definito come quella quota del volume
vascolare che risulta efficace ai fini della “produzione” di pressione arteriosa
e della perfusione dei tessuti.
Il VCE è influenzato da:
Volume del liquido extracellulare (LEC)
↓
Volume del letto vascolare
↓
Riempimento telediastolico delle camere cardiache
↓
Performance ventricolare
↓
Gittata cardiaca; pressione arteriosa
Il concetto di volume circolante effettivo (2)
Quale variabile risulta determinante ai fini del controllo del VCE da parte
dell’organismo?
In ultima analisi la “pressione del sistema vascolare”, sia sul versante venoso
che su quello arterioso. Infatti:
• una riduzione della pressione venosa riduce il riempimento
telediastolico dei ventricoli e quindi la performance miocardica;
• una riduzione della pressione arteriosa riduce la perfusione dei tessuti
periferici.
Il concetto di volume circolante effettivo (3)
↑ volume del liquido extracellulare (LEC)
↓
↑ volume del letto vascolare
↓
↑ riempimento telediastolico delle camere cardiache
↓
↑ performance ventricolare
Scompenso cardiaco
↓
↑ gittata cardiaca; ↑ pressione arteriosa
VCE ridotto → ulteriore aumento del LEC!
Il concetto di volume circolante effettivo (4)
↑ volume del liquido extracellulare (LEC)
↑ volume del letto vascolare
Riempimento telediastolico delle camere cardiache
Performance ventricolare
Cirrosi epatica
↑ gittata cardiaca; pressione arteriosa non aumentata
VCE non aumentato → il volume del LEC non viene corretto!
Recettori del VCE
Distretto a bassa pressione
1) Recettori nervosi atriali
}
attivazione sist. ortosimpatico,
secrezione ADH, sete
}
attivazione sist. ortosimpatico
secrezione ADH, sete
2) Recettori nervosi dei vasi polmonari
3) Miociti atriali → ANP
Distretto ad alta pressione
1) Barocettori dell’arco aortico
2) Barocettori dei seni carotidei
3) Apparato juxtaglomerulare → renina
Aumentata stimolazione dei recettori nervosi (↑ VCE):
• Riduzione della sensibilità alle variazioni di osmolarità nella
secrezione di ADH
• Riduzione della sete
• Riduzione dell’attività simpatica
Ridotta stimolazione dei recettori nervosi (↓ VCE):
• Stimolazione della secrezione di ADH (per riduzioni del VCE
di almeno il 5-10%)
• Aumento della sensibilità alle variazioni di osmolarità nella
secrezione di ADH
• Aumento della sete
• Aumento dell’attività simpatica
Azioni delle terminazioni ortosimpatiche renali
Un aumento dell’attività delle fibre ortosimpatiche renali ha i seguenti effetti:
1) vasocostrizione dell’arteriola afferente (recettori α) → ↓ VFG → ↓
carico filtrato di NaCl;
2) aumento della secrezione di renina dalle cellule granulari (recettori
β) → ↑ AT II;
3) aumento riassorbimento tubulare di NaCl (soprattutto TCP; recettori
α).
Una riduzione dell’attività delle fibre ortosimpatiche renali ha effetti opposti.
Il sistema RAAS
start
Effetti dell’attivazione del sistema RAAS
• Effetti locali (attivazione del feed-back tubulo-glomerulare): tendono a
ristabilire una normale pressione di filtrazione e quindi una normale VFG.
Consistono in: produzione di AT II ad opera dell’ACE dell’endotelio dei
capillari locali → vasocostrizione dell’arteriola efferente → ↑ della pressione di
filtrazione → ↑ VFG.
• Effetti sistemici: tendono a ristabilire una normale pressione arteriosa
sistemica. Sono secondari alla produzione di AT II soprattutto ad opera
dell’ACE dell’endotelio dei capillari polmonari.
1) AT II → vasocostrizione arteriolare sistemica
2) AT II ad alte concentrazioni → vasocostrizione dell’arteriola afferente → ↓
VFG
3) AT II → ↑ riassorbimento di NaCl dal TCP → ↑ riassorbimento H2O
4) AT II → ↑ produzione di aldosterone → ↑ riassorbimento NaCl dal TCD e
DC
5) AT II → ↑ secrezione ADH → ↑ riassorbimento H2O dal TCD e DC
6) AT II → stimolazione centro ipotalamico della sete → ↑ assunzione di H2O
La via dell’angiotensina e l’escrezione di Na+
Effetto della diminuzione della P arteriosa
Arteriola
afferente
↓ VFG
Cellule principali
-50 mV
inibizione
amiloride
cGMP
PNA
Effetti dell’ANP
• Rene:
1) Vasodilatazione dell’arteriola afferente e vasocostrizione
dell’arteriola efferente → aumento VFG con FPR circa stabile,
aumento FF
2) Inibizione della secrezione di renina dalle cellule granulari
dall’apparato juxtaglomerulare
3) Inibizione del riassorbimento del Na+ nel dotto collettore
(inibizione canali ENaC; meccanismo cGMP-dipendente)
• Ipotalamo: Inibizione della secrezione di ADH
• Corticale del surrene: Inibizione diretta della secrezione di aldosterone
Riassorbimento renale del Na+
Carico filtrato di Na+: 180 l/die × 140 mmol/l = 25200 mmol/die
Riassorbimento renale:
1) 67% dal TCP;
2) 25% dal TAS dell’ansa di Henle;
3) 4% dal TCD;
4) > 3% dal dotto collettore.
Quota escreta: < 1% del carico filtrato (normalmente 140 mEq/die in
media)
Controllo dell’escrezione di NaCl in condizioni di euvolemia
(piccole variazioni del VCE)
1) Il riassorbimento del Na+ dal TCP, dal TAS dell’ansa di Henle e dal TCD
viene regolato in modo da mantenere costante il carico di Na+ che
perviene al DC;
2) il riassorbimento del Na+ dal DC viene aggiustato in modo che
l’escrezione di Na+ ne bilanci l’assunzione.
1) Controllo del carico di Na+ che perviene
al dotto collettore
a) Autoregolazione della VFG
a1) Meccanismo miogeno
a2) Feed-back tubulo-glomerulare
b) Compensazione delle piccole variazioni della VFG:
equilibrio glomerulo-tubulare
b1) Dipendenza del riassorbimento di Na+ nel TCP dal carico filtrato di
glucosio e AA
b2) Dipendenza dalla FF del riassorbimento di soluti e acqua dall’interstizio (meccanismo osmotico)
2) Regolazione del riassorbimento di Na+
dal dotto collettore
a) Aldosterone → ↑ riassorbimento
b) ANP → ↓ riassorbimento
Controllo dell’escrezione di NaCl e H2O in condizioni
di espansione del VCE (1)
Segnali convergenti al rene:
1) attivaz. recettori di volume e pressione → riduzione dell’attivazione delle
fibre ortosimpatiche;
2) attivaz. recettori di volume e pressione → riduzione della secrezione di
ADH;
3) aumento del rilascio di ANP dai miociti atriali;
4) riduzione della secrezione di renina e della produzione di AT II;
5) ↓ AT II e ↑ ANP → riduzione della secrezione di aldosterone.
Controllo dell’escrezione di NaCl e H2O in condizioni
di espansione del VCE (2a)
Meccanismi attivati:
1) Aumento della VFG. Dovuto a:
a) ↓ attività ortosimpatica → vasodilatazione arteriola afferente
b) ↑ ANP → vasodilatazione arteriola afferente e vasocostrizione
arteriola efferente
2) Riduzione del riassorbimento di Na+ nel TCP. Dovuta a:
a) ↓ attività ortosimpatica
b) ↓ AT II
c) ↑ pressione idrostatica nei capillari peritubulari
Controllo dell’escrezione di NaCl e H2O in condizioni
di espansione del VCE (2b)
Meccanismi attivati:
3) Riduzione del riassorbimento di Na+ nel DC. Dovuta a:
a) ↓ aldosterone
b) ↑ ANP
4) Riduzione della secrezione di ADH. Dovuta a:
a) ↓ attivazione recettori di volume e pressione
b) ↓ AT II
c) ↑ ANP
d) ↑ escrezione NaCl → ↓ osmolarità
Relazioni fra pressione arteriosa, VFG e riassorbimento
in condizioni di espansione del VCE
↑ pressione arteriosa ma VFG aumentata:
autoregolazione non attiva
1) Meccanismo miogenico non attivo
}
2) Feed-back tubulo-glomerulare non attivo
sovrastati da alti livelli
di ANP
↑ VFG ma riassorbimento del Na+ dal TCP diminuito:
equilibrio glomerulo-tubulare non attivo
1) ↑ del carico di glucosio e AA non efficace
}
}
2) Riassorbimento di soluti e acqua dall’interstizio
non aumentato
inibizione del trasporto
(↓ att. ortosimp., ↓ AT II)
FF non aumentata
Controllo dell’escrezione di NaCl e H2O in condizioni
di riduzione del VCE (1)
Segnali convergenti al rene:
1) ↓ attivaz. recettori di volume e pressione → aumento dell’attivazione
delle fibre ortosimpatiche;
2) ↓ attivaz. recettori di volume e pressione → aumento della secrezione di
ADH;
3) riduzione del rilascio di ANP dai miociti atriali;
4) aumento della secrezione di renina e della produzione di AT II;
5) ↑ AT II e ↓ ANP → aumento della secrezione di aldosterone.
Controllo dell’escrezione di NaCl e H2O in condizioni
di riduzione del VCE (2a)
Meccanismi attivati:
1) Riduzione della VFG. Dovuta a:
a) ↑ attività ortosimpatica → vasocostrizione arteriola afferente
b) ↓ ANP → vasocostrizione arteriola afferente e vasodilatazione
arteriola efferente
2) Aumento del riassorbimento di Na+ nel TCP. Dovuto a:
a) ↑ attività ortosimpatica
b) ↑ AT II
c) ↓ pressione idrostatica nei capillari peritubulari
Controllo dell’escrezione di NaCl e H2O in condizioni
di riduzione del VCE (2b)
Meccanismi attivati:
3) Aumento del riassorbimento di Na+ nel DC. Dovuto a:
a) ↑ aldosterone
b) ↓ ANP
4) Aumento della secrezione di ADH. Dovuto a:
a) ↑ attivazione recettori di volume e pressione
b) ↑ AT II
c) ↓ ANP
d) ↓ escrezione NaCl → ↑ osmolarità
Relazioni fra pressione arteriosa, VFG e riassorbimento
in condizioni di riduzione del VCE
↓ pressione arteriosa ma VFG diminuita:
autoregolazione non attiva
1) Meccanismo miogenico non attivo
}
2) Feed-back tubulo-glomerulare non attivo
sovrastati da alti livelli
di AT II e attività ortosimp.
↓ VFG ma riassorbimento del Na+ dal TCP aumentato:
equilibrio glomerulo-tubulare non attivo
1) ↓ del carico di glucosio e AA non efficace
}
}
2) Riassorbimento di soluti e acqua dall’interstizio
non diminuito
potenziamento del trasporto
(↑ att. ortosimp., ↑ AT II)
FF non diminuita
La via dell’angiotensina e l’escrezione di Na+
Effetto della diminuzione della P arteriosa
CCCV = centro
di controllo
cardiovascolare
Bilancio del potassio
[K+] extracellulare: 4.2 mEq/l
[K+] intracellulare: 140 mEq/l
Aumenti di 3-4 mEq causano aritmie o anche arresto cardiaco,
ipereccitabilità neuronale etc.
In un uomo di 70 kg:
3920 mEq intracellulari
59 mEq extracellulari
50-200 mEq vengono introdotti
giornalmente (50 mEq per pasto)
È quindi necessario:
1) mantenere il bilancio del K+;
2) controllare la distribuzione del K+ nei compartimenti corporei.
Omeostasi del K+
L’omeostasi del K+ è mantenuta grazie a due ordini di meccanismi:
1) meccanismi di regolazione della distribuzione del K+ fra LEC e LIC
2) meccanismi di regolazione dell’escrezione del K+
Fattori che modificano la distribuzione intra-extra del K+
Fattori che muovono il K+
all’interno della cellula
(↓ [K+]extra)
• Insulina
• Stimolazione β-adrenergica
• Aldosterone
• Alcalosi
↑ [H+] inibisce ATPasi Na/K
Fattori che muovono il K+ fuori dalla
cellula (↑ [K+]extra)
• Deficit di insulina
• Blocco β-adrenergico
• Deficit di aldosterone
• Acidosi
• Lisi cellulare
• Strenuo esercizio fisico
• ↑ osmolarità del liquido extracellulare
Riassorbimento e secrezione tubulare di potassio
L’escrezione di potassio viene controllata nei tubuli distali
e collettori ad opera delle cellule principali
Assunzione di K+ ridotta
Assunzione di K+ normale o aumentata
Riassorbimento del K+ nel TCP
K+
K+
Riassorbimento del K+ nel TAS dell’ansa di Henle
Kir
Secrezione del K+ nel TCD (tratto distale) e nel DC
Cellule principali
-50 mV
- amiloride
Riassorbimento del K+ nel TCD (tratto distale) e nel DC:
cellule intercalate
alcalosi
L’acidosi aumenta il riassorbimento di K+
L’alcalosi aumenta la secrezione di K+
Fattori determinanti nella secrezione del K+
nelle cellule principali del TCD e del DC
1) Attività della Na+/K+ ATPasi
• Densità della Na+/K+ ATPasi sulla membrana basolaterale
• Velocità del trasporto: concentrazione del K+ nell’interstizio
2) Gradiente elettrochimico del K+ sulla membrana apicale
• Potenziale elettrico transepiteliale: canali ENaC; concentrazione del
Na+ nel liquido tubulare
• Concentrazione del K+ nel liquido tubulare
3) Permeabilità al K+ sulla membrana apicale
Regolazione della secrezione del K+
nelle cellule principali del TCD e del DC
Fattori omeostatici
1) Concentrazione extracellulare del K+
2) Aldosterone
Un ↑ [K+]extra stimola la
secrezione di aldosterone
Effect of extracellular fluid potassium ion
concentration on plasma aldosterone
concentration. Note that small changes in
potassium concentration cause large
changes in aldosterone concentration.
Un ↑ [K+]extra o aldosterone
stimola la escrezione urinaria di
potassio
Effect of plasma aldosterone concentration (red line)
and extracellular potassium ion concentration (black
line) on the rate of urinary potassium excretion.
These factors stimulate potassium secretion by the
principal cells of the cortical collecting tubules.
Azione dell’aldosterone
Aumento della secrezione di K+
Cellule principali
-50 mV
inibizione
amiloride
cGMP
PNA
Il blocco del sistema a feedback dell’aldosterone compromette
il controllo del bilancio di K+
Effetto indiretto
Effetto diretto
Regolazione della secrezione del K+
nelle cellule principali del TCD e del DC
Fattori omeostatici
1) Concentrazione extracellulare del K+
2) Aldosterone
+
+
AT II
↑ [K+]extra
+
Riduzione volume extracellulare
Riduzione del volume del LEC
Riduzione del volume del LEC, ipovolemia
Efflusso di K+ dalle cellule
Tendenza all’aumento della [K+]extra
–
↑ aldosterone
Aumento del volume del LEC
Espansione del LEC, ipervolemia
Normale efflusso di K+ dalle cellule
Tendenza alla diminuzione della [K+]extra
–
↓ aldosterone
Regolazione della secrezione del K+
nelle cellule principali del TCD e del DC
Fattori omeostatici
1) Concentrazione extracellulare del K+
2) Aldosterone
3) ADH: ↑ [Na+] nel liquido tubulare → ↑ potenziale elettrochimico del Na+
sulla membrana apicale → ↑ potenziale transepiteliale
Fattori non omeostatici
1) Velocità del flusso del liquido tubulare
Effetto della velocità di flusso del liquido tubulare
sulla secrezione del K+: meccanismi
1) ↑ velocità di ricambio del K+ nel liquido tubulare → il potenziale
elettrochimico del K+ sulla membrana apicale viene preservato.
2) ↑ quantità di Na+ che perviene al TCD e al DC nell’unità di tempo → il
potenziale elettrochimico del Na+ sulla membrana apicale viene
preservato.
Effetto della velocità di flusso del liquido tubulare
sulla secrezione del K+: conseguenze fisiologiche
1) L’effetto dell’aldosterone sull’escrezione netta di K+ richiede tempo!
2) L’effetto dell’ADH sul potenziale elettrochimico del Na+ permette di
disaccoppiare l’escrezione di K+ dalle variazioni nell’escrezione di
acqua.
Diuretici
Aumentano la velocità dI produzione delle urine.
Molti diuretici aumentano anche l’escrezione urinaria di soluti (soprattutto Na+).
In clinica sono usati per ridurre edema e ipertensione.
Caffeina, teofillina e teobromina sono diuretici  vasodilatazione arteriole renali 
↑ VFG.
I diuretici dell’ansa sono tra i più potenti.
Regolazione della secrezione del K+
nelle cellule principali del TCD e del DC
Fattori omeostatici
1) Concentrazione extracellulare del K+
2) Aldosterone
3) ADH: ↑ [Na+] nel liquido tubulare → ↑ potenziale elettrochimico del Na+
sulla membrana apicale → ↑ potenziale transepiteliale
Fattori non omeostatici
1) Velocità del flusso del liquido tubulare
2) Equilibrio acido-base
Alcalosi
1) Aumenta la secrezione del K+ nelle cellule principali del TCD/DC
• Potenzia l’attività della Na+/K+ ATPasi sulla membrana basolaterale
• Aumenta la permeabilità al K+ sulla membrana apicale
2) Aumenta la secrezione del K+ nelle cellule intercalate di tipo B e ne
diminuisce il riassorbimento nelle cellule intercalate di tipo A
Acidosi
1) Diminuisce la secrezione del K+ nelle cellule principali del TCD/DC
• Deprime l’attività della Na+/K+ ATPasi sulla membrana basolaterale
• Riduce la permeabilità al K+ sulla membrana apicale
2) Diminuisce la secrezione del K+ nelle cellule intercalate di tipo B e ne
aumenta il riassorbimento nelle cellule intercalate di tipo A
Acidosi acuta → ↓ escrezione K+ → iperkaliemia
Acidosi
1) Diminuisce la secrezione del K+ nelle cellule principali del TCD/DC
• Deprime l’attività della Na+/K+ ATPasi sulla membrana basolaterale
• Riduce la permeabilità al K+ sulla membrana apicale
2) Diminuisce la secrezione del K+ nelle cellule intercalate di tipo B e ne
aumenta il riassorbimento nelle cellule intercalate di tipo A
3) Riduce il riassorbimento di NaCl e H2O dal TCP deprimendo l’attività
della Na+/K+ ATPasi
• → ↑ flusso tubulare → ↑ escrezione K+
• → riduzione LEC → ↑ secrezione aldosterone → ↑ secrezione K+
4) Aumenta la [K+]extra deprimendo l’attività della Na+/K+ ATPasi cellulare →
↑ secrezione aldosterone → ↑ secrezione K+
Acidosi
Acidosi cronica → ↑ escrezione K+ → ipokaliemia
3) Riduce il riassorbimento di NaCl e H2O dal TCP deprimendo l’attività
della Na+/K+ ATPasi
• → ↑ flusso tubulare → ↑ escrezione K+
• → riduzione LEC → ↑ secrezione aldosterone → ↑ secrezione K+
4) Aumenta la [K+]extra deprimendo l’attività della Na+/K+ ATPasi cellulare →
↑ secrezione aldosterone → ↑ secrezione K+