Apparato urinario
FILTRAZIONE
ASSORBIMENTO
SECREZIONE
ESCREZIONE
Diaframma
Ghiandola
surrenale
sinistra
Vena cava
inferiore
Rene
destro
Rene
sinistro
Arteria
renale
Uretere
Peritoneo
Retto
Vena
renale
Vescica
urinaria
1
La funzione renale
Funzioni regolative:
- Controllo osmolalita’ (concentrazione totale sostanze nei fluidi corporei)
- Controllo escrezione di acqua e Na+ controllo volume liq. extracellulare
- Controllo concentr. elettroliti nel liq. extracellulare (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-,
SO42-, PO42-)
- Controllo concentr. bicarbonato HCO3- (equilibrio acido/base)
- Eliminazione urea (metabolismo proteico), acido urico (metab. purine) ,
creatinina (metab. muscolare), farmaci e tossine
- Produzione di ormoni (renina, eritropoietina, prostaglandine e trombossano), ed
enzimi proteolitici (callicreina)
Funzioni metaboliche:
- conversione vitamina D in una forma attiva (per stimolazione assorb. Calcio
intestinale);
- e’ una sede della gluconeogenesi (sintesi glucosio da aminoacidi);
- degradazione ormoni polipeptidici (angiotensina, glucagone, insulina, e
ormone paratiroideo)
2
1
Bilancio costituenti plasma
(180 L/giorno)
L’ escrezione deve compensare esattamente le quantita’ aggiunte al3
fluido extracellulare dalla dieta giornaliera
Il Rene
Nefroni
Il rene contiene circa un milione di
unita’ funzionali (nefroni) in cui
avviene la filtrazione, il riassorbimento
e l’ escrezione dei soluti del sangue
Corteccia
Midollare
Pelvi
renale
Uretere
Arteria
renale
Vena
renale
Capsula
4
2
Circolazione
renale:
Arteria renale arteria arcuata arteria radiale corticale arteriole afferenti capillari glomerulari (alta
pressione, filtrazione) arteriole efferenti capillari peritubulari (pressione
bassa, riassorbimento) capillari venosi vena renale
5
Il nefrone: capsula di Bowman
6
3
Dotti collettori: riassorbimento e secrezione
7
Due tipi
di
nefrone Nefrone
corticale
Nefrone
iuxtamidollare
Differenze funzionali:
- veloc. di filtrazione,
- trasporto tubulare
- contenuto di renina
8
4
Pressioni e flussi –
Filtrazione glomerulare
Pidrostatica
πoncotica
Pgc= press. idrostatica glomerulare
πgc= press. oncotica glomerulare
PB= press. idrostatica caps. Bowman
Pgc
πgc
PB
PB
πgc
Pgc
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Podociti
podocite
Pedicelli dei podociti che
circondano ogni capillare
glomerulare
10
5
Barriera di filtrazione
- 3 strati nella capsula di Bowman: endotelio capillare,
membrana basale glomerulare e strato cellule podociti
- Altamente permeabile all’ acqua e ai soluti leggeri
(ultrafiltrazione); ma impermeabile alle grandi proteine
plasmatiche (es.
albumina, globuline,
fibrinogeno).
Corpo cellulare dei podociti
(20 nm)
- Equivalente ad un
setaccio con pori di
20-30 nm
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(50-100 nm)
Il filtro glomerulare discrimina in base alle
dimensioni della sostanza
Filtrate
Filtrand
12
6
… e in base alla carica elettrica della sostanza
capillare glomerulare
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Regolazione della filtrazione nel
nefrone: apparato iuxtaglomerulare
podocite
Gruppo di cellule che connette
una regione del tubulo distale
alle arteriole afferenti ed
efferenti
- Ipotesi del controllo intrinseco
feedback tubulo-glomerulare:
aumento di flusso tubulare
vasocostrizione arteriole
afferenti diminuzione della
filtrazione
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7
Velocita’ di Filtrazione Glomerulare
VFG
Coefficiente di
filtrazione
Forza netta
VFG = kf(Pgc - PB - πgc ) = kf[∆
∆P - ∆π]
∆π = kf∆Pnet
Pressione oncotica glomerulare
Pressione idrostatica Capsula di Bowman
Pressione arteriosa glomerulale
- La velocita’ di filtrazione VFG e’ un indicatore importante della funzionalita’
renale complessiva
- Tuttavia non e’ possibile misurare direttamente questa grandezza in vivo. Essa
viene valutata per ciascuna sostanza in modo indiretto attraverso le misure di una
grandezza chiamata clearance C. Dalla misura indiretta di VFG si ricava quindi kf
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kf (Coefficiente di filtrazione o permeabilita’)
caratterizza la permeabilita’ del capillare glomerulare
sostanza
PM
raggio (Å)
kf (Filtrato)
H2O
18
1.0
1.0
urea
60
1.6
1.0
180
3.6
1.0
glucose
K+
39
3.5
0.95
342
4.4
1.0
5,500
14.8
0.98
myoglobin
17,000
19.5
0.75
egg albumin
43,500
28.5
0.22
hemoglobin
64,000
32.5
0.03
serum albumin
70,000
35.5
<0.01
sucrose
inulin
"cutoff" point 50-60,000 mw
16
8
Fattori che influenzano la VFG
VFG = kf(Pgc - PB - πgc )
- Kf la permeabilita’ della barriera filtrante puo’ cambiare in seguito all’ arrivo di
ormoni (es. angiotensina II), o per diminuzione (danneggiamento) della superficie
filtrante dei glomeruli (insufficienza renale cronica)
- Pgc per variazioni di pressione arteriosa tra 80 e 180 mmHg la Pgc varia molto poco
(autoregolazione). Tuttavia, in stato di shock o ipotensione, se la pressione arteriosa si
mantiene sotto i 60 mmHg, la VFG scende praticamente a zero (non si ha formazione
di urina). La regolazione della Pgc dipende anche da molti vasocostrittori o
vasodilatatori
- PB Calcoli renali o ipertrofia prostatica determinano l’ aumento di della pressione
idrostatica PB nella capsula di Bowman, con conseguente diminuzione di VFG
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- La nefrite o è
un'infiammazione del
rene che interessa il
glomerulo.
Nefrite
capillare glomerulare
- Può essere causata da
un processo
autoimmune o da
un'infezione (da
streptococco, da
elementi tossici e anche
farmaci, es. analgesici).
- Il principale sintomo è
l'emissione di albumina
e/o sangue nell‘ urina.
Un tempo fatale, oggi si
cura in modo
relativamente agevole
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9
Riassorbimento: Gradiente di osmolarità
H2O
prossimale
Permeabilità
Na+
Cl-
urea
Na+
pompa
distale
300 mOsm
100 mOsm
Prossimale
++
++
++
++
++
Tratto disc.
loop
+++
0
0
+
0
Tratto ascend.
sottile del loop
0
+++
+++
++
0
Tratto ascend.
spesso loop
0
++
++
0
++
Corteccia
Midollare
esterna
Dotto
collett
ore
Midollare
interna
Loop di Henle
tratto discendente: perm. to H2O
1200 mOsm
tratto ascendente: perm. to NaCl & pompa per NaCl
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Ritenzione idrica in presenza di ADH
(ADH)
+ADH
Il riassorbimento dell’ acqua lungo i dotti collettori è favorito dal gradiente di
osmolarità
20
10
Controllo Acidità (I)
Riassorbimento di HCO3- filtrata, soprattutto nel tubulo prossimale
reabsorption
of filtered
HCO3
CA (brush border)
CA
+
H2O
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Controllo Acidità (II): Secrezione e Escrezione di H+
produzione di nuova HCO3- soprattutto nel tubulo distale
new reabsorbed
22
11
Corteccia surrenale Aldosterone: l’ ormone
della ritenzione del sodio
p.189
23
Pressione arteriosa: Sistema renina – angiotensina
- aldosterone
Cellule justaglomerulari (diminuz. Na+ tub. dist. o pressione arteriosa)
Plasma
angiotensinogeno
Aumenta [Na+] (or Cl-)
nel tubulo distale
(glicoproteina della frazione
delle α2-globuline)
RENINA
(enzima)
Aumenta la pressione
arteriosa renale
Angiotensina I
Aumenta ECF
(decapeptide)
enzima di conversione
(polmoni; anche sangue e rene)
Diminuisce escrezione Na+
Aumenta [Na+] nel sangue
Angiotensina II
(ormone; octapeptide)
(aminopeptidasi)
Aldosterone (livello di circol)
Corteccia surrenale
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Angio III
12
Misura della VFG
[S]G e [S]U sono le concentrazioni (mg/ml) di una sostanza nel filtrato
glomerulare, e nell’ urina. VFG e’ la velocita di filtrazione glomerulare
(ml/min) e vU la velocita’ di escrezione urinaria (ml/min)
Per la legge dei flussi:
[S]G × VFG = [S]U × vU
VFGS
=
[S]U × vU
[S]G
[S]U e v sono facili da misurare, mentre [S]G e’ molto piu’ difficile.
Quello che invece si può misurare facilmente è la CLEARANCE della
sostanza
[S]U × vU
Cs =
[S]P
dove al posto di [S]G compare la concentraz. nel plasma [S]p
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Clearance
inulina =
VFG
L’ inulina è una
sostanza standard
con cui misurare la
VFG
-è filtrata facilmente
[I]p = [I]G
- non è né secreta né
assorbita nei tubuli
- non è metabolizzata
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CLEARANCE
L’ Inulina soddisfa questi criteri, cosicche noi possiamo misurare la
cosiddetta CLEARANCE C, e per questa speciale sostanza la clearance
coincide con la VFG
La clearance dell’ inulina rappresenta uno standard di riferimento. Ora
misuriamo la clearance Cx di un’ altra sostanza x, e la confrontiamo con Cin.
Se Cx > Cin, una frazione della sostanza viene secreta nel tubulo renale
Se Cx < Cin, una frazione della sostanza viene assorbita dal tubulo renale
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Clearance
glucosio = 0
28
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