I reni destri e sinistri sono due organi situati nella posizione postero superiore della cavità addominale e sono in posizione retro-peritoneale. I reni sono organi deputati alla produzione di urina e hanno anche attività endocrina . I reni sono posti ai lati della colonna vertebrale , hanno una forma a fagiolo appiattito in direzione antero posteriore, possiedono un colore rosso-marrone, il suo peso varia dai 125/150g, e le sue dimensioni sono di circa 12 cm per altezza, 6,5 per larghezza e 3cm per profondità. Il rene presenta inoltre una superficie superiore arrotondata e un polo più inferiore appuntito. La faccia laterale è convessa e la mediale invece presenta una profonda incisura l’ilo, che da passaggio ai vasi e nervi e alla pelvi renale. In profondità nell’ilo troviamo il seno renale che è cavità che contiene i grandi e piccoli calici . Il rene presenta una faccia anteriore convessa e una faccia posteriore pressoché piatta renali, oltre alle ramificazioni delle arterie, vene e nervi. Tutte queste strutture sono immerse in tessuto adiposo che attraverso l’ilo renale prosegue con la capsula adiposa del rene. Il rene, avvolto nella capsula adiposa, è ospitato nella loggia renale.
renale è costituita da due foglietti, uno anteriore e uno posteriore saldati tra di loro
superiormente e connessi al diaframma.
In sezione frontale il rene presenta il parenchima distinto in due aree. Una detta
corticale più esterna e una midollare più interna.
La midollare che ha un colorito rosastro, è organizzata in formazioni coniche
dette piramidi renali, che hanno la base rivolta verso l’esterno dell’organo e l’apice
che raggiunge il seno renale, dove sono visibili come papille renali. Le piramidi sono
in numero che varia da 18 a 20 ma si raggruppano in numero di 2 o 3 tanto che le
papille sono all’incirca 8. Le papille hanno superficie arrotondata e presentano un
numero variabile di forellini (15-30), che rappresentano lo sbocco dei dotti papillari. I dotti papillari assieme ai dotti collettori percorrono la piramide midollare fino a
raggiungere la corticale dove continuano.
La corticale, di colore bruno-marrone, è distinta in due zone, una radiata e una
convoluta. La porzione radiata, che continua con le basi delle piramidi, si porta fino
quasi alla periferia dell’organo dove si interrompe. Questa presenta all’osservazione
microscopica dei raggi chiari e scuri. I raggi chiari continuano con i raggi della midollare. I raggi scuri sono fasci di vasi sanguigni a decorso pressoché rettilineo.
La zona convoluta è racchiusa tra due zone radiate, dalla periferia dell’organo
si porta in profondità tra due piramidi renali, formando le colonne di Bertin o colonne
renali (se osservata in una sezione longitudinale del rene), fino a raggiungere il seno
renale, formando le sporgenze interpapillari.
Nella zona convoluta della corticale sono riconoscibili due differenti strutture,
una sferoidale, il corpuscolo di Malpighi ed una a tubulo contorto. La porzione convoluta separa la zona radiata dalla periferia dell’organo, in questa sede la porzione convoluta viene detta cortex cortis.
NEFRONE
L’unità funzionale del rene è il nefrone un tubulo microscopico in grado di svolgere tutte le funzioni dell’organismo e capace come tale di filtrare il sangue e raccogliere il filtrato che darà origine all’urina. Il prodotto finale della filtrazione confluisce nella pelvi renale e poi attraverso un piccolo tubicino chiamato uretere, nella vescica dove si accumula prima di essere escreto attraverso l’uretra. Il Nefrone è costituito dal:
Corpuscolo renale o del Malpighi ( composto dal glomerulo e dalla capsula del bowman)
Sistema tubulare Renale che si differenzia in varie porzioni con caratteristiche anatomiche e funzionali distintivi:
1. tubulo prossimale ,
2. tubulo distale,
3. tubulo collettore.
CORPUSCOLO DEL MALPIGHI
E’ la parte del nefrone responsabile dell’ultrafiltrazione plasmatica si presenta come un corpicciuolo sferoidale del diametro di 150-250μm, localizzato nella parte convoluta della corticale, cioè fra i raggi midollari e nelle colonne renale. Nei corpuscoli renali si distinguono un polo vascolare e un polo urinario. L’ arteriola afferente penetra nel corpuscolo a livello del polo vascolare e si risolve subito in un ciuffo di capillari ( glomerulo)che, dopo un decorso ad ansa, si riuniscono nell’arteriola efferente che, attraverso il polo vascolare stesso, abbandona il corpuscolo. Si costituisce pertanto a livello dei glomeruli, una rete mirabile arteriosa. A livello del polo vascolare il foglietto parietale della capsula glomerulare si riflette nel foglietto viscerale che si applica sulle anse capillari del glomerulo. Il tubulo renale ha inizio in corrispondenza del polo urinario che è situato all’estremità opposta di quello vascolare. Il foglietto parietale della capsula glomerulare continua con la parete del tubulo renale e lo spazio capsulare continua con il lume del tubulo stesso;
in tal modo l’ultrafiltrato glomerulare, raccoltosi inizialmente nello spazio capsulare, viene convogliato verso il tubulo renale. Un corpuscolo renale è costituito.
capsula glomerulare o di Bowman
Il glomerulo
CAPSULA DI BOWMAN
E’ formato da due foglietti, un foglietto viscerale, aderente al glomerulo, ed un foglietto parietale che fa seguito al primo delimitando con questo una stretta fessura detta spazio di bowman, in cui si raccoglie l’ultrafiltrato plasmatico. Al polo urinifero il foglietto parietale si continua nel tubulo contorto prossimale.
IL GLOMERULO
Il glomerulo è costituito da una fitta rete di capillari anastomizzati che si invagina nella caspula di Bowman. Questo sistema capillare riceve sangue arterioso a livello del polo vascolare del corpuscolo renale: l ‘arteriola afferente. Dopo esser passato attraverso i capillari, il sangue refluo dal processo di ultrafiltrazione esce dal glomerulo tramite un’altra arteriola l’arteriola efferente. Si tratta quindi di un gomitolo di capillari intercalati tra due arteriole. Tale particolare distribuzione vasale prende il nome di rete mirabile arteriosa. Questa disposizione rallenta il flusso ematico e ne riduce la turbolenza, favorendo un flusso di tipo laminare e perciò la scrematura dei globuli rossi. Inoltre lascia il plasma a contatto con le pareti dei capillari glomerulari relativamente privo di eritrociti, facilitandone cosi l’ultrafiltrazione.
1. Tubulo contorto distale
2. Arteriola efferente
3. Mesagio extraglomerulare
4. Polo vascolare
5. Endotelio fenestrato
6. Anse glomerulari
7. Tubulo contorto prossimale
8. Polo urinifero
9. Foglietto parietale della Capsula di Bowman
10. Podociti
11. Arteriola afferente
12. Cellule iuxtaglomerulari
13. Macula densa
SISTEMA TUBULARE RENALE
Il tubulo renale è costituito da diversi dotti ogniuno aventi una funzione ben precisa, infatti in successione trasportano e modificano il liquido filtrato a livello del glomerulo fino alle pelvi renale.
Il primo dotto che fa seguito alla capsula del bowman è il
Tubulo contorto prossimale che si trova insieme con il glomerulo nalla parte corticale.
Istologicamente possiede epitelio cilindrico semplice con lunghi microvilli al polo
luminale e invaginazioni della membrana plasmatica basale, dove sono presenti numerosi mitocondri allungati.
La sua funzione è quella del riassorbimento attivo (pompe di membrana) di Na+ e di
Cl-, cui segue quello dell’acqua. Riassorbimento anche di glucosio, degli ioni
bicarbonato, e di proteine a basso peso molecolare, peptidi e aminoacidi
ultrafiltrati. Si ha una riduzione del 65% del volume dell’ultrafiltrato.
Dal tubulo prossimale il liquido passa nell ‘ansa di henle, la quale presenta una
particolare conformazione a forcina che si approfonda nella midollare renale.In ogni
ansa si distingue un ramo discendente ed uno ascendente; il tramo discendente e la
parte inferiore del ramo ascendente hanno pareti molto sottili pertanto costituiscono il
cosidetto segmento sottile dell’ansa. La parte superiore del ramo ascendente dell’ansa
in direzione della corticale torna ad avere pareti spesse, come quelle delle altre
porzioni del sistema tubulare, questa porzione dell’ansa è il segmento spesso del
ramo ascendente.
Istologicamente possiede cellule piatte con pochi mitocondri
La sua funzione nel tratto discendente riassorbimento di acqua
e soluti , infatti questo segmento dell’ansa presenta un’alta permeabilità all’acqua,
che viene riassorbita e passa nell’interstizio. Non presenta sistemi di trasporto per i
soluti , che restano nel lume tubulare , creano un aumento dell’osmolalità del fluido
tubulare . Il tratto ascendente riassorbimento attivo di Na+, seguito da Cl-, presenta
sulla membrana apicale proteine di trasporto per i soluti, mentre è impermeabile
all’acqua.
Si ha una riduzione del 15% del volume dell’ultrafiltrato.
Dopo aver passato attraverso l ansa di henle, il liquido entra nel Tubulo distale che è
situato nella corticale renale.
Il tubulo distale inizia successivamente alla macula densa e inizialmente rappresenta una continuazione della branca ascendente dell’ ansa di henle. Istologicamente epitelio cubico con radi e corti microvilli, numerose invaginazioni della membrana
plasmatica basale, e numerosi mitocondri.
La sua funzione riassorbimento attivo di Na+ cui segue quello dell’acqua, regolato
dall’aldosterone (prodotto dalla corticale del surrene sotto lo stimolo del sistema
renina-angiotensina). Poi ancora a livello della corticale , più tubuli confluiscono a formare il dotto collettore corticale detto anche tubulo collettore, l’estremità del quale lascia nuovamente la corticale e si porta in basso nella midollare, continuandosi nel dotto collettore midollare, di solito indicato semplicemente come dotto collettore. Successivamente generazioni di dotti collettori confluiscono a formare dotti collettori progressivamente più grandi che attraversano la midollare parallelamente alle anse di henle. I dotti collettori più grandi si svuotano nelle pelvi renali attraverso le estremità delle papille renali che protrudono nei calici renali.
Istologia: epitelio cubico
Funzione: riassorbimento facoltativo dell’acqua, regolato dall’ADH
(ormone antidiuretico o vasopressina, rilasciato dalla neuroipofisi).
I dotti collettori sono permeabili all’acqua in presenza di ADH.
L’apparato iuxtaglomerurale.
In ogni nefrone la porzione ascendente del tubulo contorto distale si porta al
corpuscolo renale di origine e viene in contatto intimo con le arterie afferente ed
efferente e con le cellule del mesangio extraglomerurale. La porzione di tubulo che
va a contatto con queste formazioni è detta macula densa e le sue cellule sono
differenziate rispetto a quelle del resto dell’epitelio tubulare. La macula densa appare
al microscopio piuttosto scura in quanto le cellule di questa regione sono più ristrette
di quelle di porzioni adiacenti del tubulo, per cui i nuclei sono alquanto più
ravvicinati e danno all’insieme una colorazione più intensa. Queste tre componenti, la
macula densa, il mesangio extraglomerurale, e le cellule iuxtaglomerurali, formano
l’apparato iuxtaglomerurale, struttura che pare abbia la funzione di monitorare e
modificare la pressione interna del gromerulo renale e di conseguenza di modificare
la filtrazione renale. Il significato funzionale dell’apparato iuxtaglomerurale, come già accennato,andrebbe ricercato nel controllo della pressione arteriosa, è noto che una
modificazione di quest’ultima influenza l’efficienza della filtrazione.
PROCESSI FONDAMENTALI DELLA FUNZIONE RENALE
I reni insieme alle vie urinarie costituiscono l’apparato urinario che filtra dal sangue i prodotti di scarto del metabolismo e li espella tramite l’urina. La funzione principale dei reni è quella di assicurare ogni giorno una costante depurazione di circa 400l di sangue che liberato dai metaboliti di scarto e dai liquidi in eccesso passa nelle vene renali. I reni adempiono in modo determinante al mantenimento della costante dei caratteri chimico-fisici del cosiddetto mezzo interno (plasma e liquido interstiziale). I reni infatti provvedono a :
Regolano il volume del liquido extracellulare e quindi del contenuto idrico dell’organismo.
Regola 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 di HCO3-.
Regolare la concentrazione ematica d’importanti metaboliti e ioni mantenendola in ambiti normali.
Detossificare l’organismo dai composti tossici per poi venderli.
Tutte queste funzioni vengono espletate tramite la produzione di urina che viene formata dal rene per mezzo di tre meccanismi:
1. l’ultrafiltrazione glomerulare.
2. il riassorbimento tubulare con passaggio selettivo di sostanze utili (COME ACUA ED ELETTOLITI) .
3. Secrezione tubulare.
La secrezione con passaggio di sostanze dal sangue nell’ultrafiltrato.
I reni hanno anche importanti funzioni endocrine, secernendo diversi ormoni ad azione sistemica quali:
Renina per la regolazione della pressione arteriosa sistemica.
Eritropoietina principale regolatore dell’eritropoiesi
Calcitriolo forma attiva della vitamina D3 importantissimo ormone regolatore del metabolismo del calcio.
FORMAZIONE DELL’URINA
Nel corso delle 24 ore, i corpuscoli renali estraggono dal sangue (Ultrafiltrazione Glomerulare) circa 160-180 litri di pre-urina. Al suo passaggio nei tubuli renali, questa viene in gran parte riassorbita e riportata nel sangue (Riassorbimento Tubulare) e la sua composizione è regolata in modo da soddisfare le esigenze di omeostasi idrica e salina del corpo (Secrezione Tubulare).
Si passa da 160-180 L/giorno di pre-urina a circa 1,5 L/giorno di urina escreta.
Prima di affrontare questi tre argomenti e’ utile avere bene presente il concetto di pressione idrostatica ed oncotica, che sono rispettivamente una la forza pressoria che tende a far uscire acqua e soluti dai capillari al liquido interstiziale, mentre l’altra la forza pressoria che richiama acqua dentro i vasi, ossia la pressione oncotica esercitata dalle proteine plasmatiche.
FILTRAZIONE GLOMERULARE
Il processo di ultrafiltrazione o filtrazione glomerulare è il processo iniziale.
Il glomerulo agisce come una molecola ultrafiltrante, che permette il passaggio, dai capillari al lume (cavità) della capsula di Bowman, dell’acqua e di tutte le sostanze contenute nel plasma sanguigno. Le particolarità strutturali della parete dei vasi dei glomeruli sono di notevole interesse perché spiegano il suo comportamento di “ultrafiltrato” capace di trattenere le molecole di elevata dimensione, La parete vasale come abbiamo visto nella parte anatomica risulta costituita da tre strati:
1. Cellule endoteliali fenestrate
2. La membrana basale
3. Strato di podociti.
ENDOTELIO GLOMERULARE: le cellule endoteliali dei capillari glomerulari contengono numerose fenestrazioni o pori di diametro di circa 40-100nm, che sono sufficientemente grandi da permettere il passaggio di quasi tutti gli elementi acellulari del sangue. Una caratteristica inusuale di questo endotelio è che la sua superficie laminare ha un rivestimento di cariche elettriche negative.
MEMBRANA BASALE GLOMERULARE: è molto più spessa (240-340nm) delle altre membrane basali. Al microscopio elettronico, la MBG mostra un lato epiteliale (versante podocitario, lamina rara esterna), un lato endoteliale (versante capillare, lamina rara interna) e uno strato intermedio (lamina densa).
La MBG ha una forte carica elettrica negativa per via della presenza di componenti
polianionici. Questa caratteristica comporta una filtrazione selettiva per carica elettrica delle molecole elettricamente neutre o cationiche e l’esclusione delle moleco le cariche negativamente come l’albumina.
La MBG discrimina tra le molecole anche sulla base delle loro dimensioni.
STRATO DEI PODOCITI: è un foglietto viscerale della capsula di Bowman
composto da uno strato di cellule epiteliali specializzate, i podociti. Queste cellule
avvolgono i capillari glomerulari ed hanno lunghe estensioni citoplasmatiche
chiamate processi primari. I processi primari danno origine , a loro volta a corti
processi secondari conosciuti con il nome di pedicelli. La superficie esterna dei
podociti è rivestita da uno spesso glicocalice struttura fortemente caricata
negativamente.
Questi tre strati costituiscono la barriera di filtrazione semipermeabile, che consente
il passaggio selettivo dell’acqua e di determinate sostanze dal sangue a lume tubulare
per formare la pre-urina, che subirà poi ulteriori modifiche nel tubulo renale fino a
formare l’urina. La barriere di filtrazione agisce come un filtro selettivo per le
molecole contenute nel sangue che attraversano i capillari glomerulari, separandole in
base alle dimensioni e alla carica elettrica.
In particolare, in condizioni di normalità le molecole di raggio superiore a 42
ANSTRONG non superano il filtro glomerulare, mentre quelle di raggio inferiore a
20 anstrong le attraversano liberamente. Altro fattore importante è la carrica elettrica,
perché la barriera di filtrazione nel suo complesso possiede una carica elettrica
negativa dovuta alla presenza di glicoproteine, sarà favorito il passaggio di molecole
con carica elettrica positiva rispetto a quelle elettricamente neutre o negative.
Pertanto il filtrato glomerulare, detto anche urina primitiva, la composizione e concentrazione delle sostanze presenti e’ simile a quella del plasma, tranne le proteine, che non vengono filtrate (in realtà proteine di basso peso molecolare vengono filtrate, ma vengono subito riassorbite, per pinocitosi, nel tubulo prossimale).
Il processo di ultrafiltrazione glomerulare avviene, come in tutti i distretti capillari, mediante un “sistema di pressioni”, ovvero tra forze che lo favoriscono e quelle che lo ostacolano. La pressione nei capillari glomerulari influenza direttamente la quantità di urina primitiva che si forma. Normalmente i capillari dei vari organi sono disposti tra un’arteria e una vena e hanno una pressione idrostatica(che e’la pressione che spinge il plasma ad uscire dai vasi sanguigni) piuttosto bassa (30 mmHg); nei glomeruli, i capillari sono disposti tra due arterie, l’afferente e l’efferente, e, pertanto, la loro pressione idrostatica e’ molto elevata, circa 70 mmHg. Poiché le proteine contenute nel plasma esercitano una pressione oncotica di circa 25 mmHg (vi e, cioè, una pressione di 25 mmHg che tende a riportare il liquido entro i vasi capillari), la pressione di filtrazione a livello renale e’ di 70-25=45 mmHg circa. Con la filtrazione glomerulare si ottengono normalmente 120 ml di urina primitiva al minuto, ma il 99% di essa viene riassorbita dai tubuli renali.
Dinamica dell’ultrafiltrazione glomerulare
L’ultrafiltrazione glomerulare dipende dal bilancio tra le forze che favoriscono e quelle che ostacolano il flusso di liquidi (Leggi di Starling). Tali forze sono:
1. Pressione idrostatica dei capillari glomerulari. È la pressione ematica che mediamente vige all’interno dei capillari glomerulari; promuove la filtrazione attraverso la membrana glomerulare. Nell’uomo circa 60 mmHg.
2. Pressione colloido osmotica dei capillari glomerulari. Si oppone alla filtrazione. Se la pressione colloido osmotica del sangue che entra nei capillari è, come di norma, pari a 28 mmHg, quando il sangue raggiunge l’estremo terminale dei capillari essa risulta aumentata a circa 36 mmHg; perciò la pressione colloido osmotica media nei capillari glomerulari può essere valutata intorno a 32 mmHg.
3. Pressione idrostatica della capsula del Bowman. Si oppone alla filtrazione glomerulare ed è determinata dalla presenza di frazioni ultrafiltrate.
4. Pressione colloido osmotica della capsula del Bowman. Promuove anch’essa la filtrazione glomerulare; tuttavia, poiché normalmente una quota molto piccola
di proteine passa nel filtrato glomerulare per comodità didattica viene di solito considerata pari a zero
Pressione di filtrazione netta (PNF)
Valore netto della pressione che spinge il liquido attraverso la membrana glomerulare; è pari alla pressione idrostatica glomerulare (Pg) meno la somma della pressione colloidosmotica glomerulare (pg) e della pressione idrostatica capsulare (Pc): PFN = Pg – (pg+ Pc) = x
Esempio di calcolo della PNF: PFN = Pg – (pg+ Pc) = 60 – (32 + 18) = 10 mmHg
La normale pressione di filtrazione è, quindi, di circa 10 mmHg
Velocità di filtrazione glomerulare (VFG o GFR)
Si intende la quantità di filtrato che si forma in un minuto in tutti i nefroni di entrambi i reni. Dipende non solo dalla pressione di filtrazione, ma anche dalla superficie glomerulare filtrante (numero di glomeruli funzionanti) e dalla permeabilità della membrana filtrante (membrana basale). In condizioni fisiologiche questi parametri sono costanti e possono essere rappresentati da una costante (Kf) detta coefficiente di ultrafiltrazione.
Velocità di filtrazione glomerulare (VFG): prodotto della pressione di filtrazione glomerulare (Pf) per il coefficiente di ultrafiltrazione (Kf):
VFG = Pf X Kf = 125 ml/min = circa 180 litri al giorno.
In condizioni fisiologiche le grandezze che possono variare influenzando direttamente la VFG sono:
la pressione idrostatica intraglomerulare (in pratica la pressione arteriosa sistemica);
il flusso plasmatico renale;
l’area della superficie filtrante
La misura della VFG permette di valutare la funzionalità glomerulare.
Se nel plasma arterioso è presente una sostanza alla concentrazione P (mg/ml), la velocità Vf (mg/min) con cui questa sostanza viene filtrata dal glomerulo in un minuto è data dal prodotto della sua concentrazione plasmatica arteriosa per il volume di plasma filtrato in un minuto, cioè per la VFG. Perciò: Vf = P X VFG
Analogamente la velocità di escrezione (Ve) della stessa sostanza con le urine è data dal prodotto della sua concentrazione urinaria U (mg/min) per il flusso urinario F (ml/min). Perciò: Ve = U X F
Se la sostanza ha la proprietà di venir filtrata completamente (non viene né riassorbita né secreta dal tubulo) allora tutta quella filtrata in un minuto viene, in
pari tempo, escreta con le urine: cioè, la velocità della sua filtrazione è uguale a quella della sua escrezione.
Tale concetto permette, quindi, di calcolare la velocità di filtrazione glomerulare soltanto se la sostanza impiegata viene completamente filtrata, ma non riassorbita né secreta a livello tubulare e tutta escreta (clearance renale nei confronti di una molecola).
Calcolo della velocità di filtrazione glomerulare (VFG)
Non esistono sostanze endogene che rispondono pienamente a queste caratteristiche. Quella che più soddisfa tali requisiti è la creatinina. Di solito, si considera una sostanza esogena: l’inulina (polimero del fruttosio; dimensioni molecolari (5.200 circa); tale da passare liberamente attraverso il filtro glomerulare, non è riassorbita in maniera significativa dai tubuli, né secreta, ma totalmente escreta). Essa viene a trovarsi nel filtrato glomerulare alla stessa concentrazione che nel plasma arterioso e passando nei tubuli viene interamente eliminata nelle urine. La velocità di filtrazione glomerulare nell’uomo è considerata pari a 125 ml/min.
RIASSORBIMENTO E SECREZIONE TUBULARE
Come abbiamo detto l’urina definitiva, rispetto a quella primitiva (filtrato glomerulare), risulta modificata non solo quantitativamente, ma anche qualitativamente, ossia nella sua composizione.
Acqua e soluti presenti nel filtrato glomerulare vengono in gran parte riassorbiti nel sangue, attraverso l’epitelio tubulare, che, inoltre, secerne nel lume tubulare altre sostanze, che entreranno cosi’ a far parte dell’urina definitiva. I processi di riassorbimento e secrezione avvengono prevalentemente per meccanismi di trasporto attivo, che utilizzano delle proteine vettrici (carriers) per permettere il passaggio delle sostanze da riassorbire o secernere.
Il riassorbimento attivo di una sostanza si accompagna al riassorbimento passivo di acqua per osmosi e, al riassorbimento di ioni di segno opposto: ad esempio, il riassorbimento attivo del sodio (Na+) ione positivo determina riassorbimento passivo di ioni cloruro (Cl-) negativi e, per osmosi, di acqua.
Esaminiamo brevemente i processi di riassorbimento a secrezione nelle varie porzioni del tubulo renale:
1) tubulo contorto prossimale: vengono qui riassorbiti attivamente: tutto il glucosio, tutti gli aminoacidi e i 2/3 degli ioni Na+ presenti nel filtrato glomerulare; passivamente viene riassorbito Cl- e per osmosi l’acqua. le piccole proteine presenti nell’urina primitiva vengono riassorbite per pinocitosi. Sull’ orletto a spazzola presente in questa struttura vi sono diversi co-trasportatori Na+/glucosio e il Na+/ amminoacidi, queste due sostanze vengono quasi completamente riassorbite a livello di questo tratto del tubulo renale. In questo segmento viene rimosso il 70% del Na+. Ciò che permette al Na+ di essere riassorbito nel tubulo prossimale è l’azione della Na+/K+ATPasi
presente a livello della membrana basolaterale delle cellule del tubulo.Questa pompa ionica secerne ioni Na+ nel liquido interstiziale e porta ioni K+ all’interno del citoplasma delle celule tubulari, in questo modo la concentrazione di Na+ all’interno della cellula rimane bassa e il trasporto del Na+ dal lume tubulare al citoplasma delle cellule e quindi favorito dal gradiente di concentrazione. Nella seconda parte del tubulo prossimale il Na+ diffonde attraverso le giunzioni serrate tra le cellule tubulari seguendo il gradiente di concentrazione da cui è attratto dalla carica clˉ.
Alla fine del tubulo contorto prossimale è stato riassorbito circa l’80% del filtrato glomerulare. L’urina presente ha qui la stessa concentrazione totale di soluti (osmolarità) che aveva nel filtrato glomerulare, ma non contiene più glucosio, aminoacidi e altre sostanze e quindi la concentrazione dei singoli soluti si è modificata. Ogni carrier proteico è in grado di riassorbire nell’unita’ di tempo una certa quantità della sostanza che trasporta, ma non può andare oltre quella quantità: ha cioè una velocità massima di trasporto. Se la concentrazione plasmatica di quella sostanza aumenta, aumenta anche la sua concentrazione nel filtrato glomerulare e quindi la quantità che il carrier deve trasportare.
Se la concentrazione supera un certo livello (soglia renale, dipendente dalla velocità massima di trasporto detta trasporto massimo o TM=tubulare maximum), una parte di quella sostanza non è più riassorbita e verrà perciò persa con le urine.
Questo si verifica, ad esempio, per il glucosio, quando si ha un’iperglicemia (come nel diabete mellito): non tutto il glucosio riesce a essere riassorbito e, perciò, in parte lo si ritrova nell’urina definitiva (glicosuria).
2) Ansa di Henle: il rene è in grado di produrre, a seconda delle necessità dell’organismo, un’urina definitiva avente una concentrazione di soluti variabile. La possibilità di ottenere urine concentrate o diluite dipende da un meccanismo di concentrazione delle urine, detto meccanismo controcorrente, che si realizza a livello dell’ansa di Henle e dei capillari sanguigni che la circondano.
Il meccanismo è detto “ controcorrente” perché, mentre l’urina scorre dal braccio discendente al braccio ascendente, il sodio-cloruro espulso attivamente dal braccio ascendente, si porta da questo (attraverso l’interstizio) al braccio discendente. Per questo meccanismo il liquido interstiziale che circonda le anse di Henle diventa progressivamente più ipertonico, andando dalla corticale alla midollare, fino all’apice della papilla (dove si ha una concentrazione dei soluti di 1200 mosm/litro contro le 300 del filtrato glomerulare e del sangue).
Il tratto discendente dell’ansa, permeabile a H2O e soluti, segue le variazioni osmotiche dell’interstizio e l’urina, attraversandolo, diventa sempre più concentrata.
Risalendo lungo il braccio ascendente dell’ansa, impermeabile all’H2O, l’urina si diluisce progressivamente per riassorbimento attivo di NaCl, fino a diventare, alla fine dell’ansa, addirittura più diluito del filtrato glomerulare (e del plasma): 100 mosm/litro.
L’urina, cosi diluita, passa nel tubulo contorto distale e poi al dotto collettore. Quest’ultimo attraversa tutta la midollare per raggiungere l’apice della papilla. La sua parete e’ impermeabile all’acqua in assenza di ADH (ormone antidiuretico).
In presenza di quest’ormone che rende la parete dei dotti collettori permeabile all’H2O all’interstizio e tende cosi a divenire più concentrata. Se invece manca l’ADH, il dotto collettore, impermeabile all’H2O, non permette la concentrazione delle urine, che vengono cosi eliminate diluite.
3) Tubulo contorto distale. La composizione dell’urina può essere qui ancora modificata: si ha ancora riassorbimento di Na+, scambiato con K+ o H+, che vengono, escreti; si ha inoltre la secrezione di altre sostanze che verranno cosi a trovarsi nelle urine definitive: acido urico, creatinina ecc.
Influenze ormonali sui tubuli renali
Due ormoni influenzano l’attività dei tubuli renali: l’ADH (ormone antidiuretico) e l’aldosterone (mineralcorticoide).
L’ADH è prodotto dalla neuroipofisi in risposta all’aumento della pressione osmotica del plasma. Esso agisce sui tubuli contorti distali e sui dotti collettori, favorendo il riassorbimento di H2O e quindi l’eliminazione di urine concentrate. In questo modo l’ADH riduce la pressione osmotica dei liquidi corporei, ristabilendo cosi una situazione di equilibrio.
L’aldosterone, prodotto dalla corteccia surrenale, stimola il riassorbimento di Na+ a livello dei tubuli contorti distali e la contemporanea secrezione di K+, che viene cosi eliminato nelle urine. Come già detto, la secrezione di questo ormone è influenzata da un’eccessiva concentrazione di K+ o dalla diminuzione della concentrazione del Na+; esso è perciò importante per la regolazione dell’equilibrio di questi elettroliti. Inoltre interviene, indirettamente, nella regolazione della pressione arteriosa, in risposta al sistema renina-angiotensina.
Sistema renina-angiotensina
L’apparato iuxtaglomerulare produce, in risposta ad una diminuzione della pressione arteriosa, una sostanza, la renina, la quale attiva una proteina plasmatica, l’angiotensinogeno, trasformandolo in angiotensina I; unenzima convertitore (presente nel circolo polmonare) trasformera’ poi l’angiotensina I in angiotensina II. Questa sostanza e’ in grado di aumentare la pressione sanguigna.
L’angitensina II aumenta la pressione attraverso due meccanismi:
1) Per azione diretta sulla muscolatura dei vasi: contraendoli, ne restringe il calibro con la sua forte azione vasocostrittrice.
2) Stimolando la produzione di aldosterone che, aumentando il riassorbimento di Na+ e (indirettamente, tramite l’ADH) di H2O, aumenta il volume dei liquidi extracellulari e quindi del plasma, aumentando, anche in questo modo, la pressione del sangue.
L’eritropoietina
Il rene produce una sostanza di tipo ormonale, l’eritropoietina, in risposta a una diminuzione dell’O2 circolante. Questa sostanza raggiunge il suo organo bersaglio, il midollo osseo, ove stimola la produzione di globuli rossi. La produzione di globuli rossi aumenta la capacita’ del sangue di trasportare l’O2.Cio’ si verifica, ad esempio, quando si va in alta montagna: l’aria e’ più rarefatta e, pertanto, la pressione dell’O2 e’ più bassa e perciò una quantità minore di O2 si lega all’emoglobina dei globuli rossi. La carenza di O2 stimola la liberazione di eritropoietina, che, a sua volta, provoca l’aumento della produzione di globuli rossi. Dopo alcuni giorni di permanenza in alta montagna il numero dei globuli rossi presenti sarà superiore al normale, per compensare la carenza di O2 nell’aria.
Riassumendo, il rene e’ in grado di:
1) eliminare prodotti di rifiuto del metabolismo, soprattutto quelli derivanti dal catabolismo delle proteine (urea, creatinina, ammoniaca, ecc.);
2) modificare e di conseguenza regolare il volume e la pressione osmotica dei liquidi extracellulari, modificando il volume e la concentrazione delle urine (e’ importante in questa regolazione il ruolo dell’ADH);
3) modificare la concentrazione dei diversi elettroliti (Na+ e K+ in particolare: e’ importante il ruolo dell’aldosterone);
4) modificare il pH del sangue (equilibrio acido-base), favorendo l’eliminazione di H+ o di bicarbonati;
5) aumentare la pressione arteriosa attraverso il sistema renina-angiotensina;
6) aumentare la produzione di globuli rossi attraverso la secrezione di eritropoietina.
Una buona funzionalità renale e’ perciò molto importante per l’omeostasi del nostro organismo. L’analisi delle urine ci permette di valutare la funzionalità di questo
importante organo, ma ci fornisce anche “notizie” relative allo stato funzionale di altri organi, ad asempio, il fegato, le vie urinarie ecc